图8.2　中国天体物理学院士研究领域发展趋势

通过对20位天体物理学院士学科分布情况统计，发现理论天体物理学（8位）和实测天体物理学（6位）集聚了大部分天体物理学精英，21世纪以来，高能天体物理学（3位）和天体宇宙学（2位）发展形势较好。通过中国天体物理学的院士研究领域的发展趋势分析（图8.2），可看出中国天体物理学的发展理论与实测并重。20世纪末中国理论天体物理学发展较快，在中华人民共和国成立初期，中国第一代实测天体物理学家自主研制了一些简单小型天文观测仪器。20世纪80年代以来，随着经济的迅速发展和对科技的高度重视，我国中大型天文观测仪器逐渐建成，推动了实测天体物理的迅速发展。21世纪以来，高能天体物理学和天体宇宙学的发展态势很好，近几年，武向平、景益鹏有关宇宙学的研究带领中国天体物理学走向了世界前沿。

1）物理学院士在理论天体物理学方面的贡献

理论天体物理学的研究对大规模、高精度的天体物理学仪器要求不高，在20世纪70年代经济尚不发达的中国成为很多天体物理学家的选择方向。

1957年，曲钦岳毕业于南京大学数学天文系，20世纪70年代中后期，曲钦岳与妻子汪珍如合作撰写了《宇宙伽玛射线爆的恒星超耀斑模型》，引起国内外同行的广泛关注；与罗辽复等人合作进行的关于脉冲星能损率特征时标统计曲线的研究赢得了国际同行的赞誉；曲钦岳在中子星、X射线源、γ射线源等方面的研究成果也很出色，1980年，年仅45岁的曲钦岳当选为中科院数理学部委员，他在理论天体物理领域的成就与荣誉带动了其他本土物理学家对理论天体物理的探索。

在恒星理论研究方面，20世纪60年代，华裔物理学家林家翘在流体力学的基础上创立了星系螺旋结构的密度波理论，发展了星系旋臂长期维持的动力学理论。华裔天体物理学家徐遐生建立了恒星形成标准模型，即气体云在引力的作用下塌缩聚集到云的中心形成原恒星的过程，该理论关系到太阳系的起源。他们两人对恒星理论的研究比国内同类研究早10多年。

中国科学院云南天文台的黄润乾与其学生韩占文在双星、恒星结构演化理论研究方面贡献突出。1958年，黄润乾取得德国席勒大学天体物理博士学位后回国发展；1976年，调入中国科学院云南天文台，开始了理论天体物理学研究，是中国恒星结构与演化研究的先驱者，先后建立了有物质损失和角动量损失的双星非守恒演化理论，为我国双星演化理论研究做出了奠基性的贡献，与他人合作最先提出碰撞星风激波理论，该理论被紫外线和X射线卫星的大量观测结果所证实；21世纪初，黄润乾建立了严密的有转动效应的双星结构演化理论。黄润乾院士的硕士生韩占文，1995年获得英国剑桥大学博士学位，在天体物理学领域贡献突出。首先，他发展了双星星族的合成研究，研究了白矮星双星的形成机制，给出了白矮星质量分布与星族年龄和化学丰度之间的关系，提出了简并双星的形成模型和3种形成机制等，他的多项理论预言已得到国际学者的观测证实；其次，在大样本恒星演化研究领域，解释了银河系行星状星云的分布，系统地研究了行星状星云的形成、双星演化与行星状星云形成之间的关系等，并根据最新的恒星演化模型，给出了零龄主序恒星的光度和半径的解析表达式，为恒星、星团和星系的研究提供了一个方便的工具，韩占文主持的“大样本恒星演化与特殊恒星的形成”项目获得2013年国家自然科学奖二等奖。

此外，1979年，中科院紫金山天文台熊大闰院士提出一种非局部对流统计理论。首先，他将该理论推广到化学不均匀的恒星组态，用以处理恒星演化过程中化学元素的非局部对流混合现象；其次，利用该理论计算得到第一个太阳的非局部对流模型，发展了太阳对流区结构的研究；再次，利用该理论，计算了大质量恒星的演化，使大质量恒星演化计算中出现的半对流理论矛盾自行消失；同时发展了一种非局部非定常的恒星对流理论，处理了变星脉动与对流的耦合问题，并对几类具有代表性的脉动变星进行了理论计算。

在类星体理论研究方面，中科院的陈建生院士与周又元院士有所贡献。1963年，陈建生毕业于北京大学天体物理专业，工作于中国科学院北京天文台，在世界上较早涉足“类星体及类星体吸收线光谱”领域的研究，与其他学者合作首次得到类星体吸收线光谱中Lya／Lyg的强相关，证明了高红移星系的存在；与美国天文学同仁合作，研制出一套CCD接收系统，将北京天文台20世纪60年代引进的施密特望远镜改造为大样本天体光谱巡天系统，利用该设备发现了“红移”为3.33类星体，这是中国科学家用自制望远镜发现的最高红移类星体，并先后发现了1 400多颗类星体候选者，推动我国天文学研究步入世界前列^[1]。周又元1960年毕业于北京大学物理系，在中国科学技术大学天体物理中心工作期间，主要从事类星体的研究，改善了类星体的Hubble图；并与他人合作，在国际上较早利用类星体获得100 Mpc的超大尺度天体结构的观测证据。

中科院天文台的汪景琇院士，主要从事太阳物理学的理论研究，并取得了一些代表性研究成果，例如太阳小尺度磁场的磁通量分布和内禀性质，太阳活动区向量磁场的结构、演化、非势性和拓扑复杂性，太阳活动中的磁流体动力学过程及太阳磁活动现象的总体特征等。其主持的“太阳磁场结构和演化研究”获得了2009年国家自然科学奖二等奖。(www.daowen.com)

2）物理学院士推动我国实测天体物理学的萌芽与急速进步

受天文观测仪器缺乏、天文物理人才短缺、国家科研环境落后等的影响，中国本土天体物理学相较其他一些物理学科起步较晚。中科院紫金山天文台的陈彪院士，是我国第一代从事太阳物理的研究者，1958年，陈彪自建了一台具Ha单波段太阳光谱仪，并使用该仪器成功观测到了一些太阳特大爆发的光谱资料，在旋转球体中对流层与磁场的耦合方面进行了系列研究，发展了太阳对流层结构理论。在陈彪的倡导下，1983年11月，国际太阳物理和日地空间传播现象学术讨论会在昆明成功召开。从仪器研制和观测分析、理论研究到国际合作交流，陈彪为我国太阳物理事业的发展奠定了坚实的基础，同时也为我国培养了很多从事太阳物理研究的人才。王绶琯求学期间从事轮船制造工作；1950年被聘为伦敦大学天文台助理研究员，改攻天体物理；1953年回国后，成为中国现代天体物理学的奠基者，开创了中国射电天文学观测研究，成功研制出米波16面天线射电干涉仪、分米波复合射电干涉仪、米波综合孔径射电望远镜系统等多种重要的射电天文设备，推动了我国天体测量学的发展。

20世纪80年代以来，在全国重视科技发展的大背景下，我国研制天文观测仪器的能力迅速提高，这推动了天体物理学的跨越式的进步。中科院北京天文台的艾国祥院士主要从事太阳磁场的研究，他独立发明和主持研制了太阳磁场望远镜，获得1988年国家科技进步一等奖；使用该设备与美国、日本、独联体对太阳开展了联合观测，发现耀斑前兆红移、色球磁场反变和磁纤维、网络磁元特征、耀斑矢量场特性等一系列新现象；后来不断改进太阳物理仪器的技术方法，实现了第三代太阳磁场观测仪器的研制；2003年以来，艾国祥院士发明并主持了中国区域导航定位系统（CAPS）的研发。南京大学的方成院士也一直致力于太阳物理的研究，1982年，方成主持研制成中国第一座塔式太阳望远镜（太阳塔），领导研究团队使用该太阳塔进行太阳活动观测，获得了一些有关太阳耀斑、黑子、日珥等的二维光谱资料，在中国开辟了CCD二维光谱研究的新领域；2016年，方成主持研制的“光学和红外太阳爆发监测望远镜”（ONSET）成功建成并投入观测，对发展我国太阳物理和空间天气学研究具有重要意义；此外方成在太阳物理理论研究方面，运用非局部热动平衡理论建立了一系列太阳活动体的半经验模型，与合作者通过光谱诊断耀斑非热高能粒子的新方法，改进了计算耀斑动力学模型的理论。

1959年，毕业于南京大学天文系的苏定强院士主要侧重天文光学技术方面的研究，参与了我国多个天文望远镜和仪器的研制，在望远镜光学系统的研究中提出一系列新的折轴系统，提出的主动变形镜思想成为我国大科学工程大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）和500 m口径球面射电望远镜（FAST）技术上最主要的创新思想之一。1978年，王绶琯与苏定强创新性地提出了兼备大视场与大口径的主动反射施密特望远镜LAMOST的方案，并邀请当时在欧洲南方天文台参与世界上最大望远镜VLT研制的崔向群加入该项目。崔向群回国后担任了LAMOST的总工程师，在国际上首次提出了薄变形镜面和拼接镜面相结合的主动光学方法。她发明的“高精度大口径天文镜面磨制技术”获得国家科学技术进步奖二等奖，这种新型光学方法和技术使在一个光学系统中同时采用两块大口径的拼接镜面成为可能。该方法也成功应用于非传统光学系统的LAMOST的研制，并且为中国研制未来极大望远镜奠定了基础。崔向群主持研制的“大口径主动光学实验望远镜装置”获得2006年国家科学技术进步奖二等奖。经过30多年的努力，2009年6月，这位女性天文物理学家负责研制成功了世界上新型的、最大口径和大视场的、光谱获取率最高的大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST），为中国天文学尤其是大样本天文学研究创建了达到国际前沿水平的观测平台。此外，由南仁东主持的FAST于2016年研制成功。

3）我国高能天体物理学院士的重要科研成果

高能天体物理学是高能物理与天文学的交叉领域，包含天体核物理学、天体高能辐射空间观测及辐射机制研究等多个领域。1973年，何泽慧院士推动了中国宇宙线超高能物理、高能天体物理研究的起步和发展，并相应发展了高空科学气球、空间硬X射线探测技术及其他配套技术。20世纪90年代以来高能天体物理学的各领域得到了实质性的发展。

在天体核物理学领域，1997年，周又元工作于中科院高能所宇宙线和高能天体物理开放实验室（现粒子天体物理重点实验室），研究重点转向天体核物理学，与合作者通过对活动星系核内部结构和辐射机制的研究，首次得到活动星系核大蓝包形状参数方程，并给出了估算中心黑洞质量的新方法等研究成果。

在天体高能辐射机制研究方面，1978年，调入南京大学天文系的陆埮开始从事高能天体物理研究；1994年，提出了脉冲星辐射级联过程的“代参数”新概念；1999年，提出的伽玛暴余辉动力学演化统一模型，有力地支持了伽玛暴起源于大质量恒星塌缩的观点，其作为主要成员参与的“伽玛射线暴余辉和能源机制的研究”获得了2004年国家自然科学奖二等奖。张家铝在中国科学技术大学任教期间，对天体物理学中的辐射机制进行了专门研究，与合作者推导出了相对论性带电粒子的普遍辐射公式，成为中国相对论天体物理的奠基人之一；建立了从经典到量子的“同步-曲率辐射理论”，将同步辐射和曲率辐射两种辐射机制统一为一体，该理论被国内外同行广泛应用于伽玛脉冲星、活动星系核及伽玛射线暴等问题的研究中，张家铝也成为该领域的国际著名学者。

在天体高能辐射空间观测方面，1963年，李惕碚从清华大学工程物理系毕业后，参加云南高山站（中国第一个高山宇宙线实验室）中大云雾室系统的安装及调试工作，后进行了高山宇宙线电磁簇射研究和重质量粒子事例的数据分析等工作；后来建立了银河伽玛射线的统计模型，首次给出了高能伽玛射线的定量估计，与同事马宇倩合作建立“李-马准则”，成为估计宇宙线物理和高能天体物理实验结果统计可靠性和找寻超高能天体的标准分析方法。20世纪70年代末，李惕碚等人开始推动国内空间高能天文观测的发展，主持研制了高空气球载X射线望远镜，并于1984年首次实现了中国对天体高能辐射的空间观测。20世纪90年代初，在世界上首次用准直调制望远镜实现高分辨和高灵敏度的硬X射线扫描成像；在此基础上，1993年提出硬X射线调制望远镜（HXMT）的项目规划，2011年该项目被国家正式批准。2017年6月15日，在酒泉卫星发射中心，HXMT卫星由长征四号B遥31运载火箭发射升空，HXMT卫星别名“慧眼”，是我国首颗大型X射线天文卫星。HXMT卫星发射成功将实现宽波段、大视场、大有效面积的X射线空间观测，推动我国在国际高能天体物理观测领域占有一席之地。此外，马宇倩主持研制的“宽波段空间伽玛射线暴观测研究及仪器研制”获得2004年国家科技进步奖二等奖^[2]。

近几年，关于宇宙学的研究是天体物理学的前沿热点，中科院的武向平与景益鹏院士在此领域贡献突出。1989年，获得中科院北京天文台天体物理博士学位的武向平，主要从事宇宙学的理论与实验研究，其主持的“利用引力透镜效应研究宇宙中的物质分布”的研究获得2000年国家自然科学奖二等奖。武向平还领导了新疆天山“宇宙第一缕曙光探测”科学实验项目。中国科学院上海天文台的景益鹏也在天体宇宙学领域有所作为，他在宇宙大尺度结构的形成、星系形成、星系与黑洞的共同演化、宇宙引力透镜等宇宙学基础前沿问题上取得了一些研究成果，其主持的“宇宙结构形成的数值模拟研究”获得2005年国家自然科学奖二等奖。