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张双南:仰望星空如何改变世界?

2016年01月04日 15:31 来源于 财新网
目前天文学的重大问题包括黑洞、暗物质和暗能量、宇宙和天体以及生命的起源,涉及多个学科,因此天文学再度成为新现象、新思想和新概念的源泉

   文 | 张双南(中国科学院高能物理研究所研究员)

知识分子

  【编者按】

    自1609年伽利略发明天文望远镜以来,天文学的观测和研究对现代自然科学的发展做出了巨大贡献,包括建立现代科学研究的方法、奠定基础物理学的基础、促进人类宇宙观的七次飞跃等。

    在刚刚过去的2015年,人类太空探索达到了前所未有的深度与广度,一项项突破激动人心。

    在Nature最近盘点的2016值得期待的科学事件中,中国太空探索备受瞩目。除了刚刚于2015年12月发射升空的暗物质粒子探测器“悟空”外,2016年中国将发射第二和第三个空间科学探测器:2016年6月发射全世界第一个量子通讯测试卫星;年底, 硬X射线调制望远镜将升入太空 ,在天空搜寻和观测黑洞和中子星等高能辐射极端天体。9月,中国将完成500米口径球面射电望远镜(FAST)的建设,超越波多黎各的阿雷希波天文台,成为世界上最大单口径射电望远镜。

   中国在太空探索和天文学研究领域正在迎头赶上,这无疑走在发展科学事业正确的道路上。中国科学院高能物理研究所研究员张双南仔细梳理了天文学与现代自然科学的深刻联系,或将在中国开启天文科学研究新时代之际,给人们留下深邃的思考。

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  自从1609年伽利略发明天文望远镜以来,天文学的观测和理论研究使得人类在探索宇宙奥秘的漫长道路上取得了辉煌的成就,带来了人类宇宙观的数次重大飞跃,促进了基础物理学理论的建立, 并确立了“恒星的内部结构与演化”和“宇宙大爆炸标准模型”两大理论框架。

  在此过程中,天文学的研究还获得了超过十个诺贝尔物理学奖。(诺贝尔本人并没有设立诺贝尔天文学奖,因此天文学的研究成果只能根据其对其它学科的重要程度获得其它学科的诺贝尔奖。)其中最近的三次分别为2002年、2006年和2011年,这显示了天文学这一古老学科的强大生命力。

  随着观测和探测能力的进步,在人类永无止境地探索宇宙的进程中,新的天文发现有着井喷般的趋势,比如暗物质、暗能量、黑洞、类星体、脉冲星、星际有机分子、宇宙伽马射线暴、引力波、引力透镜、太阳系外行星等的发现,有力地刺激并推动了天文学自身及相关学科的发展。

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艺术家笔下的伽马射线暴

  目前天文学的重大问题可以被概括为“一黑、两暗、三起源”, 也就是黑洞、暗物质和暗能量、宇宙和天体以及生命的起源,其中“一黑和两暗”构成了宇宙的“骨架”,而“三起源”则构成了宇宙的“血肉”。同时黑洞、暗物质和暗能量也是基础物理学的重大研究问题,而“地外生命”的探索则涉及了包括化学、生命科学和哲学在内的多个学科。因此天文学再度成为新现象、新思想和新概念的源泉。

  中国的古代天文学曾经世界领先,但是中国天文学对于现代天文学的发展却贡献甚微。同样,中国古代的技术和生产力曾经世界领先,比如直到鸦片战争时期,清王朝统治下的中国GDP还是世界第一,但是中国对现代科学与技术的贡献却非常之少。一个几乎人所共知、但最令人不愿接受的事实,就是几乎从中学到研究生的所有理工科教科书的知识都来自于西方。因此从鸦片战争至今,中国一直是科学和技术的知识“消费”国,而不是“贡献”国。

  现代科学和技术是人类文明的重要组成部分,中国作为世界上现存最大的文明古国,在这个方面对人类文明的贡献却可谓微不足道,这很值得我们深刻反省。造成中国在现代科学和技术上全面落后于西方的原因是多方面的,但我本人认为中国文化中缺乏基本的科学精神是一个重要原因。

责任编辑:崔筝 | 版面编辑:张柘
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