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科学营 | 站在宇宙面前,带你看见自己的伟大和渺小

2018-07-21 中国科学院大学学生会  阅读(1491)  推荐(0)

  与科学相伴的时光总是过的很快,高校科学营国科大分营活动就要接近尾声了,经过一周的参观、学习,今天也迎来了一周科学营的压轴项目——院士大讲堂。今天来的科学大咖,是天体物理学家武向平院士,他为这群科学营营员们带来的讲座是《宇宙的结构和命运》。武院士主要从事宇宙学的研究,研究课题包括引力透镜效应、星系团物理及其宇宙学应用、宇宙大尺度结构、暗物质等,领导了在新疆天山进行的“宇宙第一缕曙光探测”科学实验项目。武院士现在担任中国天文学会理事长、中国科学院国家天文台研究员、中国科学院大学天文与空间科学学院院长。

  院士大讲堂讲座现场

  武院士带领科学营的营员们从宇宙的结构和一些基本参数讲起,揭示宇宙的起源,预测宇宙未来的命运。从元素诞生到恒星演化,从基本力的作用到宇宙膨胀,既涉及人类命运的宏大主题,又包含地球生态的具体细节,武院士为在座的科学少年们展现了一幅宏伟的宇宙图景和恢宏的生命画卷。

  讲座开始,为了让同学们对宇宙有一个形象的认识,武院士特意为宇宙“查了户口”,包括宇宙的名字、身高、体重、年龄、家庭情况等等。趣味性的问题引出的是科学严谨的回答,“上下四方曰宇,往古来今曰宙,宇宙的名字里就包含了空间和时间”。用空气密度的比例表示宇宙的质量,用地球上的沙粒类比宇宙中的恒星,武院士向同学们介绍虽然宇宙的尺度很大,历史很久,但是宇宙学本身是一门精密的的科学。

  武院士的讲座内容

  宇宙从哪里来,又将去向何处?武院士用图示解释了宇宙大爆炸火球和宇宙微波背景辐射,并提到利用大爆炸火球模型通过万有引力的相互作用计算,可以模拟得到现在宇宙的结构.这也是天文学上的一个巨大成功。接着武院士讲解了宇宙临界密度与宇宙膨胀的关系,以及暗物质的特性,向营员们描述了宇宙未来可能的命运。

  有宇宙的诞生,就有元素的形成,武院士介绍了氢、氦等氢元素的产生以及金、铂等重元素的形成方式。武院士指出太阳系具有丰富的元素内容,因此我们的太阳已经不是第一代恒星,而是更古老恒星的残骸重新汇聚而成。

  认真听讲座的营员们

  讲座的最后,武院士贴心地将以往同学们最关心的问题罗列出来,包括大爆炸之前宇宙是什么样子?宇宙的边界在哪里?人类未来的命运如何等等。这次的讲座不仅为营员们科普了宇宙的知识,也为他们展现了人类探索宇宙的不懈努力,就如武院士所讲:人类在宇宙面前显得十分渺小,人类在洞悉宇宙的奥秘时又是如此伟大。

  武向平院士

  在提问环节,来自湖南省桂阳县第三中学程弋提出很多新奇的问题,“外星人的生命形式是不是不同于人类”“在未来人类会不会发生特定的变异从而适应变化的环境”,武向平院士赞同了她的说法,并鼓励同学们不要受固有理论的禁锢,能够大胆地去猜想。在讲座结束后程弋又追问“在高中学习阶段,理论和实验如何去平衡,学习应当广泛还是专一”,武院士认为二者都很重要,侧重哪一方主要依据自己的兴趣;在学习内容方面,武院士建议高中和大学应当广泛涉猎,对每个领域的基本知识都有所了解,在研究生阶段再去深入钻到一个具体的方向,人的精力是有限的,在这个分工如此详细的时代,不可能做到样样精通。

  程弋在向武院士提问

  来自陕西省黄龙县中学的陈栋恰巧是武向平院士的小校友,爱看科幻电影的他问了一个许多人都幻想过的问题,宇宙飞船在未来能够超越光速吗?武院士用狭义相对论的限制解答了这个问题,实体物质是无法达到光速的,这将耗费无限的能量。不过他也鼓励同学们要敢于想象,打破常规,因为科学定理不一定都是正确的,也许它们会被未来更加精确的理论代替。

  在向武院士提问

  来自江苏省南京师范大学附属中学的冯泽森提了一个开脑洞的问题:“我们现在的运算规则和理论框架都是完备的吗,可不可能存在其他的形式?”武院士对该问题进行了解答并由此引申到科研制度问题:“是有可能的,但是也是很难做出的,因为目前的科研多是是论文导向而非兴趣导向,没有论文产出就意味着没有基金或者丢掉职位,对于一个不确定的结果是很少人去触碰的,这也是目前科研制度的一个弊端。”

  冯泽森在描述自己的猜想

  讲座结束后,武向平院士接受了我们的采访。武院士向我们介绍说,选择宇宙命运和万物起源这个宏大的话题一是因为宇宙学能吸引大家的兴趣,二是为了更能对一些孩子们有所启发,这也算是给孩子们仰望星空的一个契机。当被问道这群高中生不同于大学生和研究生的特质时,武院士说:“这群孩子爱问问题,思维很活跃,没有被以往的知识禁锢住,这是他们的优势,也有利于他们自己兴趣的培养”

  武院士在回答同学们的问题

  这次讲座是一次宇宙生命简史,想必少年们会对宇宙多一分敬畏,也多一分自信。宇宙是宏大深邃的,但宇宙的的奥秘也是能够被揭示的。希望科学少年们能将自己遇到人生的问题时望一下头顶的星空,与宇宙的难题相比,一切人生的不如意便也不值一提,想要不被世事纷扰,豁达的心境是必要的,愿你们每个人都走好自己的人生之路。




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