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CAFA講座丨天體物理學(xué)博士武向平:誰將主宰宇宙的命運(yùn)?

時(shí)間: 2017.4.11

2017年4月5日晚,由中央美術(shù)學(xué)院主辦、中國科學(xué)院科學(xué)教育聯(lián)盟協(xié)辦的“實(shí)驗(yàn)藝術(shù)學(xué)院科學(xué)大講堂”的第一場講座——“誰將主宰宇宙的命運(yùn)”在中央美術(shù)學(xué)院5號樓電教學(xué)術(shù)報(bào)告廳舉行。本次講座由中央美術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)藝術(shù)學(xué)院院長邱志杰主持,邀請了中國科學(xué)院院士、國家天文臺研究員、天體物理學(xué)博士武向平擔(dān)任主講嘉賓,同時(shí)還邀請了中科院科學(xué)傳播局局長周德進(jìn)、中科院行政管理局黨委副書記胡偉、中科院科學(xué)傳播處處長陸建偉、中科院科學(xué)傳播局科普與出版處業(yè)務(wù)主管馬強(qiáng)、北京中科科教發(fā)展基金會理事長侯瑞虹、北京中科科教發(fā)展基金會秘書長葛勇以及中央美術(shù)學(xué)院黨委書記高洪、實(shí)驗(yàn)藝術(shù)學(xué)院的教師們出席本次講座活動。

講座伊始,邱志杰院長首先向觀眾們介紹了本次講座的各位嘉賓,并談到“科學(xué)大講堂”將會在今后的每周邀請來自中國科學(xué)院及全國科技前沿領(lǐng)域的專家學(xué)者就當(dāng)前國際最新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展情況進(jìn)行講座,在總數(shù)多達(dá)80場的講座當(dāng)中,內(nèi)容將涵蓋天文、物理、自動化、微生物、航空航天、高新材料、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域,希望通過這一系列的課程講座,為藝術(shù)與科技在未來的融合提供基礎(chǔ)。邱志杰院長還介紹到,“科學(xué)大講堂”由中央美術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)藝術(shù)學(xué)院、中央美術(shù)學(xué)院研究生院與北京中科科教發(fā)展基金會承辦,并由多方合作進(jìn)行系列教學(xué)、訪問、課題聯(lián)合發(fā)展等計(jì)劃,合作規(guī)模也將持續(xù)擴(kuò)大。本次講座之后,“科學(xué)大講堂”的系列課程將常規(guī)化地設(shè)置在中央美術(shù)學(xué)院研究生院講堂。

接下來,作為“科學(xué)大講堂”啟動儀式的本次講座活動,還邀請了中央美術(shù)學(xué)院黨委書記高洪、中科院科學(xué)傳播局局長周德進(jìn)與北京中科科教發(fā)展基金會理事長侯瑞虹分別致辭,就科技與藝術(shù)相結(jié)合的必要性和趨向性作出肯定的表態(tài),表示藝術(shù)利用科技的視野、手段與思路能夠開啟自身更大的發(fā)展空間,而科技在藝術(shù)思維的影響下也將打開更豐富的想象空間,科技的傳播也需要藝術(shù)的參與。因此,“科學(xué)大講堂”為科技與藝術(shù)在未來的融合提供了必要的教育基礎(chǔ)。

主講人武向平在講座正式開始時(shí)首先談到,本次講座的主題“誰將主宰宇宙的命運(yùn)”是一個(gè)想象與觀測結(jié)合的話題。在我們的想象中,宇宙的形態(tài)具有多種可能性,如泡沫宇宙、數(shù)字宇宙、鏡像宇宙和平行宇宙等,但在真實(shí)的物理語境中,“宇宙”只有一個(gè)。真實(shí)的宇宙由時(shí)間與空間構(gòu)成,至今已有137億年的生長歷史。盡管宇宙的起源問題是宗教和科學(xué)共有的最深刻的問題之一,但現(xiàn)代的宇宙學(xué)不再是宗教化與哲學(xué)化的一門學(xué)科,而成為了在測量數(shù)據(jù)上極度精確的樸素的宇宙學(xué),因此,現(xiàn)代人類對于宇宙空間大小的理解與感知得以建立在精確的測量數(shù)據(jù)及可視的觀測圖像基礎(chǔ)上。

通過武向平博士所提供的宇宙數(shù)據(jù)來看,人類在宇宙的時(shí)間與空間中都并無特殊地位。從時(shí)間上來看,天文學(xué)家勒梅特于1927年首次提出的“宇宙大爆炸”假說,同是天文學(xué)家的哈勃于1929年根據(jù)假說提出哈勃定律,并推導(dǎo)出星系都在互相遠(yuǎn)離的宇宙膨脹說,進(jìn)而推算出宇宙是由一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)于137億年前一次大爆炸后膨脹形成的。這一觀點(diǎn)認(rèn)為宇宙曾有一段從熱到冷的演化史,宇宙爆炸后的持續(xù)膨脹,導(dǎo)致溫度和密度很快下降,逐步形成原子、原子核、分子,并復(fù)合成為通常的氣體。氣體逐漸凝聚成星云,星云進(jìn)一步形成各種恒星和星系。根據(jù)哈勃望遠(yuǎn)鏡最新觀測顯示,宇宙中存在1千億個(gè)星系,因此,從空間上來看,人類的活動范圍也同樣微不足道。在1965年和1992年,天文學(xué)家分別尋找和觀測到了宇宙大爆炸的火球與火球的種子,為宇宙大爆炸理論的證實(shí)及進(jìn)一步研究提供了新的出口。

武向平博士接下來談到宇宙之萬物的生成問題。宇宙大爆炸創(chuàng)造了世間兩種基本元素,即氫(77%)與氦(33%),而在人體的物質(zhì)構(gòu)成中,氫的比重也高達(dá)61.56%。地球在宇宙中第一代恒星的一次爆炸后將其所流散的鐵全都吸附,因此,地球上鐵的含量極大。而作為地球上較為珍稀的金子,則是由于兩顆配對極為稀少的中子星相撞所形成。不僅宇宙萬物的生成受到宇宙大爆炸的影響,在生活中,人類所慣常經(jīng)驗(yàn)到的多種現(xiàn)象也同樣受其影響。

武向平博士還介紹道,在自然界中存在四種基本力,即強(qiáng)相互、弱相互、電磁及引力。長期以來,將這四種力進(jìn)行統(tǒng)一是很多科學(xué)家的努力方向,但到目前為止,由于仍未尋找到引力子,科學(xué)家所能做到的是統(tǒng)一引力之外的三種力。而大爆炸宇宙為大統(tǒng)一理論提供了理想的平臺。

“宇宙的未來”是所有人最為關(guān)心的宇宙問題之一,講座中,武向平博士也就此問題給出了明確了答案:宇宙將持續(xù)加速膨脹。此外,籠罩在21世紀(jì)物理學(xué)上的兩朵“烏云:暗物質(zhì)與暗能量,也同樣影響著宇宙的未來。在宇宙中,暗物質(zhì)與暗能量分別占比23%和73%,然而對于這二者的研究與發(fā)現(xiàn),卻是科學(xué)界的第一大難題。有科學(xué)家曾稱襲擊地球的小行星可能由暗物質(zhì)“驅(qū)動”,導(dǎo)致了恐龍等生物的滅絕。除小行星外,流星或隕石雨也有可能受到暗物質(zhì)的干擾,進(jìn)而撞擊地球??茖W(xué)家預(yù)測的“未來”顯示:在160億年后,銀河系和大麥哲倫云將合并形成更大的橢圓星系;7千億年后,隨著宇宙加速膨脹,局部星系群以外的星系將從視界消失,局部星系群以外的天空變黑;經(jīng)過一萬億億億年后,星系將瓦解,物質(zhì)被拋入茫茫宇宙,所遺留恒星將被吸入黑洞;最后,黑洞蒸發(fā),寒冷的輻射場將彌漫宇宙,宇宙進(jìn)入冷、暗、無生命的永恒。對于地球而言,“世界末日”也將隨著伽瑪爆、15億年后水的完全蒸發(fā)以及50億年后太陽的耗盡而到來。

在本次講座中,武向平博士從專業(yè)科學(xué)的角度向觀眾們解析了宇宙在現(xiàn)代天文學(xué)認(rèn)識下的多個(gè)方面,從宏觀進(jìn)入微觀、從過去指向未來,以深入淺出的講述方式立體呈現(xiàn)了一個(gè)真實(shí)的物理宇宙。講座最后,現(xiàn)場的美院師生積極地向武向平博士提出疑問,通過激烈的交流引發(fā)了更多延伸性的思考,也激活了藝術(shù)思維與科學(xué)思維的互動。

文/韋嫻坤
編/林佳斌
圖/楊延遠(yuǎn)