夜空中有一颗以她名字命名的星星：“北京时间之母”的天文学人生

叶叔华（1927-）是中国天文学史上里程碑式的人物。1951年，叶叔华进入上海徐家汇观象台，凭借卓越的数据处理能力，带领团队于1965年建成中国世界时综合系统，奠定了“北京时间”的测定基础，被誉为“北京时间之母”。改革开放后，她力推上海佘山天文台转型，主持建设了中国VLBI（甚长基线干涉测量）网，为嫦娥探月工程提供了关键技术支撑。其战略眼光使中国深空探测跻身世界前列，在星辰大海中镌刻出属于东方女性的璀璨航标。

2021年11月2日，95岁高龄的叶叔华现身第四届世界顶尖科学家“她”论坛发表全英演讲：“如果你要获得什么，就必须努力去争取。当然，这不像是打拳击，不会把人给打伤。但我们女性希望获得更多的机会。”这番看似平淡的宣言，实则是她一生的注脚：从求职时向性别歧视说“不”，到带领团队攻克VLBI技术难关助力探月工程，叶叔华始终以科学家的理性与韧性，不断打破女性在科学领域的“玻璃天花板”。

一个“不守规矩”女天文学家的诞生

1927年6月21日，叶叔华出生于广东广州的一个基督教牧师家庭，在家中六个孩子中排行第三，按“伯仲叔季”的排行顺序取名，父亲为她取名叶叔华。广州当地较早接触西方文化，民众生活和思想相对开放，许多新潮流如放足、剪辫、穿西服、戴洋帽等最早在此兴起。广州女性思想意识觉悟较早，普遍接受学校教育，社会风气较为开放且独具冒险精神。叶叔华在这样的环境中出生和成长，她的性格中流露出明显的地域特征，这为她日后的工作打下了深刻的烙印。

叶叔华的父亲叶润生给予所有孩子平等的受教育机会，尽管家境困难，但仍竭尽全力营造和睦的家庭氛围。1939年9月，12岁的叶叔华进入香港德贞女中读书，经过几年学习，打下了坚实的英语基础，加之出色的口才，这在她后来的职业生涯中发挥了极其重要的作用。1941年，叶叔华初中毕业后进入香港培道女中读高中。然而，1941年12月25日香港被占领，次年四月，她随父亲的朋友逃至广东北部的乐昌县，并考入当地的国立第三华侨中学，从高一开始重新学习。

1945年抗日战争结束，叶叔华在颠沛流离中高中毕业，当时只有中山大学来招生。在填报志愿时，父女俩发生严重分歧。叶叔华认为中华五千年文明，古文优美值得投身，但同样喜欢文学的父亲从现实角度出发，劝她学医或选择自然科学专业，以对社会贡献较大且保障将来生活无忧。在文学与医学之间，父女俩相持不下，报考志愿书几经涂改。最终，在父亲的劝说下，叶叔华答应报考中山大学数学天文系，将来当老师。

1945年叶叔华进入中山大学时，天文尚未从数学天文系中独立出来，直到二年级才开始分数学和天文专业，叶叔华面临再次选择。对于叶叔华自己而言，虽选择了数学，但内心对所学专业仍不明确，不清楚真正兴趣和未来职业方向。直到聆听邹仪新教授的天文学课程，她才初步感知到天文学是一门美妙的学科，从而明确了自己的兴趣。

▲1949年6月，国立中山大学理学院数学天文系颁给叶叔华的临时毕业证书

在中山大学，叶叔华还结识了人生伴侣程极泰。程极泰1923年4月出生于江苏南京一个布匹商人家庭，家境殷实。战乱中，他高中毕业考入武汉大学矿冶工程系，但真正感兴趣的是天文学。在武汉大学期间，他常学习研究天文资料书籍，还发表了一篇讨论万有斥力的文章。程极泰对天文学的极大兴趣引起李国平教授注意，李教授建议他转到广州读书。程极泰听从建议，转学到中山大学数学天文系，从二年级读起，刚好和叶叔华同年级。转学后的程极泰如鱼得水，学生阶段就发表了几篇天文学科普文章。叶叔华被程极泰的勤奋、才华以及对天文学的执着深深吸引，此外，两人都痴迷于音乐。叶叔华在香港培道中学时加入合唱团，受良好音乐熏陶；程极泰天生拥有一副唱男高音的美妙嗓音。天文学与音乐为叶叔华带来极大浪漫与快乐，其中也蕴含着爱情的缱绻。

▲叶叔华和程极泰

从四处碰壁到挑起大梁

1949年，叶叔华与程极泰从中山大学数学天文系毕业。然而，时局动荡，他们在广州难以找到工作，只能向在香港的父亲求助。经过一番打听，父亲最终在叶叔华曾就读的德贞女中为他们找到了教职。尽管如此，他们内心依然渴望在大学或天文台工作。特别是程极泰，一直梦想着能去紫金山天文台工作，这个愿望在1950年愈发强烈。

1950年夏天，叶叔华和程极泰毅然放弃香港优渥的待遇，选择回到内地，一同前往南京紫金山天文台求职。然而，他们却遭遇了挫折，因为对方只想要一名男性，叶叔华感到十分郁闷。于是，她写了一封几千字的信给张钰哲台长，表达了自己的不满和渴望：“你是不对的，我应该到你们天文台来。”

尽管这封信并没有改变结果，叶叔华未能进入紫金山天文台，但这件事在业内传开了，大家都知道了这位敢于向台长表达不满的叶叔华。或许正是因为这封信，第二年叶叔华应聘紫金山天文台下属的徐家汇观象台时，对方伸出了橄榄枝。

1951年，24岁的叶叔华进入上海徐家汇观象台，面对的是中国授时领域的困境：测时设备日差达0.01秒，播时发报机功率小，时号质量差。她的第一项任务是通过操作中星仪观测恒星确定世界时。这项工作要求观测者用双手同步调节赤经、赤纬微调螺旋，在目镜中让恒星影像始终与十字丝重合。因此它要求观测者必须全神贯注；与此同时还要做记录，只有熟练的观测者才能达到手眼并用，协调一致。

为保障观测精度，叶叔华形成了独特的工作流程：每天提前3小时打开穹顶调节温度，在零下5度的冬夜，身材矮小的她需站在垫着三块砖头的木凳上操作仪器，双手因直接接触金属部件常被冻伤。由于周末无人观测，观测数据会出现分布不均匀，这被称作“周末效应”；而在徐家汇观象台里，由于叶叔华和同事们的坚守，不仅观测精度能得到保证，观测数据的均匀性也得到了兼顾，“周末效应”从而消除。

促使叶叔华走上天文学之路并最终走向与地球物理学科结盟的契机，源于1950年代中国的测绘危机。

当时全国仅约三分之一区域在20-40年代完成低精度测绘，成果质量差、基准不一，致省际地形图无法拼接。测绘需依赖精确时间信号确定地理坐标，时间信号内部符合度越高，测绘结果越准。新中国成立初，资源勘探、工程建设、地图测绘等领域对计时精度要求提高，但我国时间测量精度世界倒数。测绘工作先后用过日、美时号，受两国不友好限制；后主要用苏联时号，因两国国土广袤，接收不稳定。

测绘部门迫切希望能够使用中国自己发播的时号，于是向国务院建议提高时号精度以满足全国测绘需求。

1955年3月，为了落实“提高授时的精确度以满足过敏经济建设需要”的精神，中科院副院长吴有训要求徐家汇观象台提升时间工作水平，此重任最终交予叶叔华，全国测绘及地图制作对高稳定度时号的需求给徐家汇观象台带来挑战。1957年10月9日，中科院数理化学部在上海召开授时工作会议，鉴定徐家汇观象台发播的BPV时号精确度优于±0.003秒，能满足国内大地测量等多领域测绘需求，叶叔华取得天文生涯首个重要胜利。

“北京时间之母”

在完成国家提高授时精度任务后，国人热情与自信心大增，对建立中国世界时系统的呼声高涨。1957年，当时徐家汇观象台测时负责人王绶琯提出：“发展远景，应当是在我国广大的领域中组织起独立的时政系统，即构成一个大的测时网，这样我们将可以为自己订立出标准时刻和标准频率，和进行与此有关的科学研究。”

32岁的叶叔华肩负起此重任，那时她刚晋升为助理研究员。当时国家强调独立自主，中国要建立自己的世界时综合系统，她认为这样的目标有些“冒进”。当时世界时综合系统有国际时间局系统（39个天文台合作）和苏联系统（14个天文台合作），而中国的系统仅由徐家汇观象台和紫金山天文台两家合作，仅凭两家天文台要做出跟国际时间局和苏联差不多、拿得出手的东西，难度很大。

天文测时受多种因素影响：一是观测仪器精确度和观测环境（如温度、大气折射等），即使同地不同仪器或观测者也会有系统差；二是星表误差和台站经度值误差，导致不同台站测时结果分歧，需研究消除仪器系统误差以建立稳定时号改正数系统。这些误差虽研究多年，但至今未得到满意解决。

叶叔华团队最初采用国际时间局方法（忽略系统误差，假设各台站系统误差代数和为零），但该方法有缺陷，中国授时台站规模小，无法照搬其技术框架，必须开创自主化的解决方案来破解这一困局。1966年，叶叔华团队找到解决办法，发表论文《我国的综合时号改正数》，提出我国综合时号改正数订定方法：因观测组数受多种因素影响，观测者权不等且带有系统差，故以观测者为单位，按观测组数取权，并采用假定人仪差月变化权平均值为零来保持系统稳定，即使仪器台站数量变动，系统长期稳定性仍能保持。

1965年8月3日，“综合时号改正数”通过了国家级技术鉴定，鉴定书认为道：我国的综合时号改正数的精确度已经进入国际先进水平的行列，这就为我国应用部门采用我国自己独立的综合时号改正数创造了良好的条件。1965年12月25日，国家科委下达文件，宣布自1966年1月1日起全国各个应用部门一律采用上海天文台所刊布的综合时号改正数。

自此“北京时间”音响通过短波广播走了千家万户，叶叔华也由此被誉为“北京时间之母”。

中国的VLBI网

尽管当时的“北京时间”达到了国际先进水平，但叶叔华敏锐地意识到，对以天体测量为主要学科支柱的上海天文台来说，如果不在世界天体测量发生转机的时候，抓住机遇发展新技术，将来真的会走投无路。恰逢时间服务从上海移交到陕西，她需要为上海天文台谋划新的任务。

查阅资料时，她注意到1967年美国和加拿大成功研制甚长基线干涉仪（VLBI），可以把宇宙中非常遥远的致密射电源的毫角秒精细结构描绘出来，但因耗资大、技术不成熟，国际天体物理学界反应冷淡。

干涉仪分辨能力与组合天线距离相关，天线距离越远，分辨率越高，观测天体越清晰，但基线受电缆长度限制，且电缆造价高、实现难。然而，有两位美国科学家凯勒曼（K.I.Kellermann）和科恩（M.H.Cohen）却对此项技术抱有极大的热情和信心，他们四处游说加以推广。在国际天文联合会（IAU）大会期间，他们俩甚至游说到了地球自转专业委员会。然而却遭到委员会的保守回应，称新技术研制开发耗资大，天体测量界难以承担。

▲叶叔华在射电望远镜工作现场

叶叔华从IAU报告中发现，空间探测和定位技术要求精度提高一个到两个量级，经典仪器无法满足，只能依赖甚长基线干涉和激光测距等空间技术。她看重VLBI技术，因其是当时天文观测中分辨率最高的技术，对天体测量和天体物理都有广阔应用前景。

与经济、科技实力雄厚的欧美国家相比，70年代初的中国要想发展VLBI技术简直天方夜谭。VLBI 所需设备包括口径约 30 米的射电望远镜、高稳定性能的本征系统（通常用原子钟实现）、磁带记录器和数据处理终端。尽管这一技术在70年代经改善有所简化，但耗费大、技术复杂仍是推广难题。

1973年6月，上海天文台提交“开展甚长基线射电干涉工作的请示报告”，正式提出研制VLBI计划。在叶叔华努力下，“甚长基线射电干涉仪”课题被列入中科院天文8年发展规划（《天文学八年发展规划（1978-1985）》），由上海天文台牵头，联合陕西天文台共同研究，VLBI系统研制任务还入选1978—1985年全国科学技术规划108项重点项目。

▲1974年叶叔华提议在中国建立三个 VLBI站

叶叔华深知获得政策重视重要，但经费支持更为关键，于是她一方面向业界人士游说呼吁发展新技术，一方面积极寻找经费支持途径。尽管得到中科院和国家重视，VLBI 项目仍面临漫长道路：国际上该技术主要应用于天体物理研究，用于测地技术在美国也还在探索阶段；且所需口径 25 米的大型抛物面天线造价高、技术难度大，使 VLBI 受到天文学乃至地学界专家怀疑，而无经验、技术、必要器材成为叶叔华面临的三大难题。

1978 年，美国哥伦比亚大学教授、国际著名地球物理学家郭宗汾回国访问，鼓励叶叔华走出国门并推荐她去美国麦克唐纳天文台。叶叔华收到史密斯台长邀请后赴美考察，收获颇丰，回国后撰写详细汇报，对中国建设 VLBI 网有了更实际建议，中科院据此调整建设方案，后续建设基本遵循此思路。

▲叶叔华的回信

早在1974年，中国科学院就开始研制甚长基线射电干涉仪中间试验（6米天线）任务，1981年，上海天文台与上海科技大学合作研制的6米射电望远镜终于建造完成，一台安装在上海天文台徐家汇园区，另一台于1982—1983年安装在佘山。这是当时国内口径较大、性能较好的厘米波射电望远镜。

▲上海天文台6米射电望远镜

当时国内未开展过VLBI观测实验，且天线口径小，故决定与国际大口径天线合作开展跨国VLBI实验。建立上海天文台甚长基线干涉系统后，中国与德国马普射电研究所跨亚欧大陆联测，为加入国际网奠基。1985年9月，中日两国在上海和鹿岛间建立VLBI干涉系统，成功进行首次VLBI联测。这两次国际联测使上海天文台VLBI技术在国际上崭露头角，也让中国同行认识到发展VLBI技术条件成熟，其在天体测量应用前景广阔，消除对昂贵设备的顾虑，中国自行建设甚长基线干涉网提上日程。

所谓“甚长基线干涉网”，即多天线联合同步观测。意味除上海VLBI站外，中国还需再建至少一个站才能形成射电干涉系统，单个VLBI站只能参加国际VLBI网增加中国权重，无法独立作用。权衡利弊后，叶叔华选乌鲁木齐为第二个VLBI站站点，因经费有限，第三个站点暂搁置。80年代后期，苏联科学院应用天文研究所实施“Quasar”VLBI计划，为寻合作伙伴来中国，双方决定共同建设昆明Quasar站，建成后共享使用权。然签署协议时苏联解体，上海—昆明—乌鲁木齐的三角网计划未实现。

▲叶叔华及射电组部分科技人员与美国VLBI专家合影

叶叔华一直牵挂此事，后等来中国探月工程的机会。自20世纪90年代中期，上海天文台就提出将VLBI网用于“探月卫星”测轨的初步设想；本世纪初，国防科工委（（现为国防科工局））组织相关单位讨论论证探月一期工程总体技术方案时，上海天文台再次提出“改造VLBI测量网，承担探月卫星测轨任务”的建议。

为提高探月卫星轨道测定精度和可靠性，探月工程总体组采纳建议，将VLBI技术列入总体技术方案。VLBI网用于“嫦娥一号”测轨任务的主要技术思路是利用VLBI技术制造“超级望远镜”，即使单台射电望远镜口径仅25米，联网观测后口径相当于各望远镜间地理跨度。。一旦北京、昆明两个 VLBI站建成，并与已有的上海、乌鲁木齐站实现联网，4个 VLBI（站）点组成的这台“超级望远镜”的口径就就能达到3000千米左右。

▲中国的VLBL网络

2004年，探月工程“嫦娥一号”卫星任务立项实施，上海天文台等参与天文单位立即开展VLBI网建设和适应性改造：一方面北京、昆明新站要建设，包括研制或购买新VLBI设备、安装调试及试运行；另一方面上海、乌鲁木齐现有VLBI站要改造，特别是上海天文台的VLBI观测调度和数据处理中心，需适应探月工程准实时工作模式。

2007年10月24日，“嫦娥一号”卫星在西昌成功发射，从10月26日24时调相轨道段起，至11月6日卫星入月球轨道，再到12月17日在轨测试，共53天里，VLBI测轨分系统每天全程准实时跟踪测量，为卫星精准入轨、完成探月任务发挥重要作用。至此，中国VLBI网完成建设，并在探月工程中发挥关键作用。

“Madam Ye”

再给科学界带来了一系列实打实的贡献之后，相较于年轻时叶叔华给人留下的“初生牛犊不怕虎”的印象不同，淬炼后的叶叔华是可亲可敬的代名词。

在美国，叶叔华有两位特殊朋友：沈嗣钧和赵丰。沈嗣钧在叶叔华访美时主动为其当向导，赵丰作为NASA唯一有中国文化背景的华人曾接待叶叔华，叶叔华与他们保持终生友谊与合作。两人谈起与叶叔华的相识经过，都会不约而同地讲起他们最先听到“MadamYe”这个称呼时的感受，对于叶叔华他们都是未见其人，先闻其名。沈嗣钧现任美国俄亥俄州立大学空间大地测量和遥感实验室主任、教授。他提到系里老科学家早认识叶先生，提到上海天文台就会说“哦~~那个MadamYe。”

叶叔华的国际影响力在其他方面亦可体现。1996年5月，在其倡导下，“APSG计划（亚太地区空间地球动力学计划）”启动大会在上海举行，近20个国家和地区参加，叶叔华当选首届APSG执委会主席，APSG中央局总部设在上海天文台，这是中国天文学家首次在国际合作项目中担任发起者和东道主。叶叔华在国际圈子如鱼得水，与“中国人不善交际”的刻板印象不同。每次“APSG”年会闭幕，她鼓动大家表演，自己率先登台，以歌声、笑声缓解紧张气氛，还诞生了“APSG”之歌。

▲2017年APSG合影，第二排右六为叶叔华

这种亲善不仅在与同行交往中流露，更在科普领域表现得淋漓尽致。如今，科普已经广为人知，但是上世纪90年代，上世纪90年代，许多科学家认为科普无价值，叶叔华却用“科学家工作像380伏电压，需变220伏才能被大众用”的比喻阐述科普意义。为了推进科普事业。90年代末，叶叔华和遗传学家谈家桢院士向市领导上海建科技城，这正是2001年12月正式对外开放的上海科技馆。2010年她又建议建上海天文馆以激发青少年兴趣、培养深空探测人才。2021年，上海天文馆正式开馆，成为世界规模最大的天文馆，并因其独特的设计与展陈，成为上海一处炙手可热的科普胜地。