文｜《中國科學報》記者劉如楠
“你的數據處理有問題！”“別浪費時間了！”“拒稿！”聽到這兒，周大智被嚇出了一身冷汗，感覺天要塌了。
要知道，他的博士論文課題已進行了兩年，從開始做到取得結果，沒有一個人相信他。包括導師、合作者、同行在內的所有人都質疑這項研究，甚至認為“絕對不可能”。
他迅速開始腦補“拒稿”后的情形：自己的一意孤行終究失敗……跨國轉學讀博4年，什么也沒做出來。他拼命地想大喊求救，卻一下從床上驚坐起來。幸好，那只是一場夢。
類似的噩夢，周大智做過一次又一次。面對周圍的質疑，他也曾無數次地懷疑、否定自己。
與夢境相反，現實有了一個好的結果。1月初，《自然》雜志在線發表了加拿大不列顛哥倫比亞大學博士生周大智為第一作者的研究論文。該研究發現了有記錄以來最早、最熱的星系團氣體，這一發現可能會改變目前主流星系團形成的理論模型。
周大智受訪者供圖（下同）給自己的“失敗”研究找個解釋
周大智的博士生涯前半段，在丹麥技術大學的宇宙黎明研究中心度過。當時他的主要任務是——數星星，即利用射電望遠鏡觀測宇宙早期的星系團，“數”出其中的星系數量。
星系團就像星系居住的城市。每一個星系團都住著成千上萬個星系居民，比如銀河系就是室女座超星系團的一員。
遺憾的是，他數出的星系居民的數量比理論預期少很多，也暗得多。因此，這項研究無法繼續下去，只能算是失敗的觀測。
自此，“為什么”的問題一直縈繞在周大智心頭。他查閱了很多文獻，試圖找出原因，偶然了解到了SZ效應，即蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應。
這是指宇宙大爆炸后，留下了一種均勻彌漫在全宇宙的“背景光”——宇宙微波背景輻射。當這些光子穿越星系團中的熱氣體時，由于氣體粒子活動非常劇烈，光子的能量會發生變化。
這種變化，使得原本均勻的微波背景輻射中出現微小的陰影，就像陽光穿過透明玻璃，在地面投下淡淡的影子。
“或許正是因為SZ效應掩蓋了星系的光芒，才使很多星系無法觀測到。無法觀測到，又從反面證明了熱氣體的存在。”周大智這樣解釋自己的“失敗”。
這并非導師擅長的領域，他難以評判周大智的解釋。不久后，一場關于星系團的學術研討會在丹麥舉行，帶著自己的疑惑和解釋，周大智決定去“找找答案”。
功夫不負有心人，會上，他真的遇見了一位相關方向的理論天文學家。這一老一少當場便拿出紙和筆開始計算，很快便有了答案——結果支持周大智的猜想。
“我很興奮，跑回去跟導師、研究所的老師，還有發表過相關論文的同行講。大家都很反對，覺得不靠譜。”周大智說。
同行反對的理由是，“我們用位于智利北部沙漠的66個陣列的射電望遠鏡（ALMA）進行長期觀測，才探測到這些星系團中的氣體，你用一個100米的單口徑望遠鏡就能觀測到如此遙遠的熱氣體？這不可能。”
想更有說服力，周大智和導師就需要拿出更多、信號更強的觀測結果。于是，他們決定申請位于墨西哥一火山頂部的大型毫米波望遠鏡的觀測數據。
不湊巧的是，山火、雷暴打擊接連發生，墨西哥大型毫米波望遠鏡中斷了正常運行。這項研究不得不擱置下來。至今，它還沒有恢復觀測。
周大智（左）和導師Scott Chapman進行研究討論跨國轉學讀博，研究興趣沒變
與擱置的研究同時發生的，還有國際形勢變化對研究經費帶來的影響。加上當時周大智的女朋友、如今的妻子在美國讀博，遙遠的距離一度讓他苦不堪言。
“那兩年幾乎有1/3的時間往美國跑，后來突然想到：是不是可以轉學？”周大智說，“但很少聽說有博士轉學的，我也不確定。”
周大智（左）和妻子令這位26歲的年輕人沒想到的是，轉學異常順利。與導師Thomas Greve教授說明情況后，周大智很快獲得了支持。
他又向幾個意向學校投遞了簡歷。第二天便得到了加拿大不列顛哥倫比亞大學教授Scott Chapman的回信；第三天，Scott Chapman與他原來的導師通了電話，了解周大智的情況；第四天，周大智便獲得了入學邀請。
為了打消周大智關于畢業時間的顧慮，新導師還告訴他：“你可能會擔心畢業時間，畢竟已經在丹麥讀了一年多。但這就相當于轉學而已，之前做的研究不會白費。你想兩年、三年畢業都可以，想好了可以隨時告訴我。”
“新導師都沒安排面試。甚至在得到錄取通知書之后，我還在考慮是否過去。因為實在太快了，幾乎沒有反應時間。”周大智說。
最終，周大智決定跨國轉學。
與新導師討論博士主課題時，周大智選擇了自己最感興趣的星系團研究，編號SPT2349-56——這是一個距離地球超過120億光年的星系團。
人們如今觀測到的，是它120多億年前的樣子，處在宇宙誕生后14億年。如果拿人來比喻，我們看到的它正處于3歲左右的嬰幼兒時期。
這一“嬰幼兒”星系團體積只比銀河系大幾倍，卻有著30多個星系，且其中的恒星形成非常劇烈，新星系的成長速度是銀河系的幾千倍。
在星系與星系之間，存在著一些氣體，這些氣體的質量甚至比星系本身還要大好幾倍。根據現今的宇宙模型理論，在宇宙形成早期，星系團中的氣體很冷，隨著星系團的成長，這些氣體會變得越來越熱。
周大智和導師想知道，SPT2349-56這一“嬰幼兒”星系團中的氣體，究竟是冷的還是熱的？
妻子為周大智的論文畫的藝術想象圖被所有人質疑的研究，還要繼續做嗎？
開啟課題后不久，導師就向智利66陣列射電望遠鏡提交了觀測申請提案。幸好，這次沒發生意外。他們如期拿到了觀測數據。
接下來，是漫長而枯燥的數據處理過程。面對著超過30TB的數據，周大智希望從中搜尋出能表明星系團溫度的證據。
也就是說，他要在千萬個星系閃爍的光芒中，尋找是否存在淡淡的陰影，即SZ效應。其帶來的陰影的信號強度預期僅為星系亮度的1/50左右，且會和星系光芒重疊在一起呈現。
得知周大智做的課題，同組的人、合作者，包括領域內的十幾位天文學家都明確表示反對：“你在大海撈針，純屬浪費時間”“這毫無意義，為你感到不值”……有的老師甚至找到周大智的導師，直言不諱：“這項研究應該停止！”
大家的反對基于長期以來的研究。2023年初，《自然》雜志曾發表一項與他們的課題相似的論文。這項研究發現，一個處在宇宙誕生31億年后的“嬰兒”星系團中的氣體，比理論預測的溫度更低。預言早期宇宙很可能沒有足夠熱的氣體產生SZ效應，星系之間的氣體是隨著時間累積而變得越來越熱的。
周大智也常常懷疑自己：一年來的數據處理都一無所獲，一意孤行地堅持真的有意義嗎？
轉機出現在2024年9月初，此時離望遠鏡觀測項目截止不到1個月。周大智突然收到了很多連續的觀測數據，他猜測：“或許是近期的觀測人員對我們的課題很感興趣？”有了前期數據處理的經驗，這時的他處理起來也得心應手了許多。
當得到整個“嬰兒”星系團圖像的時候，周大智很震驚：“我真的看到了星系光芒周圍存在的小小陰影！”
隨即，他腦海里閃現出幾年前的“失敗”觀測，心想：“難道真的是因為SZ效應？”接下來，更多的問題冒出來了：“這恰恰說明星系間的氣體是熱的？這和此前《自然》論文的結論截然相反？豈不是和主流宇宙模型觀點相悖？‘嬰幼兒’時期的星系團怎么可能比‘成年’星系團更強壯、更有力量？”
想到這里，周大智嚇了一跳。冷靜下來后，他和導師都覺得，“一定是數據處理出錯了！”
2026年1月初，周大智參加美國天文學會第247屆年會導師都要放棄了，他還在堅持
不出意外地，周大智和這項研究又一次面臨著來自四面八方的質疑。畢竟是違背主流認知的結論，同行們的質疑也不無道理。
接下來的幾個月里，周大智設計了各種驗證的實驗：比較不同時間的觀測結果、變換數據處理方法、反復確認技術細節、引入其他數據進行對比……還考慮了各種可能的影響因素：觀測時的校準失誤、天氣影響、觀測點周圍的環境變化……
時間來到2025年初，或許是擔心周大智的畢業問題，導師勸他放棄：“我這里有篇已經寫了一半的論文，準備投《自然-天文學》，你可以先把這篇文章完成，把你手頭的課題優先級調低一點。”
“我的結果就快出來了，種種跡象都已經顯現出來，就差最后沖刺了！”周大智不肯退讓。
其實他心里也在打鼓。一個博士生，站在了眾多資深天文學家與主流研究理論的對立面，任憑是誰都不可能不緊張。周大智一刻也不敢放松，他頻繁地做噩夢、又被驚醒。他能依靠的，只有自己的研究和驗證。
可即便是噩夢，也總有過去的一天。當一項又一項的實驗驗證都指向一個相同的結論，他的信心又一點一點地重新建立起來了。
2025年4月，他滿懷信心地投稿給了《自然》雜志。第二天就看到了拒稿的信息。
“太挫敗了，一種被打倒、被擊碎的感覺。”周大智說。
原來，不止是科研實驗需要錘煉，論文撰寫同樣需要。又經過幾個月的打磨，周大智逐漸意識到：“期刊不太關心你研究的星系團是否是最早期的，這種‘最’的競爭本身意義不大，他們更關心這項研究是否改變了人們現有的認知。”
終于，重新投稿后的論文很快被接收、發表。有了前述的種種，這項研究被打磨成了如今的模樣：SPT2349-56這一處在宇宙誕生早期（14億年）的星系團，其中的氣體熱量遠超預期。其熾熱的原因，可能是星系團中的3個非常活躍的超大質量黑洞在能量爆發期間對星系團氣體進行了加熱。
而按照如今主流的理論模型，如此的高溫氣體只會存在于宇宙生命后期更成熟、更穩定的星系團中，因此周大智的發現是對現有認知的顛覆。
接受采訪的當天，周大智剛剛參加完美國天文學會第247屆年會。會上，他詳細報告了自己的這項研究。
這一次，質疑的聲音消失了，他得到的全是掌聲。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09901-3