“人類第一次對空間物理有直觀、切身實際的感受就是對極光的認識”。在北航,空間與環境學院的符慧山教授將一個個聽上去艱澀的物理名詞與我們熟悉的極光聯系起來,研究太陽、行星際空間、地球和行星的大氣層、電離層、磁層及空間環境對地球生態環境的影響近20年。

符慧山,教授、博導,主要研究方向為空間科學和行星科學,發現了太空中的離散磁聲波、提出了太空磁重聯的新理論、揭示了太空磁鋒面加速電子的新機制,入選愛思唯爾2020、2021中國高被引學者,“全球頂尖前10萬科學家”榜單。2022年“首都勞動獎章”獲得者,空間環境監測與信息處理工信部重點實驗室副主任,國家自然科學基金委創新研究群體核心成員。
顛覆觀念,探索神秘“磁重聯”
在一代代學者前赴后繼的努力下,我們對太空的了解逐步深入,但宇宙中仍然存在一些現象無法進行科學的解釋,神秘的“磁重聯”領域就是其中之一,也是符慧山教授想解開的一道難題。
“空間里有很多爆發性的過程,比如說極光是怎么觸發的,或者太陽怎么爆發的,其實都歸咎于一個過程,這個過程被稱為磁場重聯。”至今,科學家們對于磁重聯領域仍然知之甚少,為了揭示磁重聯現象的原因和過程,符慧山教授已付出了十五年的時間。

在以往的研究中,學者們一直都認為磁場重連是在磁力線相交的點上轉換能量,但符慧山教授通過研究發現并非如此,相交點上并不存在能量轉換,反而是周圍其他的點能量轉換較強。這個結論的發現得益于符慧山教授開發的一套算法,這套算法能基于僅有的四顆探測衛星所提供的數據,反推出衛星附近的磁場形狀,解決了硬件條件有限的情況下原位探測的局限性。有了這個“利器”,符慧山不僅能夠高效地分析探測數據,同時也為他的理論提供了有力支撐。“隔三岔五就會有國外的同行寫郵件來交流新算法相關的問題”。
發現問題,提出質疑,是符慧山一直以來的科學態度。他認為,如果沒有質疑精神,就不是一個合格的科學家,勇于否定過去,才能不斷創新。他始終致力于開創一些獨特的研究方法與研究工具,做那些“別人沒有做過”的東西,一旦認定了一個目標,就會全力以赴。“他是一個典型的科學家,始終堅持自己內心的想法”,這是德國亥姆赫茲地學中心研究員王德棟對符慧山教授的印象。
經過多年努力攻關,符慧山教授提出了太空磁重聯的新理論,揭示了太空磁鋒面加速電子的新機制。相關成果被美國地球物理學會評價為“顛覆了傳統觀念”,被歐洲空間局評價為“挑戰了當前認識”。
從未停歇,征途是星辰大海
符慧山教授是一個有趣的人,可他的研究領域是枯燥的。一個個陌生的空間物理概念,難懂的理論,大量的創新方法……讓人不禁產生好奇,吸引他的究竟是什么?
最初對宇宙的認知,只是看星空、拍照片,當真正進入這個領域之后,符慧山才開始探索天文現象背后的物理規律。對于他來說,研究更看重的是能夠取得原創性成果,在枯燥的數據里面發現新的物理規律,有了動力,自然而然就會去享受大腦運轉所帶來的樂趣。
“太陽系中的八顆行星其實很不一樣,這四顆是類地行星,那四個被稱為巨行星,木星是一個氣態行星,具有很強的磁場……”在天文館,符慧山教授介紹起太空知識如數家珍,從他閃著光的眼神中就能感受到他對于這一領域的熱愛。
在符慧山教授的眼中,工作是工作,生活是生活,開組會時需要一絲不茍嚴格對待每個細節;在他的學生眼中,他是一個點子多、對科研領域有獨到見解、有100分就一定要做到100分的人。為了能盡快找到磁重聯轉換能量的機制,剛開學他便立刻匯集課題小組進行討論。
“讀書的時候很辛苦,畢業的時候很輕松”,是符慧山教授課題組學生的特點,符慧山教授希望他的學生能夠在他這里學到“真本事”,畢業后可以在行業立足。為了能夠深入研究,符慧山今年10月將派課題小組前往冰島,如果這項研究能揭示磁重聯過程中的能量轉換機制,將會解決困擾空間物理界多年的難題。截至目前,符慧山教授團隊的學生已經連續多次獲得優秀博士論文。
自信灼烈,將理想變為現實
“你對基礎知識掌握之后,你就足夠自信,足夠大膽,我敢去揣測,我敢去推測,我敢去做”,符慧山教授是個自信的人,這種自信,讓他顯得外放,勇敢,跟學生在一起時,這種自信又更像太陽,炙熱、灼烈……他身上的這種自信究竟源自何處?
來自云南的符慧山在研究生階段以優異的成績被保送到中國科學院,從此正式跨入空間物理領域,在這里他將自信成功轉化為了科研的動力。符慧山人生的第一個轉折點是在博士期間,恩師曹晉濱將其送到美國交流學習,這讓符慧山在博士期間就學會從國際視野去思考學術;第二個轉折點是在博士畢業時,符慧山去了瑞典,再次增長眼界;而第三次轉折點,是從國外回到北京,平臺資源與配套政策讓符慧山擁有了更好的發展空間與展示才華的機會。
2018年2月2日15時51分,中國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將電磁監測試驗衛星“張衡一號”發射升空。這標志中國成為世界上少數擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛星的國家之一,而“張衡一號”的主要探測儀器感應式磁力儀就是符慧山教授參與研制的。
憑借著對空間科學探索的執著甚至執拗的干勁,他曾獲首都勞動獎章、國際無線電聯合會頒發的“青年科學家獎”和歐洲空間局頒發的“Cluster衛星計劃杰出貢獻獎”。

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