纪念：传奇望远镜设计师杰瑞·尼尔森

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点

我第一次见到杰瑞·尼尔森是在 31 年前。他是凯克望远镜的项目科学家，但没有人警告我他也是房间里最聪明的人。但很快我就发现了——而且在之后的几十年里，这一点从未改变。我对杰瑞的记忆是敬畏、友谊、乐趣和一生中最艰苦的工作的交织。

杰瑞，加州大学圣克鲁斯分校的一位开创性天文学家，也是双子凯克望远镜的“创始人”，于 6 月 10 日星期六去世，享年 73 岁。他最早于 1977 年开始认真研究大型分段主镜的提案。当时，最大的成功望远镜是位于圣地亚哥附近帕洛玛山顶的 200 英寸海尔望远镜。这是一台载入史册的机器，为现代天文学的许多重大进步做出了贡献，其 200 英寸主镜在五十年内设定了尺寸限制。

主镜的直径是望远镜的一个关键参数，它定义了其集光能力以及辨别精细细节的能力。几十年来，人们一直在寻找制造更大主镜的途径，但这一挑战被证明是不可逾越的。为了保持精确的表面，镜面必须足够厚以支撑其自身的重量而不发生变形。但这大大增加了质量，导致镜面在夜间温度变化时不断改变形状——破坏了对形成完美图像至关重要的形状。

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杰瑞的独特创新——凯克望远镜取得非凡科学成功的关键应用——是将小的、薄的、轻型的分段拼接在一起，形成一个大的镜面。这听起来很容易，但实际上却非常困难。杰瑞与物理学家特里·马斯特密切合作，研究如何将各个分段抛光成所需的精确形状（每个凯克望远镜的 10 米主镜中有 36 个互锁的、六种不同形状的分段）；如何机械地支撑它们以避免变形；最重要的是，如何单独定位它们，以便在望远镜移动且温度在整夜波动时保持它们的相对位置。

毫无疑问，杰瑞在马斯特和他们的同事加里·查南的帮助下开创的设计是一项杰作。许多人曾经怀疑它是否能奏效；现在在凯克望远镜上得到了无可置疑的证实，它是下一代超大型地面望远镜以及詹姆斯·韦伯太空望远镜（著名的哈勃太空望远镜的继任者）等太空望远镜的基础。

杰瑞是分段镜望远镜概念背后的驱动力。然而，他不仅仅是一位思想家。对我来说，他始终是“一位工程师的工程师”，尽管他拥有加州理工学院和加州大学伯克利分校的物理学学位，并且在成为传奇望远镜设计师之前，他曾是一位执业天体物理学家。他最喜欢做的事情莫过于从第一原理出发思考问题。他选择的工具是心爱的 Mac 上的 Excel 电子表格——当其他人还在编写专用的 FORTRAN 和 C 程序（并且有时会出错）时，他就意识到了 Excel 在工程计算方面的强大功能。

杰瑞教会我先思考一般情况，然后再尝试解决具体问题的重要性。他和特里被他们一位著名的同事嘲笑为“goes-as 男孩”，他们极好地利用了比例定律——一个量“以”另一个量的某个幂次“增长”。杰瑞对物理学如何支撑所有工程问题有着深刻的理解，这种超能力是我们这些“普通”工程师和物理学家只能努力效仿的。一位朋友曾经请他来稳定一个自制秋千架——并惊叹于杰瑞是如何立即指出了几个战略性增加的地方，将其从一个摇摇晃晃的死亡陷阱变成了一个结构坚固的工程解决方案。

杰瑞从不轻视任何人。他在解释事情时总是充满耐心，尽管他常常对事情的进展速度感到沮丧。“我们可以同时走路和嚼口香糖，”他会宣称——却忽略了我们正站在平衡球上，同时兼顾着其他六项任务，并解决以前从未有人考虑过的问题。在技术领域，他从未遇到过他不想征服的挑战，也从未遇到过他认为没有解决方案的问题。我从未有过像杰瑞这样的导师：一个可以学习的时刻总是以“可能只是我的问题，但我不太明白……”或“我不是专家，但……”开头。这表明你的论点是站不住脚的，建立在沙土之上，并且容易——不，注定——会崩溃。我们这些与他一起工作的人学会了清晰地思考并很好地捍卫我们的提案。我们从未感到被贬低或屈尊。他的天赋在于不迂腐地教学；提出一个关键问题，照亮走出最棘手问题的道路。

杰瑞热爱所有人，无论其地位如何——或者尤其喜欢那些没有地位的人。他与初级工程师一样轻松自如地与一位领先的天体物理学家相处。他喜欢与他接触的每个人相伴，在每一次人际交往中都能找到价值。但他绝不是一个软柿子。杰瑞为凯克望远镜的科学前景而战。当其他人担心预算和时间表时，杰瑞只要求做到最好。他并没有赢得每一场战斗——谢天谢地，否则我们可能还在建造天文台——但他赢得了战争。他也不总是对的；当你能够证明有更好的方法时，他会欣然接受，并努力实施你的想法，仿佛那是他自己的想法。

构思、设计和建造凯克望远镜是杰瑞职业生涯中最重要的一部分，但这绝不是唯一的一部分。杰瑞还作为加州大学圣克鲁斯分校自适应光学中心的创始主任，在大型望远镜自适应光学的发展中发挥了重要作用。自适应光学是一种补偿地球大气层模糊效应的技术，使望远镜能够以给定的镜面尺寸分辨尽可能高的细节水平。它现在是所有大型望远镜性能的核心，并使凯克望远镜具有无与伦比的能力来分辨最遥远物体的最精细细节。杰瑞不满足于此，在过去的二十年里，他一直领导着下一代超大型望远镜的研发，担任拟议的 30 米望远镜 (TMT) 的项目科学家，这是一个正在设计中的大型分段镜、自适应光学望远镜。

创新者、独立、专注、不屈不挠——这些词语用来形容杰瑞·尼尔森，凯克望远镜的富有远见的创造者，凯克望远镜通常被描述为加州理工学院和加州大学天文研究设施的“皇冠上的明珠”。但我也记得另一个杰瑞：一位慈爱的父亲和忠诚的丈夫，一位朋友，一位出色的老师和所有人的榜样。一个可以与朋友一起喝几杯啤酒、冲浪或游泳，也可以讨论最困难的智力概念的人。一个经历过悲伤，但因此变得更加人性化的人。

在他生命的最后几年里，杰瑞因中风而残疾，但他仍然继续为 TMT 的设计和一个计划在几个月内交付给凯克天文台的复杂光学系统做出重大贡献——他最近一次技术交流发生在他去世的前一天。我的一位同事回忆起杰瑞在中风后每天都在努力地走进他在校园的办公室。杰瑞本可以轻易放弃并呆在家里。他获得的荣耀和奖项比任何人所期望的都多，也赢得了所有了解他工作的人的尊重。但他坚持了下来——不是为了证明什么，而是为了热爱他为之奉献一生的领域。他极大地丰富了天文学和望远镜制造的艺术。他制造的仪器以及它们所实现的科学证明了这个人。杰瑞向我们展示了，我们可以共同实现比我们梦想的更多。

正如我们在夏威夷所说，A hui hou——直到我们再次相见。我们非常想念您，但您的灵感将继续存在。