罗先汉
中国射电天文学家
罗先汉，射电天文学家。发现四波段太阳缓变射电源的磁拱结构；为我国首次观测到哈雷彗星和星际分子的羟基射电谱线作出多方面的贡献。提出全球巨变成因与银心说以及现代宇宙观与物质信息论的新见解。
人物生平
罗先汉，别名罗动，1935年2月8日生于湖北省麻城县（今麻城市）白果镇的一个普通商人家庭。1949年秋，罗先汉从武汉转到宋埠郝家铺，以同等学历就读于麻城高级中学，并积极参加演话剧、办壁报等课外活动。为了欢送一批高年级同学参军、参干，他竟在一个星期天内写完上10篇文章，出了一期刊名为《唯物》的壁报。
由于参干潮流的影响和家庭经济的困难，1951年初，罗先汉抱着“努力工作，争取发明创造”的愿望，从五六个可能的工作中选择了铁路工作。开始是以甲种练习生的名义在汉口江岸列车段干列车员的工作。他所在的青年包乘组当年被评为郑州铁路局模范运输队。经过京汉线上40多个来回的劳动锻炼以后，他才正式分配到河南漯河工务段作实习技术员的工作。1952年，他根据一位工人师傅在测量沿线钢轨时所走路线的不同，用勾股弦定理加以分析，写出《清查钢轨损耗的简捷法》一文，在当年郑州铁路局的《核资通讯》上发表。这样的知识应用更增加了他学习更多知识的渴望。
从1952年冬起，作为铁路系统抽调出来的一名青年职工，罗先汉先后在哈尔滨和北京的铁道学院预备班带薪学习两年。他很珍惜这样的学习机会，并从此养成记日记的习惯，以优异成绩完成中学主要课程的复习和补习，于1954年秋被录取到北京大学物理系，继续得到调干助学金的资助。由于紧张的预备班学习所造成的神经过度疲劳日益加重，罗先汉上北大不久即申请休学一年，并逐渐找到适合自己特点的全面发展对策。他曾应用对立统一规律论证红与专的相辅相成关系，进而坚持劳逸结合的生活规律，实行注重实践、追根问底的学习方法，尽可能把课外时间用在关于宇宙、地球、人生奥秘的科学想像和哲学思考上，包括经常在节假日独自外出散步、观光和沉思等。这样，他才得以在1960年秋从北大地球物理系应用地球物理专业毕业，并分配到本系天文专业（北京大学物理学院天文系前身）工作，时年25岁。
在北京天文台王绶琯举持的射电天文训练班进修一年以后，罗先汉回校开始从事射电天文技术方法领域的教学和科研工作。他参加研制的米波段射电望远镜本来准备投入1968年的新疆日全食观测，但由于当年校内武斗的严重干扰而未能如愿。1972 年初后，罗先汉参加《射电天文方法》《射电技术基础》等教材的编写和射电实验室的建设工作，并经常带领学生到国内有关天文台站参观、实习，以便加强所讲的专业课程理论同实际的联系。在此基础上，他主持研制的3.2cm波段射电望远镜于1975 年底在北大建成并投入太阳射电观测。从当年开始，他担任射电实验室主任的工作，直到1999年退休时才正式移交。
“文化大革命”结束以后，罗先汉于1980年加入中国共产党，并开始走进治学生涯的春天。他竭力参加我国组织的几次大规模天文观测，包括1980年的云南日全食观测、1986年的哈雷彗星观测等，并以射电天文手段去揭示有关古老天象的现代物理意义。1981～1984年，他先后作为中国科学院数理学部天文学科组射电天文分支学科组的第二负责人和第一负责人，曾采用通信和召开学术会议的方式，广泛征集天文同行们对发展我国射电天文学的意见，并将其整理上报给有关决策部门参考。1987～1996年，他担任天体物理教研室主任近10年，主要负责北大天文专业的行政和业务工作。他的教学和科研领域也日益向天体物理和天体演化领域拓宽，并于1992年被评为教授，时年57岁。
1993年8月，罗先汉积极响应中国天文学会和中国科学院数理学部的号召，提出《大型多功能射电望远镜》项目建议书。经当年初评，该项目与上海天文台的项目合并为《65m多波段射电望远镜》，于1994年开展预研究，其中包括随叶叔华院士赴美国国立射电天文台参观访问、召开国内专门会议、完成新的项目建议书等。这些活动对于进一步发展我国射电天文事业作了思想理论上的舆论铺垫。
鉴于射电天文学与天体演化学之间日益展现的紧密联系，以及早在青年时代就萌生的探索宇宙奥秘的兴趣，罗先汉从1989 年起，便把科研和教学的重点转向天体演化领域。在北京大学现代科学与认识论讨论班（北京大学现代科学与哲学研究中心的前身）多学科综合研究气氛的熏陶下，在国际减灾10年（1990～2000）期间，罗先汉通过揭示全球巨变的天文成因，进而提出“银心说”新见解；他还根据现代天文观测事实，论述现代科学宇宙观及其哲学意义。这方面的基本内容，已包含在由他撰写的《天体演化》著作和相关论文内。从1996年10月以来，罗先汉一直担任北京大学现代科学与哲学研究中心副主任。
罗先汉除历任上述职务外，还是北京天文学会第十届理事会副理事长，中国电子学会第五届理事会射电天文分会副主任委员等。1988年8月，他作为国家教委派出的天文单位代表，曾随曲饮岳院士赴美国出席国际天文学会第20届大会。
技术成就
我国自古以来就有大量的日食记录和太阳黑子记录。这些天象记录都是在可见光波段用肉眼观测的，无法涉及黑子上空可能存在的太阳缓变射电辐射状况。20世纪中期以来，一般射电望远镜虽然能够观测到太阳的射电辐射，但是由于分辨率的限制，却无法分离出其中的缓变分量。小孔径射电望远镜只有在日食过程中对太阳进行跟踪观测，并对记录资料加以适当处理，即由食变记录曲线导出食变斜率曲线，才可能得到高分辨率的结果。因为在两个相邻时刻，望远镜接收到的未食日面射电辐射之差，就是在相应时段被月面边缘扫过的日面窄条所贡献的射电辐射。因此，充分利用日食的时机进行观测，是直接取得高分辨率太阳射电信息的最经济有效的途径。
1977年11月中旬，罗先汉赴河南新乡出席全国首次云南日全食观测规划会议。他根据北京大学和北京天文台当时正在合作研制21cm波段射电望远镜的实际情况，在会上负责承担了21cm波段日食射电观测的课题。鉴于北大未能参加1968年新疆日食观测的巨大损失，他决心抓住新的机遇，力争在1980年2月16日云南日全食观测中取得有意义的成果。在两年多的课题调研和设备研制等项工作结束以后，21cm波段课题组罗先汉等主要人员携带有关的仪器设备，于1979年12月上旬到达云南天文台的凤凰山观测现场。同时到达现场的还有北京师范大学的2cm波段课题组。这样，包括云南天文台原有的3.2cm波段和8.2cm波段课题组在内，共有四个波段的课题组在凤凰山现场参加日食射电联合观测前长达两个月的准备工作。主要问题是这次日食将发生在日落前不久，食甚时太阳的地平高度约5.5°。在这种条件下进行观测，易于招来众多的人为干扰和自然干扰，而且大气吸收和大气折射的改正也更加困难。当这些困难在正式观测前一一得到克服，并顺利通过3次预演观测以后，长约一个多小时的食变记录曲线终于在当天日食过程中同时从4个波段上成功地取得。这真是“养兵千日，用兵一时”。
在随后三年多的资料处理和理论分析时期，罗先汉课题组首先根据21cm波段的食变记录曲线导出分辨率约20角秒的太阳射线温度食变斜率曲线，进而得到该波段各个太阳射电源的位置、角径和流量密度等参数。接着，罗先汉分工负责关于四个波段的射电源与光学活动区（黑子和谱斑）对应关系的证认工作。他针对四个课题组提供的大量射电源资料，反复进行去粗取精、去伪存真的分析研究，发现与双极黑子群对应的食变斜率曲线的双峰间距一般随观测波长增大而减小。这既同射电源位于黑子径向上空的说法相矛盾，又不能用与谱斑对应的射电成分叠加来解释。他认为很可能是缓变射电源具有磁拱结构的表现。因为联结前导黑子和后随黑子的拱形磁场浮升到色球和日冕的不同层次，而不同波段射电源的核心就位于不同层次的磁拱两端；由于这些核心的位置随波长增大而升高，才导致相应的双峰间距随波长增大而减小。以罗先汉为第一作者，他们相继在国内外学术会议和学报刊物上发表的5篇论文，就是上述论断逐步深入地阐明和证实之作。其中根据双极黑子活动区上空的物理状态和磁回旋辐射机制所建立的太阳缓变射电源的磁拱结构理论模型，既较好地拟合了四波段日食射电联合观测结果，又反过来从数万千米范围内确定了太阳大气的温度、密度和磁场分布的珍贵信息。这样的观测研究成果，在国内外的日食射电观测史上是颇有特色的。即使在具有很高二维分辨率的综合孔径射电望远镜投入工作的现代，同时从多个波段上以相同的高分辨率对太阳活动区进行快速扫描的任务，也仍然需要日食射电联合观测来承担。由于地面上能看到的日食机会很少，罗先汉等人还提出在人造地球卫星上进行经常性日食射电联合观测的长远设想。
作为射电天文分支学科组负责人，罗先汉认为建造具有上述性能的频谱观测设备不是一个单位少数几个人在短期内所能胜任的，只有把各有关单位的优势力量集中起来并予以充分发挥，才可能尽快拿出成套设备，从而不失时机地对哈雷彗星进行射电谱线观测。1984年10月，在罗先汉组织召开的全国射电天文会议上，北京大学、上海天文台和电子工业部第39研究所关于分头准备有关仪器并争取于1986年春联合观测哈雷彗星的羟基射电谱线计划，就是基于各自相同的认识才确定下来的。
在随后的仪器研制阶段，北京大学主要研制由天文专业周体健教授提出的128路数字式自相关频谱仪。罗先汉一方面联系约请校内合作研制人员、提供射电实验室场地和部分科研经费，另一方面则分工负责观测技术方法和天文课题的调研。经过一年多的努力，1986年3月14日，北京大学和上海天文台的十几名专业人员，携带着各自研制的仪器设备，按约定到达陕西省眉县第39研究所的天线测试场，开始进行联合观测的紧张工作。
本来以为把带来的接收机和频谱仪配接上直径为25m的抛物面天线以后，会很快测到强脉泽源W3的羟基射电谱线，但事实并非如此。这里首先有待解决的技术问题，包括排除由于长途运输颠簸所造成的部分元件损坏的故障、设法改进视频放大器的工作状态以满足频谱仪终端的要求等。接着便是至关重要的观测方法问题。在尽量延长积分时间仍然观测不到任何源的射电谱线情况下，1986年3月27日上午，罗先汉在观测现场相继从中频放大器输入噪声和含正弦信号噪声的实验表明：单纯加大积分时间不足以从强大的噪声背景中提取微弱的信号，只有在扣除噪声背景的基础上才能逐渐显示出加大积分时间的效果。这一实验结果直接导致了频率开关方法的采用，并进而于当日下午第一次在我国境内成功地观测到W3的羟基分子射电谱线。这里的频率开关方法，就是在天线跟踪待测源的情况下，让第一本振周期性地工作在两个频率上，以便分别得到噪声谱和含有谱线信息的噪声谱，进而从这两段频谱的差值中提取谱线信息的方法。然而，继续进行的观测仍有不少困难。在进一步采取稳定电源电压和仪器温度以及缩短频率开关周期和提高信噪比等项措施以后，整个频谱接收系统终于在4月11日再一次观测到W3的谱线，并相继观测到其他几个强源的谱线。这就有力地证明整个系统具有观测谱线的功能，从而争取到在4月13到17日对哈雷彗星作射电频谱观测的宝贵机会。
在事后对哈雷彗星的频谱观测数据进行处理的初期，并未显示出确切的羟基射电谱线。罗先汉认为问题还是出在频率开关方法上。因为该方法实质上是频域里的调制法，而为了减少接收系统增益变化的影响、提高实际灵敏度，就必须让开关周期足够短。当时采用的14分钟的开关周期，对W3等强源虽然勉强可以，但对比它弱上百倍的哈雷彗星羟基源则的确太长，以致在一个周期内由于增益变化所引起的噪声电平涨落，经常会冲淡乃至破坏为降低噪声起伏而增加积分时间的效果。因此，罗先汉把在稳定状态下天线处于环境温度时和天线对向开阔天空时所得频谱之差作为实验判据：凡是在每个开关周期的正半周和负半周所得频谱之差小于上述判据的数据，都认为是在稳定状态下取得的，否则就应将其舍去。根据这一原则从上述四天的哈雷彗星频谱观测数据中可挑选出11个开关周期的正常数据，再统一归算到4月15日这一天进行累加，便得到哈雷彗星在1667MHz上的羟基吸收线，相应于该谱线轮廓的频率分辨率约为4.9kHz。
接着从谱线轮廓的幅度、宽度、形状和面积相继导出的谱线强度、膨胀速度、速度的一级矩和羟基的母分子产生率等结果，均同理论预期或以往的有关观测基本上符合。从而在国内外首次揭示了这一时段哈雷彗星的特殊射电天体物理状况。紫金山天文台龚树模主持的哈雷彗星的观测研究项目先后获1989年度中国科学院自然科学一等奖和1991年度国家自然科学三等奖。罗先汉为第一作者的《哈雷彗星的羟基射电谱线观测》论文，是该获奖项目的主要论著之一。此后，天文专业研究生张坚于1990年在射电实验室负责研制完成的512路数字式自相关频谱仪，自动式频率开关的周期可缩短到3秒，频率分辨率可优于1kHz。该仪器于20世纪90年代初期配接在上海天文台的25m射电望远镜上，又得到一批更高质量的脉泽源羟基分子谱线，为我国这类观测研究工作的现代化继续作出重要贡献。
出版图书
简历
1935年2月8日 出生于湖北省麻城县（今麻城市）白果镇。
1951～1952年 先后在郑州铁路局的汉口江岸列车段和河南漯河工务段工作。
1955～1960年 先后在北京大学物理系和地球物理系调干学习。
1960～1999年 任北京大学地球物理系教师。
1960～1961年 在北京天文台射电天文训练班进修。
1975～1999年 任北京大学地球物理系天文专业射电实验室主任。
1981～1984年 先后任射电天文分支学科组的第二负责人和第一负责人。
1987～1996年 任北京大学地球物理系天体物理教研室主任。
1990～1993年 任北京天文学会副理事长。
1992～1999年 任北京大学地球物理系教授。
主要论著
1 罗先汉，姚德一，阎元宜.日食观测太阳微波射电源的磁拱结构.天体物理学报，1982，2（3）：14～19
2 罗先汉，姚德一，纪树臣，等.日食观测太阳缓变射电源的磁拱结构摸型，天文学报，1985，26（1）：51～61
3 罗先汉，周体健，姚德一，等.哈雷彗星的羟基射电谱线观测，天体物理学报，1988，8（3）：223～229
4 罗先汉.论全球巨变的银河旋臂成因，北京大学学报（自然科学版），1992，29（3）：361～370
5 罗先汉.全球巨变成因与地表陨星坑分布.中国科学技术协会学会工作部编，中国减轻自然灾害研究论文集.北京：气象出版社，1992：130～134
6 罗先汉.羟基分子射电谱线的一种观测处理方法，天文学报，1992，33 （3）：287～297
7 罗先汉.大型多功能射电望远镜.见：《中国天文学九十年代大型科学项目》建议书，中国天文学九十年代大型科学项目评审会报告.北京：1993
8 罗先汉.其他恒星周围有行星吗？——关于搜索类彗星行星的设想.天文爱好者，1993，（2）：14～15
9 张坚，王建华，罗先汉.用于分子谱线观测的512路数字式自相关频谱仪.天文学报，1995，36（1）：80～85
10 罗先汉，张坚，王蜀娟.搜索近地小行星的一种射电天文方法，北京大学学报（自然科学版），1996，32（1）：61～68
11 罗先汉.试论银心说及其应用，世界科技研究与发展，1996，18（1）：46～49
12 罗先汉.量子引力学与行星距离分布规律.世界科技研究与发展，1996，18（3～4）：142～143
13 罗先汉.宇宙观念的发展：现代宇宙观.科学，1999，51（6）：39～42
14 罗先汉.天体演化，修订第2版.太原：山西科学技术出版社，2001
15 罗先汉.关于广义信息论的探讨，北京大学学报（自然科学版），2001，37（3）：426～432
16 罗先汉.天地人系统的复杂性研究，系统辩证学学报，2001，9（4）：10～13
17 罗先汉.交叉科学研究大有可为.见：北京大学现代科学与哲学研究中心编，钱学森与现代科学技术，北京：人民出版社，2001，431～434
18 罗先汉.物质信息与大脑意识，系统辩证学学报，2004，12（1）：13～18
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