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《隐匿的宇宙》序 精选

已有 3761 次阅读 2017-8-14 23:37 |个人分类:我的物理|系统分类:科普集锦

为日本物理学家村山齐的畅销大众科普书《隐匿的宇宙——用基本粒子揭开宇宙之谜》写的序。

几千年来,“宇宙的本原”一直是哲学家们思考的主题。 屈原的《天问》开篇即是“遂古之初,谁传道之?上下未形,何由考之?”在他看来,宇宙之初,天地尚未成形,无人亲眼目睹,那又怎能把自然运行之道流传下来?又能用什么方法来考证呢?然而,古人所想象不到的是,现代科学正开始以确凿的证据解开这些谜题。最近三十年来,通过三代卫星实验对宇宙微波背景辐射的观测,科学家们精确地考证出,宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸,膨胀至今,可观测宇宙的大小已达四百多亿光年。诞生之初,宇宙充满炽热的高能粒子,它们产生、湮灭、演化,遵循的规律可以在实验室的高能加速器中重现出来。最大的宇宙与最小的粒子在这里神奇地联系到了一起。人们终于从哲学的思考,找到了科学的路径来了解宇宙起源。

然而我们只能说刚“开始”解开这些谜题。每当我们有所发现,新的谜题总会如影随行,留下更多“天问”。宇宙中充满未知的“暗物质”,是所有看得见的星系总和的五倍,然而粒子物理的“元素周期表”中却没有它们的位置。1998年,通过观测遥远的超新星爆炸,我们得知宇宙不仅在膨胀,而且并未在引力牵引下减速,反而在加速膨胀。使之加速的神秘力量我们称之为“暗能量”。整个宇宙处于一种非同寻常的均匀状态,科学家们普遍相信它曾经历了一次非同寻常的“暴胀”,但还未找到直接证据。2012年终于发现了半个世纪之前预言的希格斯粒子,它赋予所有物质以质量,被称为“上帝粒子”。推动早期宇宙暴胀的力量很可能也来自希格斯粒子,然而这个希格斯粒子又与我们发现的似乎并不太一样。宇宙诞生之初,无尽的能量转化为物质,粒子成对产生、成对湮灭,正反物质应该一样多,但今天的宇宙却由物质主宰,找不到反物质的踪影。同样在1998年发现的“中微子振荡”现象,也许能解释为什么反物质在138亿年前消失,为地球和人类的诞生创造了稳定的条件。

本书的作者村山齐教授在粒子物理和宇宙学上都有极为透彻的理解,不仅是著名的理论物理学家,而且是一位深受欢迎的科普大师,善于把最深奥的东西用最显浅的语言讲明白。无论是学术报告还是科普报告,他的演讲总是能从头到尾抓住听众。本书也是如此,从宇宙的起源,到物质最基本的构成,以及主宰万物的四种力,最后回到宇宙之谜,抛开复杂的数学和枯燥的论证,娓娓道来,引人入胜,只要具备中学的基础就能看懂。

在书中,村山教授对日本科学家在探索这些科学奥秘中的贡献有所侧重,固然有唤起日本读者共鸣的意图,但平心而论,这一连串闪光的名字的确让人心存羡慕,值得我们认真学习,奋起直追。粒子宇宙学是一个蓬勃发展的科学领域,许多新的科学发现正在重塑我们的观念,许多重大科学问题也许会在未来数十年内一一解答。解开这些“天问”的未来科学家,也许正在这本书的读者中。

对不打算从事科学研究的读者,这些关于宇宙和物质本原的前沿科学知识,也是必备的精神财富。正如作者回答“研究这些有什么用”时所说的,“为了让日本变得富足”。不仅是经济上,也包含内心、精神和文化的富足。就像文学和艺术修养一样,科学上的修养,也必然会深刻影响一个人的内心世界。

于2017年端午


附:科学网上关于村山齐的博客:

邢志忠:宇宙中的反物质消失之谜 http://wap.sciencenet.cn/blogview.aspx?id=980557  

邢志忠:力  http://wap.sciencenet.cn/blogview.aspx?id=987034

曹俊:酒喝多了拿不到诺奖 http://wap.sciencenet.cn/blogview.aspx?id=941309  

科学报官微:后“上帝粒子”时代:基础物理何去何从  http://wap.sciencenet.cn/blogview.aspx?id=771117




http://blog.sciencenet.cn/blog-296183-1071114.html

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