徐遐生是研究星系结构的天体物理学家,对理解星系和恒星的形成作出了开创性贡献。
徐遐生(Frank Shu)是美籍华裔天体物理学家,为世人留下了具有独创性和深刻洞察力的科学工作遗产。2009年,凭借对理论天体物理学的毕生贡献,徐遐生荣获邵逸夫天文学奖(通常被称为“东方诺贝尔奖”),以及太平洋天文学会颁发的凯瑟琳 · 沃尔夫 · 布鲁斯金奖。2023年4月22日,他在加州的家中去世,享年79岁。
1943年,徐遐生出生于云南昆明,6岁随家人移居美国,当时他的父亲、数学家兼工程师徐贤修进入普渡大学数学系任教。徐遐生成长于美国中西部地区,对数学和物理学有浓厚的兴趣。后来,他被麻省理工学院录取,成为该校最年轻的物理学本科生之一,并于1963年毕业。
在麻省理工学院,徐遐生开始和导师林家翘一起研究盘状星系动力学。之后,他进入哈佛大学深造,并于1968年获得博士学位。其间两人一直保持合作。他们利用波力学方法,提出了下列假设:在盘状星系中观测到的旋臂是一种波现象,由恒星和气体流体介质中传播的旋涡状图案组成。这些图案如何扩大到如此巨大的尺寸仍然有争议,但通过“密度波理论”,可以根据第一性原理预测旋涡星系的性质。该理论还被用于研究众多天体的引力稳定性和结构,包括星系盘、双星、环绕年轻恒星运行的行星形成盘和土星环。
徐遐生尤其关注恒星,他对大质量OB星进行了观测,这些恒星在光学和紫外线波长下照亮了盘状星系的旋涡状结构。获得博士学位后,徐遐生进入纽约州立大学石溪分校。他领导的一个团队展示了密度波引起的冲击如何将弥漫的恒星介质压缩到恒星形成的巨型分子云的高密度阶段。通过与荷兰格罗宁根大学的射电天文学家合作,徐遐生为密度波理论提供了进一步的证据。
1973年,徐遐生进入加州大学伯克利分校任教,随后将注意力转移到单颗恒星的形成上——他在该研究领域所作的贡献最具影响力。尽管分子云此前已经被确定为新恒星的诞生地,并且考虑了恒星在自身引力下坍缩形成的一般情况,但具体细节却鲜为人知。徐遐生与其合作者必须解决引力坍缩的相关问题,比如角动量和环境磁场。
他们得出的范式即为当前标准的“四阶段”图景:在分子云中形成密度较高的核心;它们随后发生动态坍缩;在一个意想不到的(但可观测到的)阶段,气体强风从仍在形成的原恒星中流出;恒星的出现伴随着行星形成盘。这一框架将理论和观测紧密联系在一起。
尽管徐遐生的部分理论假设仍存在争议,但他不遗余力地解决不确定的基本概念问题,并探索如何用创新的方式对最引人注目的观测结果进行解释。他还是一位多产且文笔流畅的作家。除了众多被大量引用的论文,徐遐生还撰写了被广泛选用的入门教材《物理宇宙》(1982)和两卷研究生教材《天体物理学》(1991—1992)。
1994至1996年,徐遐生担任美国天文学会主席。2002年,他继承1970至1975年担任台湾清华大学校长的父亲的事业,成为该校校长。2006年,徐遐生回到美国,进入加州大学圣地亚哥分校任教,并于2009年成为该校名誉教授。
在过去的十几年里,因为对气候危机的担忧,他研究了如何利用熔盐反应堆从核废料中生产能源,并将废弃的生物质转化为可封存的惰性产品,从而清除大气中的碳。他还在撰写一本名为《科学的故事》的本科教材,讲述科学如何引领人类进步,以及在应对气候变化方面的经验教训。这本书虽未完成,但徐遐生本人在科学故事中的地位已确凿不疑。
资料来源 Nature