“在座的同学,有谁知道我们的宇宙有多大?”
深圳龙华高级中学的报告厅里,北京大学物理学院朱华星教授,向台下的650名学生抛出了一个“宇宙级”的问题。
就在全场陷入片刻的安静,大家都在脑中快速搜索答案时,一个清晰而自信的声音从学生席传来:
“我们现在可观测宇宙是930亿光年!”
“完全正确!”随着朱华星教授的肯定,全场瞬间沸腾,掌声雷动!这个有趣的开场,立刻点燃了所有人的好奇心。
近日,科大讯飞与未来论坛联合举办的“追星就追科学家”公益科普讲座走进深圳龙华高级中学。朱华星老师以《宇宙中的极大和极小》为主题,带领同学们展开了一场从渺小粒子到无垠星海的奇妙旅程。从量子世界到星系团,从微观到宏观,科学的光芒照亮了一颗颗少年的好奇心。
从极大到极小,科学浪漫在此碰撞
“北京到深圳大概是2000多公里,如果换算成光年的话,光只需要跑0.007秒……”朱华星老师用一个生动的对比,拉开了这场跨越45个数量级的尺度穿越之旅。
在“极小”的世界,万物由基本粒子构成。电子与构成质子的夸克,目前被认为是不可再分的“物质基石”。而在“极大”的宇宙,朱老师用一张时间图,带领同学们沉浸式回顾了宇宙138亿年的壮阔史诗:
从一个起点开始,宇宙经历暴涨,充满了由夸克、胶子等组成的基本粒子“汤”;
大爆炸后三分钟,氢和氦的原子核首次形成;
38万年后,原子诞生,光子终于可以自由穿行,发出了我们今天还能探测到的“宇宙第一缕光”——宇宙微波背景辐射;
紧接着,是长达1亿年的“黑暗纪元”。
“整整一亿年,没有一颗星星!”朱华星这句话让全场仿佛置身于那片无星之夜。
4亿年后,第一颗恒星诞生,星光划破黑夜,星系也逐渐形成。在约100亿年时,宇宙开始加速膨胀,至今未停。朱华星这段形象又富有感染力的讲述,在同学们心中,留下的是对宇宙无尽的遐想。
在演讲结尾朱华星引用了屈原的《天问》,并对同学们说:“当你抬头凝视宇宙的那一刻,你就是物理学家,光就在你眼中。希望这份对未知的好奇心,能帮助你们度过一个非常丰富的人生。”渺小与伟大,瞬间与永恒,在这一刻形成了奇妙的对撞。
“脑洞大爆炸”的提问时间
“光速真的是最快的吗?”
“光速是宇宙中最快的,是我们人类目前可观测到的,这也是现代科学一个很重要成就。”
朱华星进一步解释道,物理学家发现自然界一定存在一个信号传递的上限,而光速是目前已知的宇宙中最快的速度,这一认知是现代物理学的重要基石。
有同学将目光投向更遥远的未知,提出“宇宙之外还有什么?”
朱华星坦诚表示:“我们不知道,也可能永远无法知道,因为那里的光永远无法到达我们这里。这超出了当前科学的边界,或许需要未来的你们提出全新的物理学理论来回答。”
还有同学追问“黑洞奇点和大爆炸奇点有什么区别?”
朱华星说:“事实上目前我们没有任何的理论能够描述它,也许宇宙大爆炸的奇点和黑洞的奇点,可以通过虫洞或者其他的物质联系起来,但这些都是科学的未知,也是等待未来的科学家去探索。”
“既然基本粒子可以组合成新元素,它们能否以任意方式组合成任意的新物质?”
科幻小说《三体》中提到的“二向箔”在科学理论上能否实现?
……
同学们的问题一个比一个“开脑洞”,从微观粒子到宏观宇宙,朱华星耐心的一一为同学们解答,并鼓励同学们保持好奇、勇敢发问。
科学的火种,传递下去
活动的现场,朱华星与龙华高级中学的苍莉校长共同启动了赠书仪式。
苍校长说:“为什么要追这样的‘星’”?因为科学家才是这个时代最亮的‘星’,是真正的‘偶像’”。
科大讯飞湾区总部总经理卓力行也鼓励道:“希望同学们保持对未来的好奇心和想象力,仰望星空,脚踏实地,积极参与到科学的探索中去。”
活动结束时,每个同学的脸上都写满了兴奋。那一张张青春的面庞,比任何星光都更璀璨。这场关于“极大与极小的时空漂流”虽然结束了,但属于少年们的科学探索之旅,才刚刚启航。