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科学世界顶尖科学大佬专门开ldqu

来源:津巴布韦 时间:2021/2/28

少年,是所有人一生中精力最旺盛、好奇心最强的阶段,也是收获知识、塑造自我的重要时期。生活中时不时就能看到“10大少年科学家”这样的新闻,而在八九十年前的中国,这却是“南上加南”。

上世纪二十年代是物理学发展的黄金时代,哥本哈根学派如火如荼,量子力学也在原子和分子层面上大放异彩。而那时的中国却还是一个揉着朦胧睡眼的雄狮,出国学习物理的更是寥寥数人,少年王守竞就是其中之一。

在年,20岁的王守竞只花了不到两年的时间获得了康奈尔大学物理研究所的硕士学位和哈佛大学的文学硕士学位,然后又到哥伦比亚大学物理系攻读博士,最后的博士论文成为美国最早的五篇量子物理论文之一。学术成绩斐然已经很了不起,而这些研究成果还是王守竞在没有导师的情况下完成的,因为在美国没有人能指导他的领域。陪伴王守竞的,只有同侪组成的理论物理兴趣小组(组员之一是年获得诺贝尔物理学奖的I.I.Rabi)。

理论物理兴趣小组成员(左1:王守竞,右1:I.I.Rabi)丨维基百科

虽然不是每个人都能成为学神王守竞,但如果能拥有一个科学的氛围,少年们对科学的兴趣不仅可以被激发,巨大的潜力也能被挖掘出来。毕竟少年们除了拥有强大的学习能力,还表现在优于常人的想象力和创造力。

今天中国早已不似往昔,不仅引领着世界范围内的学术活动达到了空前的自由,而且也让众多少年们有了和权威的学术大佬当面“论剑”的机会。

在今年1月12日,腾讯科学小会如期召开,活动现场更是大佬云集,有腾讯杰出科学家、量子实验室负责人张胜誉和中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远、Science新闻主编TimAppenzeller、天体物理学家AveryBroderick、天文学家刘继峰、清华大学生命科学学院院长王宏伟、“搞笑诺贝尔奖”创始人MarcAbraham、无机化学专家DavidG.Evans等等。什么?看名字似曾相识?别着急,看完下面的讲题总结,你就能把去年的科学大事件和他们一一对应!

天文学

“无用”之学讲述远方的故事

1

从陨石到黑洞

年3月8日下午2点左右,中国吉林降下整片的陨石雨。块陨石和超过块陨石碎片散落在几十公里的大地上,震惊了世界。那是一个百废待兴的年代,中国虽然成功发射了东方红一号卫星,但是在天文学的基础科学领域刚刚起步,缺少足够丰富的陨石样本,更是没有能力发射探测器直接探索太空。所以,吉林陨石雨的出现,给中国天文学带来了珍贵的天外标本。

在更遥远的月亮上,美国宇航局已经开始采集月球土壤和岩石标本,而且成功地带回地球。年,美国赠送中国1克月球岩石。欧阳自远院士舍不得把它用完,只取出0.5克进行科学研究,另外0.5克存放在北京天文馆,今天还在对外展出。

中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远:

未来我们人类将有两个栖息地,一个是地球,一个是火星,这样的话地球和火星将成为人类未来发展的姐妹共同体。

中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远

从80年代末到90年代初,欧阳自远利用探空气球获得了大量的宇宙尘埃与哈雷彗星的尘埃。结合0.5克月球岩石的标本,中国的天文学正式开启了天体化学和天体地质学的研究。就在这些细小的陨石、尘埃和月岩的基础上,中国成功实施了嫦娥计划,玉兔号月球车在月亮表面漫步,嫦娥四号代表人类首次软着陆月球背面。

陨石和月球岩石可以在实验室里分析,但研究天文学中更神秘和遥远的黑洞只能靠理论模型和观测数据。

全世界70多台望远镜联合观测M87星系中心的超大质量黑洞,经过长时间的数据处理,年4月向全世界发布了人类第一幅黑洞的照片。几乎同时,国家天文台的刘继峰研究员领导着自己的团队反复观测确认一个早先发现的恒星级黑洞。刘继峰发现,这个70倍太阳质量的黑洞的出现,无法用现有的理论解释。

2

技术与科学的联姻

天文学是纯粹的基础科学,但它的发展离不开技术的辅助。

没有可靠的火箭技术,就不可能有嫦娥计划的成功登月。没有大型望远镜的建造,没有网络的互通互联,没有高性能的计算机设备,也不会有黑洞照片的发布。没有海量数据的存储设备,没有可控的光纤光缆,也并不会有最大质量的恒星级黑洞的发现。

嫦娥三号软着陆,可以在最后关头自动探测月面地形,悬停之后自动寻找更安全的落点。计算精度可以精确到十几米,这一切都依赖于精确的导航和雷达探测技术。

国家天文台的郭守敬望远镜,可以一次观测同时获得个目标的光谱,这是世界上工作效率最高的望远镜。它在过去几年时间,收集了千万条恒星光谱,这个数字比人类历史上获得的全部光谱数据还要多。

反过来,技术的进步,也依赖于天文学这样的基础科学的引领。

我们的征程是更远的远方,是火星,甚至是太阳系之外的星际空间。年,中国将发射火星探测器,整个项目将进一步带领材料技术、信息技术、火箭技术的突破。

天文学希望进一步探测银河系之内的身边的黑洞,更大的望远镜成为了迫切需要的工具。

我们今天看到的玉兔号漫游月宫和黑洞照片,都是科学与技术联姻的产物。它们的紧密协作,还将在未来给人类奉献更多惊喜。

3

最遥远的故事

天文学,似乎是最有情怀的学科。它与国计民生的联系不那么直接,天文学的从业人员极少,它是极致的“无用”之学。天文学最本质的意义和价值在于,它在讲述人类永恒的最遥远的故事。

尤里·赫拉利在《人类简史》里说,我们这个物种,也就是智人,能够战胜其他物种,一步一步发展到今天,越来越适应环境,统治地球,究其根本,是因为我们善于讲述集体的故事。而天文学恰恰是最长久的故事,它总是超前半步。

天体物理学家AveryBroderick:

黑洞不仅仅是在物理上一个非常神秘的东西,同时对于天文学家而言也是一个很棘手的问题,黑洞其实是宇宙当中最亮的这样一些东西的引擎。

天体物理学家AveryBroderick

当人类开始认识脚下的一片土地的时候,天文学有了地球的概念。当人类的足迹遍布整个地球的时候,天文学开始关心太阳系和恒星。当我们已经了解到宇宙的演化的时候,天文学在探索宇宙的起源和平行宇宙……天文学,永远领先半步,讲述认知极限之外的故事。而欧阳自远、布罗德里克和刘继峰等人为代表的天文学家们,就像人类的领航员,拥抱星辰大海,探索未知边界的海洋。

4

中国故事

在三位天文学家的演讲中,我们可喜地看到了在这场遥远而宏大的叙事中,中国人讲述了别具匠心的自己的故事。

欧阳自远领导下的嫦娥计划,中国人让嫦娥三号登陆月亮,让嫦娥四号首次登陆月亮背面。嫦娥四号是嫦娥三号的备份机,一旦嫦娥三号成功完成任务,嫦娥四号就失去了价值。但是中国天文学家不想浪费嫦娥四号的优良品质,决定用它来探索月亮的背后。在探索太空的征程里,我们比欧美国家晚出发了几十年,但是率先抢占了月亮背面的先机。要实现这样的壮举,靠的是我们对自身技术水平的信心,靠的是创出一条新路的决心。

为了能够对月亮背面的嫦娥四号正常控制,需要在比月亮更远的地方事先投放中继卫星鹊桥。嫦娥、玉兔、鹊桥,越来越多的中国符号在太空熠熠生辉。

在获得黑洞照片原始数据的70多个望远镜中,也少不了中国贡献。照片“主角”是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞,其质量是太阳的65亿倍,距离地球大约万光年。照片展示了一个中心为黑色的明亮环状结构,看上去有点像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的“阴影”,明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘。华盛顿、上海、台湾、圣地亚哥、布鲁塞尔和东京同时召开新闻发布会,给黑洞照片揭幕。包括中国科学院上海天文台在内的一些中国机构参与观测和数据处理,此次参与黑洞照片的获取工作,为中国今后在相关国际合作中发挥更重要作用做了良好示范。国家天文台、紫金山天文台和上海天文台的几十位研究员和所在团队的大量研究生共同参与了望远镜观测和数据分析工作,黑洞照片是科学共同体的努力结果。

天文学家刘继峰:

我相信随着科技的发展,咱们终有一天我们可以窥视宇宙的全貌,我们人类在整个的宇宙中就像一粒沙尘非常微小,但是我们利用我们的观察,利用我们的思考,终究可以让我们的想象力,特别是洞察力到宇宙的每一个角落,从这个角度而言,我们人类最终的命运其实是在星辰大海。

天文学家刘继峰

刘继峰研究员发现的大质量恒星级黑洞,最初也是利用了国家天文台自主创新的郭守敬望远镜获得了目标。郭守敬望远镜口径4米,靠根光纤成为世界上效率最高的望远镜。这样的技术性能,特别适合进行大海捞针级别的初步筛选工作。结合后续的深入定点确认观测,刘继峰获得了决定性的成果。

无论是河北山区的望远镜,还是上海郊外的数据库,抑或是西昌的发射中心,中国正在努力讲述自己的特色故事,这不仅是为宇宙的永恒主题增加了中国元素,更是从我们自己的独特角度给人类的科学共同体提供突出贡献。

5

理解宇宙,未来可期

理解宇宙,是人类的本能。法国南部的岩洞里保存着最古老的智人的艺术作品,那些红色的涂鸦除了身边常见的野兽形象,还包括星空的样子。利用互联网优势,大数据和人工智能能多项成就,天文学未来的发展更有可为。

从最具体的太空岩石,到最缥渺的不同量级的黑洞,天文学越来越频繁地给我们带来新的惊喜。最近,腾讯发布了年

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