中國科學院國家天文台FAST首席科學家。2019年起，他帶領團隊在快速射電暴領域取得一系列突破性進展，相關研究連續兩年入選中國科學十大進展。
2023年度科技人物李菂
獲獎理由
他是「中國天眼」的建設者，更是這一大國重器科學目標的掌舵人。他帶領團隊探索億萬光年外的宇宙深處，解析恒星的形成，被稱為世界上望得最遠的「科學天團」。該團隊的成果連續兩年入選中國科學十大進展，也讓中國在射電天文學這一前沿領域躍居國際第一梯隊。他堅信好奇心是科研的原動力，基礎研究並非一定是為了「有用」。置身天文學這一古老又現代的領域，他致力於帶領團隊去拓展人類的認知邊界。
與李菂的聊天不用擔心冷場，他願主動開啟一個話題。采訪還沒開始，他先遞來一個信封，裏面是四張關於「中國天眼（FAST）」的紀念卡片。2021年以來，李菂團隊分別借用【千裏江山圖】【富春山居圖】【洛神賦】和【故宮圖冊】的意境，記錄FAST的主要成績。仿王希孟的【千裏江山圖】的一張最為知名，這是為了紀念團隊在2019年探測到數以千計的快速射電暴FRB121102。
快速射電暴，是目前已知的宇宙中射電波段最明亮的爆發現象，持續時間大約只有千分之一秒。這幅仿【千裏江山圖】中，起源未知的快速射電暴脈沖，跨越星系際，「漂流」進「中國天眼」，化作江河形狀。水流每一個波動起伏，都來自於天眼真實的脈沖訊號，層巒起伏的山脈，是觀測到的不同時段快速射電暴爆發的數量。
李菂是中國科學院國家天文台FAST首席科學家，今年51歲，不似人們印象中科學家正統、嚴肅的形象。他在國家天文台只是研究員，沒有行政職務。一人間的辦公室，有小沙發、茶幾、寫字的白板、半人高的冰箱、書桌。白板上寫滿計算公式，但旁邊的冰箱上貼滿冰箱貼。書架上，王小波、夏目漱石、余秀華的作品和【普通天體物理學】【恒星的形成】擺在一起，展示櫃陳列著動物木雕、貝殼、海螺等，記錄他不同階段的足跡。
他從不會只談科學，話題涉獵很廣，可以從電影聊到直播、考古以及美食，他喜歡在PPT中使用趙孟頫的字型。他也會看科幻小說，最喜歡的作品是【銀河帝國】和【三體】，特別是後者。2023年10月，他參加世界科幻大會，遇到劉慈欣，他會跟大劉合照。看書時，他不會糾結太陽能不能發送重力波訊號這類問題。「科幻的核心不是科，而是幻，我不會刻意去找bug破環了享受‘幻’的樂趣。」李菂說。
但讓李菂投入精力最多的還是FAST。FAST全稱500米口徑球面射電望遠鏡，坐落在貴州，形似一口大鍋，是全世界最大單口徑射電望遠鏡，也是中國國民度最高的大科學裝置。據李菂介紹，FAST在正式執行的近3年時間內，已承擔超過400個觀測專案，來自超過30個國家的首席科學家參與其中，誕生了一系列重要成果，包括九篇【自然】、兩篇【科學】、相關成果連續兩年入選中國科學十大進展。
偶然與必然
問及為何FAST近幾年系統性地產出成果，李菂在接受采訪時，多次用「我們運氣比較好」解釋。FAST的概念在1994年被已故的中國天文學家南仁東提出，2011年專案開工，2016年落成，2020年透過國家驗收，開始常規執行。
天文學是建立在觀測基礎上的學科，某種程度上，FAST產出大成果是「可預知的」。其靈感源自於美國的阿雷西博望遠鏡，建設於1963年，口徑305米，在FAST落成前一直是世界上最大單口徑射電望遠鏡，擁有一系列載入教科書級別的發現。它曾探測出世界第一例雙中子星，這一發現獲得了1993年諾貝爾物理學獎，此外它還首次發現毫秒脈沖星、太陽系外的行星系統。巧合的是，在FAST正式執行的2020年，阿雷西博望遠鏡因年久失修坍塌， FAST失去了最強勁的對手。而下一個「勁敵」——由中國在內的全球十多個國家合建的超級大科學裝置「平方公裏陣列射電望遠鏡（SKA）」，2021年才開工。這意味著，FAST在未來10年都將處於國際領先地位。李菂這一代天文研究者，幸運地趕上了視窗期。
另一個好運是，快速射電暴（FRB）是當今最熱門的天文前沿領域之一，FAST恰逢趕上研究的時機。快速射電暴一次爆發的原始能量，理論上夠人類社會用一萬億年。但直到2007年，人類才知道它的存在，但僅爆發一次後便無蹤跡。2015年，阿雷西博望遠鏡捕獲第一例重復快速射電暴FRB121102——李菂介紹，「121102」這一串數碼，代表這一訊號出現的時間，即2012年11月2日。但直到現在，人們仍不知道快速射電暴的性質、物理機制以及真正的起源，這吸引全球天文學家投入研究。
2023年，李菂曾參加一次民間科學獎項的申請，一位評委提到，他們在函評環節收到一類有代表性的意見，直言李菂團隊的研究成果，都來自於FAST，因此相關榮譽和功勞，應該給「天眼之父」南仁東。這個問題很尖銳，但李菂的回答是，「當然是這樣。在觀測天文學領域，沒有先進的器材，肯定做不出成績，天眼的功勞，當然主要歸功於老一代前輩。」他在所有公開演講中，都會強調以南仁東為代表的幾代人對於FAST的重要性。作為有機會使用FAST的學者，李菂認為，他們是這一大科學裝置的建設者，也是受益者，「在正確的時間，在正確的位置，盡可能把它用到最好」。
王培是中國科學院國家天文台副研究員，2014年博士畢業後加入李菂的研究團隊，共同參與脈沖星系統發現、快速射電暴研究等多項前沿研究。在王培看來，FAST能在快速射電暴領域有突出表現，的確有偶然性，多數快速射電暴只爆炸一次，捕捉它，要靠運氣。但在他看來，作為FAST首席科學家，李菂敏銳的學術判斷力也起到關鍵作用，「他可以從學科發展規律上，把握我們應利用FAST做哪些研究，才能在未來5到10年保持世界領先，他對我們來說更像是一個旗艦掌舵者，把握學科發展的方向」。
2017年，「中國天眼」首席科學家、總工程師南仁東因肺癌去世。2018年，李菂接棒FAST首席科學家。實際上，最初幾年，也是李菂壓力最大的階段。盡管2017年，國家天文台已利用FAST第一次探測到脈沖星，意味著中國射電波段的大科學裝置具備系統產生原創發現的效能，但它尚未正式透過驗收。李菂面臨兩大壓力：一是FAST何時能有重大發現；另一個是，國內外的使用者會將FAST與國際上的望遠鏡對比，「他們是按照運動員的要求進行評價，更苛刻」。王培註意到，李菂當時並沒有把壓力傳導至團隊，但李菂的頭發在那段時間白得最快。
FAST的五大科學目標在建設之初已被明確，包括巡視宇宙中性氫、觀測脈沖星、搜尋地外文明訊號等。2019年，李菂團隊在50天內，意外探測到1652次FRB121102的爆發事件，超過此前快速射電暴領域所有文章發表的爆發事件總量。「當時還在FAST的偵錯期，我們看到這個數據都不敢相信，甚至懷疑是不是做錯了。」王培在接受【中國新聞周刊】采訪時說。也在那時，李菂意識到，原來FAST對極端活躍的重復快速射電暴，探測靈敏度非常高。王培提到，他們自此開始有規劃地關註快速射電暴。
2020年5月，李菂團隊在【自然】雜誌上發表了迄今為止唯一一例持續活躍的重復快速射電暴FRB 20190520B，並找到其持續射電源對應體，為人們理解這一擎天神秘現象打下基礎，也是FAST後續多項研究的基礎。王培解釋，FAST是多科學目標巡天，團隊肯定會挖掘這些數據，「但大家有了之前的探測經驗，當我們看到2019年5月20日的數據時，會很快註意到它是特殊的，這才會有後續深入的挖掘，否則很有可能就把它當做普通的東西丟在一邊了」。
2022年以來，李菂團隊持續對快速射電暴的起源與演變進行研究。2023年5月，國際學術期刊【科學】發表了圍繞「中國天眼」發現的最新成果，李菂組織的國際團隊，透過對快速射電暴FRB 20190520B持續17個月的長期監測，揭示了快速射電暴可能的雙星起源。
不給自己設限
2020年之前，FAST在偵錯期，作為建設者，李菂時常往返於貴州和北京間。2020年1月11日，FAST透過國家驗收，李菂的身份從工程師轉變為天文觀測者。「我們回到了一線科學家的自然狀態，每天有各種各樣的數據要監測和分析，有文章要改，只需要考慮如何做出超越性的研究。」李菂說。也是從2020年開始，趕上周末不出差，李菂會在微信上臨時組局，請組內的研究員、博士後和學生在北京探店、喝咖啡。「臨時」是有意為之，李菂不想讓這個局成為領導的硬性任務，當天問，只有真正有空的人才會出來。
喝咖啡並不純粹是為了休閑娛樂。上班時，大家在一起多是開組會，李菂日程安排得緊張，難有時間在學術上自由討論。組咖啡局時，大家都背著電腦，喝著咖啡，李菂會給學生改論文，或者來一場「coffee chat」，聊天散漫，一坐便是一下午。
不同於其他學科，人類對浩瀚的宇宙仍知之甚少。王培向【中國新聞周刊】形容，射電望遠鏡，是另一種「感官的延伸」，幫助人類去看人眼看不到、但思維可以觸達的地方，觀測宇宙不同階段的演化過程。射電望遠鏡每觀測一次，相當於對天體輻射的電磁波進行一次的完整采樣，所得數據中，99.99％可能都是雜訊。如何從雜訊中剝離出有價值的訊號，要有好的觀測工具和技術，更重要的是，研究者要提出一個好的想法或問題，這比解決10個普通問題更重要。
每次聚會前，王培都會整理一些最近想做卻沒有做、或看上去「不靠譜的想法」，在一個「不靠譜的時間和地點」，跟李菂簡述，看是否可行。王培提到，天體物理的關鍵在於如何把一個問題想明白。李菂跟大家交往沒有架子，願意跟團隊年輕人平等交流。有時候，李菂也會分享他在研究中的思考或在國外交流的見聞，話題很發散。但王培也註意到，有時候大家提到的想法確實很好，他們會記下來，正式調研可行性。
在李菂看來，國內缺乏在非嚴肅的場合討論學術的輕松氛圍，他也有意識想打破沈悶的學術研究邊界，把同事中拉到真實生活中，這可能會產生更有效的思想碰撞。目前，他們團隊不少創新探索或發表的成果，都和當時的討論息息相關，其中包括「宇宙觸角」。
12月15日，【中國新聞周刊】在李菂辦公室采訪時註意到，茶幾上擺著一個3D打印模型，據介紹，這是其團隊最新構想的一種非典型「望遠鏡」。這一「望遠鏡」外形不像熟悉的「太陽竈」，而是一個平台上有多個「觸角」，它實際上由鐵絲網構成，每一個「觸角」相當於一個天線接收單元，李菂稱其為「宇宙觸角」，目前還在概念設計初期。傳統望遠鏡只能接收固定方向的光，但鐵絲網接收的光照可以來自各個方向，它的優勢在於，當「宇宙觸角」布局足夠多，它探測到快速射電暴的數量也可能會超越「天眼」。王培記得，2023年年中，大家原本只是想在FAST的基礎上更新器材，聊到技術方案，大家提到能否改變望遠鏡的外形，又發散到算力並網、超算中心等國內產業新趨勢，最終想出了一個全新的概念。
在王培看來，李菂在研究中也從不給自己設限，總是在超越原有領域，尋找新的目標。在美國讀研究生期間，他的導師幾乎從不限制他，任由他根據興趣和好奇心自由探索。加入FAST之前，李菂在美國射電天文領域已有建樹。2002年，李菂從美國康奈爾大學博士畢業後，先後在美國哈佛—史密松森天體物理中心做天文學者，在美國太空總署和加州理工學院做研究員。他原創過一種宇宙氫的全新觀測方式，2010年，因對世界最大空間望遠鏡赫歇爾望遠鏡的貢獻，獲得美國太空總署優秀團隊獎，成為該團隊獎獲得者中唯一的中國籍科學家。
2002年，剛畢業的李菂在國內開會時遇到南仁東，主動詢問FAST籌建是否需要年輕科學家加入，當時遭到南仁東的拒絕。「他說你別回來，你這種在國外現在就是充電，你回來就是放電，所以你還是回去接著充電。」李菂說。2008年，李菂被中國科學院聘為兼職FAST專案科學家，2012年回國，加入國家天文台，參與FAST建設。研究快速射電暴前，李菂主要研究方向是分子譜線的射電觀測，研究恒星形成。快速射電暴等領域與之相比，都用射電望遠鏡觀測，但兩者研究的自由度、關註的物件、所處理的數據也完全不同，需要研究者付出巨大的努力。
經歷了FAST探測到FRB121102和FRB20190520B兩大裏程碑事件後，李菂團隊更清楚自己的優勢，以及未來應做什麽研究。2021年以來，王培發覺，李菂思維的「叠代速度」在明顯變快。快速射電暴作為新興領域，國際同行競爭激烈。想要研究它，大致有三個階段：一是先發現數量足夠多的快速射電暴，二是在此基礎上深入觀測，最後去尋找它的定位。這三步中，FAST因高靈敏度、觀測距離遠，與其他望遠鏡相比，只在第二個環節有優勢。用王培的話說，「中國的相關研究沒有形成閉環」，想要長期發展，需要把其他兩步補齊。
「宇宙觸角」能捕獲訊號的效率遠超「天眼」，是李菂近期研究的重點方向之一。但另一面，它需要的計算量巨大，要結合大型智能計算。李菂會推薦同事走出本專業，去和超算領域的專家學者交流和合作。王培提到，目前，這種靈活的合作方式，逐漸成為了團隊的風格。為了解密快速射電暴的來源與特性，他們還會跟高能物理、等離子體物理等其他學科的專家合作。
作為天體物理學家，李菂記不住天上有多少星座，讓他著迷的是探求宇宙演變機制。「我們所做的事，不光是領先世界，而且是領先全人類。在天文這種‘遠離現實’的基礎研究領域，只有人類迄今為止沒有做過的事情，才是值得做的事情。」
在他看來，做好一件事情有兩個前提：熱愛，擅長做。兩者的順序不能調換。「一個人如果對一件事足夠感興趣，未來會擅長做它。但如果一個人只會編程和計算，對天體物理沒太大興趣，寫論文都會痛苦。」「基礎研究有它的特性，一開始要坐很長時間的冷板凳，或者獲得的正反饋沒有那麽多。你最初對它的好奇心和興趣，是決定未來能走多遠的至關重要的因素。」李菂對【中國新聞周刊】說。
發於2024.1.1總第1123期【中國新聞周刊】雜誌
雜誌標題：李菂：打破邊界
記者：楊智傑
