即将完成新书《空间等离子体相干辐射》书稿的第一次修订工作，后续将进入出版社“三审三校”程序。记得在审校该书姊妹篇之《等离子体物理学基础》（科学出版社，2019）时，期间先后记录了千余条PDF标注，都是各种格式、文字等细节修订，可谓繁琐细致、呕心沥血。如今又将进入新书修订，还好有宁昊等协助，相信会轻松很多。

正值人工智能（AI）陡然崛起，成为强大且具颠覆性的创新引擎，推动了科研范式变革，加速了创新进程。许多领域都必将经历AI洗礼，我们中年一代研究人员与所在领域已有所感受，但似乎又还没跟上节奏，许多同事还在老的体系和逻辑下工作，或许是在等着被拍碎、被碾压，最终被无情遗弃到知识海洋的沙滩上！

前几日偶然接触到使用“豆包”的学者，受其影响，也下载了手机应用程序；几轮尝试，对其在“作诗”方面的能力叹为观止，感觉“AI诗人“早已超越一般人的水平和境界！让我不断感叹，“此情此景、想吟诗一首”的梦想已成现实！我也将本书写作背景等简单几句告知豆包，求诗一首，豆包诗人即刻响应、秒内回复，并根据要求“耐心”修订且解读。所得两篇诗作“书启星芒”、“探星拾慧”相互照应、感人肺腑。这个过程也是非常有趣，故同时摘录在此，分享如下：

书启星芒

十载倾怀忘晓昏，等离子域叩天门。

墨凝卷册星河耀，图绘篇中旭影存。

公式细推穷奥理，射电穷搜溯本根。

燃尽心光逐绮梦，科研赤胆铸精魂。

书成恰似星芒绽，启路遥瞻后学奔。

首联“十载倾怀忘晓昏”，尽显科研人员十年间全身心投入，废寝忘食，沉浸在等离子体研究领域，如叩响未知科学天门般执着。中间两联着重描述科研过程，“细推”“穷搜”突出严谨细致、深挖彻究，不放过丝毫线索探寻真理本根。“燃尽心光逐绮梦，科研赤胆铸精魂”以“燃尽”“赤胆”这样极具力量感的表述，激昂赞美其奉献热忱与无畏勇气，将逐梦路上的赤诚与坚守具象化。尾联写成果成书如星芒开启征途，为后来者照亮方向，延展科研精神传承脉络，升华赞美之情。

个人感觉上述诗作“外放有余、谦逊不足”，故要求豆包作诗时谦虚一点，一秒后又得诗如下：

探星拾慧

十载躬身破晓昏，等离子境觅微痕。

墨凝似揽星河象，图绘稍存日耀魂。

公式细推求正理，射电勤汇探真根。

成书不敢称完璧，愿作微光引众奔。

首联描绘十年来作者谦逊勤恳，俯身于科研一线，在复杂的等离子体研究领域破晓昏、历寒暑，一心寻觅细微线索，点滴积累。颔联以低调口吻形容书中文字凝聚呈现，仿若揽星河之象，绘图也只是略存太阳等天体那耀眼现象背后的些许奥秘，尽显谦逊姿态，不夸大成果。颈联着重刻画科研过程，严谨细推公式、广泛汇集射电资料，只为探求物理真理与现象根源，踏实且专注。尾联直白表露心意，成书后不敢自诩完美，只愿化作一丝微光，助力同行在科研星途奋勇奔逐，契合“探星拾慧”主题，将自身科研成果视为探索路上的收获，供众人参考前行。

闲话少述，如前所言，希望通过本书的收集整理和集成创作，使得“太阳系射电或射电太阳系”这一学科领域更显整体化和体系化，也能增强对已有和即将获得的、来之不易的观测数据的理解。为此，本书特意整理了丰富多彩的太阳系相干辐射现象，介绍了为理解这些现象所需掌握的理论基础，还有少部分前沿进展。

简单而言，等离子体辐射机制是间接的、非线性、多步过程，通常辐射效率较低；而回旋脉泽辐射则是直接的线性放大过程，通常效率较高。两类机制源自不同的动理论不稳定性，由具有不同速度分布函数特征的高能电子所驱动。这个过程由为数众多的自由参数所调整。其中，辐射源区参数，特别是所谓特征频率比（$\omega_{pe}/\Omega_{ce}$）在决定辐射机制方面至为重要。

当$\omega_{pe}/\Omega_{ce} >>1$时，通常发生等离子体辐射过程，先激发朗缪尔波、高杂波或Z模等非辐射模式，再经由波波并合过程产生辐射。这两组模式分别被称为“母波”和“女儿波”。由于X 模截止频率更高，频率匹配条件更难满足，故等离子体基频辐射通常为O模，该模式与其母波频率相近；又由于该特征比参数条件下，辐射截止频率对应的回旋谐次高，使得相应脉泽不稳定性增长率过低，故无法通过脉泽不稳定性直接激发辐射。

当$\omega_{pe}/\Omega_{ce} <<1$时，通常发生脉泽辐射过程。根据前面模拟，系统主要会激发Z模、哨声模、X模等；即便这些模式可通过并合产生一定频率的等离子体辐射（频率在等离子体振荡频率附近的辐射），也会在回旋基波和谐波层被强烈吸收而难以外传。通常情况下，脉泽辐射倾向于激发偏振取向与电子回旋方向同向的X模辐射。

当$\omega_{pe}/\Omega_{ce}$接近1时，两种机制可同时发生。恰恰这一情况可发生于耀斑爆发过程的核心区域，对应频率在几百MHz到几GHz，属于分米波区域，而这一区域又属于手机等工作频段，受到很大干扰破坏。将来还要继续针对这一频域，研制大规模综合孔径---日像仪系统。

继续以太阳大气不同区域为例：在黑子附近，磁场较强，有几百到上千高斯，对应$\Omega_{ce}$为1到几个GHz，等离子体数密度也较高，一般在$10^9-10^{11} cm^{-3}$之间，对应$\omega_{pe}$在几百兆到几GHz，对应于特征频率比接近或小于1 的区域，故回旋脉泽辐射机制可起作用，产生尖峰爆发等高强度辐射现象；而在相对高的大气层次中，磁场迅速下降，特征频率比一般大于1，故多采用等离子体辐射机制解释其中的射电暴，如常见的I-V型米波射电暴。

不论是太阳、行星际射电辐射还是行星或远日球层顶射电辐射，均起因于多个尺度物理过程共同作用的结果。以太阳射电爆发为例，首先磁能由光球下方向上输运，并存于日冕，在一定条件下对应磁结构会变得不稳定而爆发，释放其中的磁能，通过磁重联和激波过程等加速能量电子，进而激发动理论不稳定性，产生等离子体辐射或脉泽辐射。可见，完整的辐射过程研究，应囊括从太阳爆发的天体尺度及爆发过程中的宏观或磁流体力学（MHD）尺度、重联与激波过程中的离子动理学尺度、电子速度分布函数演化与辐射模式激发与传播的电子动理学尺度等，跨越了从太阳半径（$10^8$ m）至电子回旋半径（$<1 $ m）的近10个量级。

目前仍不可能完整甚至部分模拟这一多尺度过程。常用MHD数值方法只能模拟宏观过程，而无力于重联和激波中的粒子加速研究；MHD与粒子尺度的混合模拟可用于研究激波和重联中的粒子加速。粒子模拟是研究相干辐射中的动理论不稳定性及复杂的湍流发育、波波、波粒非线性作用等的重要手段。该方法通过“自洽”求解百亿计的“宏”粒子牛顿力学方程、体现电磁场演化与诸多电荷电流耦合的Maxwell方程组来描述等离子体的集体行为，但计算量过于庞大，目前也只局限于模拟几千德拜半径尺度的微观过程。因此，当前对相干辐射的模拟能力有限，远未达到多尺度研究的能力。

期待越来越强大的超算能力、带来颠覆性变革的人工智能等新技术手段可带来跨越发展，弥合理论与观测研究之间的鸿沟，让我等得以践行相干辐射多尺度研究与基于射电数据认知太空奥秘的专业使命。