南开大学教授苏宜谈“宇宙的创生与终结”
|
|
| 2007-10-26 11:13:03 |
人民网·天津视窗10月26日电：日前，由天津科技传播发展基金委员会、天津市科学技术协会联合主办，天津市地理教研室、天津日报《经济周刊》、天津科技馆承办的全市大型系列科普报告会之“宇宙的创生与终结”在天津科技咨询大厦举行。以普及科学技术知识，传播科学思想为主旨的系列科普讲座在本市已成功举办多次，受到了与会者的热情参与与好评。
此次主办方特邀天津市天文学会理事长、南开大学苏宜教授作为此次科普报告会的主讲人。半是久仰苏宜教授的大名半是出于对宇宙世界的好奇，400多人的礼堂座无虚席，苏宜教授以深入浅出的讲解方式结合多媒体的直观演示，逐渐揭开了宇宙的神秘面纱，使与会的天文爱好者深受启发。报告结束后的提问环节，大家热情踊跃地举手，提出各种问题，苏教授一一给予了耐心的解答，良好的互动使会场的气氛异常活跃。
从“标准宇宙模型”谈起
“我仰望星空，它是那样寥廓而深邃；那无穷的真理，让我苦苦地求索、追随。”这是9月4日，温家宝总理发表在《人民日报·仰望星空》一诗中的一节，苏宜教授以此作为此次科普报告会的开头，引领大家探寻人类在浩瀚的宇宙太空中寻找真理的足迹。
“标准宇宙模型即大爆炸宇宙模型是20世纪40年代提出，70至80年代被重新审视与充实提高的宇宙创生理论”，苏教授以20世纪宇宙学的重大成就为脉络，首先提到的是标准宇宙模型的建立，这也是关于宇宙形成的最有影响力的一种学说。
“标准宇宙模型建筑在近代粒子物理学坚实的基础上，并且与天文观测相一致，因而是最简单而又最自然的宇宙模型”，苏教授介绍说，“标准宇宙模型也许不是终极理论，但正如美国著名物理学家温伯格所说，即使将来被别的理论所取代，它毕竟在宇宙学的历史里起过重要的作用。新的理论很可能是由于受到标准模型启发而观测和计算得到的。”
关于标准宇宙模型的具体内容，苏教授进一步阐述说：“宇宙当初是在极高温度下突发膨胀而开始创生的。在创生后的3分46秒之内，宇宙中所有物质粒子都由光子经碰撞而产生出来。随着宇宙不断地膨胀降温，经过4至5亿年的‘黑暗时期’之后，物质粒子开始在引力的作用下聚集成团，诞生出第一批恒星和星系，进入了星光灿烂的宇宙辉煌时期。历经130多亿年的演变，在一颗小小的、微不足道的行星——地球上出现了万物之灵的人类。”
标准宇宙模型认为宇宙经历的是一段从热到冷、不断膨胀的演化史。那么人类是怎样推测出曾经可能有过宇宙大爆炸和不断膨胀的演化史呢？
“这是天文学家不断观测和研究所得出的，”苏教授向大家讲解道：“著名的哈勃关系就是宇宙不断膨胀的观测证据。1929年，美国天文学家哈勃通过天文望远镜的观测，总结出星系谱线红移量与星系同地球之间的距离成正比的规律。谱线红移是多普勒效应的结果，意味着河外星系都在离开我们向远方退行，而且距离越远的星系远离我们的速度越快。这正是一幅宇宙膨胀的图像。”
探索真理道路上的
曲折前行
“宇宙中最不可理解的事，是宇宙是可以理解的。”这是爱因斯坦的一句名言，而人类理解宇宙的过程是曲折而漫长的。“1948年天文学家伽莫夫、阿尔法、贝特发表了α-β-γ宇宙创生理论，其中认为宇宙最早期的辐射演变到今天，应当遗留下温度约为5开到10开的宇宙背景辐射，”苏教授向与会者渐渐展开了一幅20世纪中期天文学发展画卷，“然而，由于宇宙背景辐射太弱了，在当时的技术条件无法测量。由于得不到强有力的证据支持，一些持反对意见的人给α-β-γ模型冠以一个含有嘲讽意味的名字‘大爆炸’，即我们现在提到的宇宙大爆炸模型。”
原来现在关于宇宙形成的权威说法，在当时却是反对者的嘲讽之词。实践是检验真理的标准，“20多年以后，由于天文探测科学技术的发展，宇宙背景辐射终被证实，再加上核物理学的深入发展使大爆炸模型大放异彩，成为现在举世公认的‘标准宇宙模型’。而‘大爆炸’模型的名称虽仍然保留，却被赋予了特定的含义。”苏教授告诉大家。
苏教授继续深入地向大家讲述，在天文学的发展史上存在许多闪光点，使我们能够逐渐客观、正确地认识宇宙的本来面目。宇宙背景辐射的发现就是突出的一例。1964年美国无线电工程师彭齐亚斯和威尔逊用他们的号角状天线完全意外地发现了3K宇宙背景辐射，许多天文台反复测量肯定了所发现的结果，彭齐亚斯和威尔逊获得了1978年诺贝尔物理学奖。“这是一项带有根本意义的发现，它使我们能够获得很久以前在宇宙创生时期所发生的宇宙过程的信息。”苏教授引用当年诺贝尔颁奖证书上的致词来阐述发现宇宙背景辐射的重要意义。
1992年美国天文学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特通过COBE卫星进一步发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性。“这为有关宇宙起源的大爆炸理论提供了更有力的支持 ，他们的工作还使宇宙学进入‘精确研究’时代，从而获得2006年诺贝尔物理学奖。这是宇宙背景辐射的探测成果第二次获得诺贝尔奖。”苏教授说。
开宇宙
还是闭宇宙
宇宙的未来将会怎样？很多人可能会思考过这个问题。对于宇宙的未来，苏教授给出了两种可能，一是宇宙会一直膨胀下去，称之为开宇宙；二是宇宙膨胀到一定程度又开始回缩，直至回到原始状态，称为闭宇宙。宇宙的“开”、“闭”取决于宇宙物质的平均密度。而宇宙物质平均密度的决定者又是目前远远没有认清的暗物质与暗能量,被人们称为21世纪天文学研究中的两朵小小乌云。这两者之间的较量将最终决定宇宙的未来。
苏教授详细地讲解道：“亮物质的平均密度太小，但是有大量暗物质存在，使总量超过临界密度，有利于闭宇宙。但1998年以来宇宙加速膨胀的发现，使人们了解到宇宙物质除了万有引力之外还有斥力，斥力来自神秘的暗能量。这又有利于肯定开宇宙。但暗物质和暗能量究竟是什么？还远没有圆满解答。物理学家认为，当代物理学并不是一个已完成的逻辑体系。相反，它每时每刻都存在着一些观念上的巨大混乱。”
“100年前，物理学的天空曾出现两朵小小的乌云，导致相对论和量子力学问世；21世纪之初，又出现暗物质和暗能量这两朵新的乌云。它们也许会像100年前那样，酝酿出新的狂飙，把人类认识宇宙、认识自然的能力推向一个更新的高度。”苏教授说。
精彩问答
问：我理解，宇宙的背景辐射的意义特别重大，您认为它对推算宇宙的年龄有什么意义？
苏宜：宇宙背景辐射只是验证了宇宙产生的一个过程。宇宙的年龄不是通过背景辐射算出来的，它是通过哈勃膨胀推算的。一般而言哈勃常数的倒数就是宇宙年龄，但哈勃常数也许并不永远是常数，这使得宇宙年龄的计算变得更加复杂了。
问：我发现在登月的图像中，有旗子在飘，为什么能够飘起来？
苏宜：金属制作的旗子不是在飘，而是宇航员插完之后在振动。振动长时间不停正好说明月球上没有空气，没有阻力，不是有风在吹。
问：宇宙是在最初的极高温度下爆炸产生的 ，那么最初的极高温度是怎样产生的？
苏宜：这是一个十分尖锐的问题，是现在的科学回答不了的。从宇宙创生之后的万分之一秒到三分钟，宇宙的过程都能够非常准确地算出来，但万分之一秒之前的事情却不那么容易知道了。标准模型并不是所有的问题都能回答。现在有一些新的理论能推到10的负43次方秒以后的大致情形，再以前就谁也不知道了，那是宇宙真正的秘密所在，也正是要人类继续深入研究的地方。
|
|
|
|
新闻线索：
022-23620022
报料邮箱：
 |
|
|
