百年相对论学术报告在北航举行
2015-12-24

(孔娟/文 记者 王晴/摄影)12月21日,“百年相对论”学术讲座在北航新主楼第一报告厅举行,带领广大师生进行了一场时空与宇宙的精神探索。讲座由国际交叉科学研究院主办,国际交叉科学研究院“青年千人”王鹏教授主持,特邀两位主讲嘉宾:中国科学院国家天文台宇宙暗物质与暗能量研究团组首席科学家的陈学雷研究员和中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心主任及粒子天体物理重点实验室主任的张双南研究员。讲座吸引了广大老师,研究生,甚至中小学生的广泛参与,现场座无虚席,过道挤满听众,认真聆听两位专家带来的心灵碰撞。



2015年11月25日是爱因斯坦发表广义相对论100周年。广义相对论是物理学大厦的支柱理论之一,也被认为是最美的科学理论之一,是人类对宇宙和生命认知的一大飞跃进步,对科学和人类思想产生了极为深远的影响。



在“时空的故事”主题演讲中,陈学雷研究员首先带我们回顾了相对论的发展历史。在相对论产生之前,人们无法形成一个完整、自洽而又符合观测的宇宙图景。爱因斯坦的广义相对论为我们提供了理解时间、空间和宇宙演化的基础。随后介绍了自爱因斯坦以来天文学家们对宇宙的探索。着重讲述了目前普遍认可的宇宙大爆炸理论的提出及建立的理论基础和观测证实。通过宇宙微波背景辐射观测,发现了宇宙的平坦性质,形成了现代对可观测宇宙起源、结构形成和演化过程的理解。同时,陈学雷研究员也留下了一些未解之谜,如宇宙大爆炸之前到底发生了什么?决定未来宇宙的暗能量、暗物质等到底是什么?以及如何研究这些问题等当前宇宙学的研究热点。在未来,国外的“平方千米阵SKA”、国内的“探测宇宙大尺度结构Fast”工程、“天籁计划”等科研工程,将用射电望远镜阵列等大型科研装置揭开这些热点的真相。



在“广义相对论之美—美学与科学”这一主题演讲中,张双南研究员从“美是什么?”这个哲学家和美学家追问了两千几百年的问题出发,用自然科学的方法研究“美”的本质,通过三段式研究步骤:归纳、证实、证伪,提出“美的标准就是没缺陷不常见”这个新观点。认为没有缺陷是价值观上面的事情,在满足了没有缺陷这个条件之后,还要不常见。不常见,也就是出众、出色、不俗、清新、洋气,比如仙女和女神就是极致的美女,因为完全没缺陷极端不常见。常见,也就是说某个东西很俗,俗不可耐,很平常,很土气。但有时候土到极致也变得不常见了,比如说民俗、民艺、民情、古迹、山水。在此基础上,张双南研究员认为科学创新的目的是发现不常见,科技创新的本质上就是对美的追求,弥补缺陷。同时,科学探索充满了意外,意外就是最大的不常见。大部分开创性的天文发现都是意外之作,比如宇宙线,宇宙微波背景辐射,脉冲星的发现等。最后,张双南研究员以广义相对论理论的提出、验证和应用为例说明广义相对论之美,及其理论和实用性的无缺陷。广义相对论在弱引力场下近似等同于牛顿引力理论,但比牛顿理论更加精确,完美解释了牛顿理论无法解释的水星近日点的“反常”进动,每世纪43角秒。同时,张双南研究员认为广义相对论的不常见在于:是第一个把物质和时空建立了深刻联系的理论,是第一个揭示了物质世界的时空本质上是弯曲的理论,成功地预言了新类型的天体和一系列新的现象,比如黑洞、宇宙膨胀及引力偏折(透镜)、引力红移、引力波等。最后,张双南研究员以自身研究成果,探讨了关于黑洞旅行的“冻结星”佯谬,进一步验证了相对论的无缺陷。



与会听众积极参与到演讲后的提问环节,与陈学雷和张双南研究员进行了深刻而激烈的探讨,讲座结束后,仍有同学与两位专家进行了深入的交流,久久没有离去。