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20090403 中新社 中科院陆埮院士:你身边可能随处遍布大爆炸遗物
2009年04月06日

陆埮教授是中科院院士,紫金山天文台研究员,中国粒子核宇宙学联合研究中心主任,长期活跃在宇宙学的研究领域中,在科研与教育方面皆取得了巨大的成就。日前,借着“国际天文年”系列活动的机会,陆埮教授作客百年老校南京师范大学,用他的智慧为学子开启通向浩渺宇宙之窗,引领学子从宇宙学的角度重新认识头顶的星空。

宇宙之谜打败牛顿理论?

长期从事宇宙学研究的陆埮教授认为,现今的宇宙学就如半个世纪前的粒子学一样,虽然不受到人们的关注,然而却呈现出了一种勃发的生命力,并且随着21世纪天文学研究的黄金时代到来,这一学科必将走向高潮。

在介绍宇宙学的研究范围时,陆教授这样解释:宇宙在大尺度上可以看作一个以星系作为分子的均匀气体。一涉及到这个问题,人们必然要问:那么宇宙究竟是有限的物质还是无限的时空?这个问题是牛顿的理论框架所无法解释的谜团。

如果假设宇宙是有限的,那么根据牛顿的理论,宇宙必定有中心和边界,然而事实似乎不符。如果假设宇宙是无限的,那么夜里为何会天黑,人类为什么能够称物体的重量?这里牵涉到Olbers之谜和Seeliger之谜。关于Olbers之谜,陆埮教授是这样描述的:

“我们都认为黑夜与白昼的区别是因为太阳光照的缘故,而宇宙中能够和太阳一样发光发热的星体有无限个。根据牛顿的理论,亮度与距离的平方成反比,而不同距离上贡献的总亮度是一样的,因此无限大空间贡献的将是无限亮,这个亮度远超过太阳贡献给地球的光亮,所以黑夜应当是无限明亮。”Seeliger之谜也是同样的道理,不过怀疑的对象换成了重力。

这证明了牛顿的理论框架并不适用于宇宙学的研究。但是宇宙学通过反复的观测和科学的计算,完全可以解开很多关于宇宙的谜团,包括宇宙的形成、宇宙的年纪、宇宙是否在膨胀、暗物质、暗能量是否存在等。现在科学家们已经可以准确推算出宇宙的寿命在137亿年左右,其误差不超过2%;发现了宇宙中的物质有三种形态,即暗物质、暗能量以及普通物质;确认了宇宙时刻处于膨胀之中,并且是加速膨胀……“这些并非愚人节的玩笑,研究的每一步推进,都可能对现有的科学理论具有颠覆性意义。

微波背景辐射:你身边可能随处遍布大爆炸遗物

某天夜里,你一觉醒来发现电视机忘了关,节目却已播完,电视屏幕上“嘶嘶”地闪着雪花,也许你不会想到,这在你眼中普通不过的雪花噪音竟包含来自137亿年前宇宙大爆炸的遗物——微波背景辐射,就像考古学家发现的几百万年前的恐龙化石一般。

微波背景辐射是宇宙38万岁时从3000度的高温等离子体状态转化为中性气体而遗留下来的残留余辉,现在的温度只有约2.725度,它是宇宙中最完美的黑体辐射。而正是微波背景辐射这一个理论造就了两届诺贝尔奖得主。这一发现与人类的日常生活其实是息息相关的,甚至很有可能蕴藏了天文学变革的潜动力。

Lord Kelvin曾经这样形容19世纪物理学:物理学正是一片晴空,但也还有两朵乌云:就是“以太”与“黑体谱”。结果这两朵乌云引发出了相对论和量子力学两种理论,导致了一场世纪性的革命。如今时空转换到21世纪,陆教授认为当今也有两朵乌云——“暗能量”与“暗物质”,它们正召唤着另一个爱因斯坦去揭示,这究竟会导致什么样的变革,还等待着宇宙学研究者们进一步发掘。

当下中国宇宙学将把重心放在观测上,以掌握更多事实数据,为进一步的理论研究作铺垫。据悉,中国大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)是国家批准的我国天文界第一个大科学工程,已处在精调和试运行阶段。而在南极,中国也将建造一个天文台,尽管南极的气候条件十分恶劣,但其优秀的观测条件还是吸引了世界上多个国家争相建立观测站。随着这些观测设施的建成,中国宇宙学的发展也必将迈入一个新轨道。

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