2018-2019学年度科技俱乐部首场科学名家讲座 – 吴岳良院士

2018年9月16日，北京青少年科技俱乐部在中国科学院数学与系统科学研究院举办了2018-2019学年度首场科学名家讲座，邀请中科院理论物理研究所吴岳良院士做“引力波太空太极计划和引力宇宙”的报告，尽管当天有北京国际马拉松长跑比赛，交通受到一定影响，来自全市16所科技俱乐部基地校的260余名师生仍早早赶到会场兴致勃勃的聆听此次报告，整个报告厅座无虚席，不少同学在地板上席地而坐。周琳秘书长主持了本次报告会，她对本学年开学之后第一场科学名家讲座有这么多对物理感兴趣的同学的到来感到高兴，希望大家珍惜这次机会，用心听，有问题可与吴院士交流。

 

 

 

    吴岳良院士是理论物理学家，中科院理论物理研究所原所长，中国科学院大学常务副校长；主要研究方向是粒子物理、量子场论和宇宙学。吴院士对青少年科技教育工作非常关心和重视，多次在科技俱乐部作科普报告、参与培训和评议活动。

 

 

    物质由什么组成又如何构成、宇宙如何起源和演化、宇宙结构如何形成、生命如何起源，我们为何存在、存在终极统一理论吗？恒古以来，当人类有了思想，这些基本问题就存在于人们心中并不断追问，吴院士以此为切入点开始了他精彩演讲。

 

    吴院士首先回顾了引力和电磁力的启示和里程碑进程。牛顿定律和库仑定律提出只介绍了引力的现象。直到1864年麦克斯韦预言电磁波存在是电磁力里程碑式的进展，电磁波存在最终由赫兹证实。爱因斯坦预言了引力波的存在，直到2016年，LIGO发表论文才直接证实引力波存在，引力波的发现不仅是对百年前爱因斯坦广义相对论预言的直接验证，也激励人们去寻找引力量子。引力波相对于电磁波的区别在于它十分微弱，但与电磁波只能作用于带电微粒不同，它能产生于所有物质能量。由于它可以穿越所有物质，引力波可以揭示天体的整体运动。引力波极其微弱，因而对它的探测很难，吴院士告诉同学们，地面引力波探测受地面空间距离限制和重力梯度噪音的影响无法探测低于10Hz的引力波，研究目标有限，且由于观测的都是小黑洞的合并，合并过程短暂、波源位置不易确定。空间与地面引力波探测在原理上基本相同，但在涉及的关键技术与地面设备有很大不同，吴院士向在场的同学们描述了中国空间“太极计划”线路图 ，要在2033年发射由三颗卫星组成、六路激光干涉的引力波探测装置，区别于欧空局的eLISA计划，具有更优化的科学目标并可进行自身验证。

 

    在其后的演讲中，吴院士用不少的篇幅向同学们介绍统一理论是二十一世纪基础科学革命的突破口，二十一世纪量子宇宙物理研究涉及引力本质、黑洞结构、宇宙起源、认识暗物质暗能量本质、物质的起源、极小量子粒子与极大膨胀宇宙的关系、四种基本作用力与基本粒子的统一场论等前沿和重大领域。引力波的发现使人类可探测到基于电磁波无法观测到宇观尺度和天体现象；引力波的精密测量为探索宇宙起源、形成和演化提供了一个全新的观测手段。暗物质和暗能量被认为是二十一世纪物理学存在的更大谜团，目前的量子力学和标准宇宙模型无法给出满意解释，二十一世纪开启的引力物理和引力宇宙是革命性的突破，引发对引力本质、时空结构、物质起源和宇宙起源等基本科学问题的重新认识。吴院士还对引力本质有关时空结构方面进行了总结，随着引力本质从牛顿理论之前到爱因斯坦相对论提出再到引力量子场论形成，时空结构也经历了时间、空间、物质相互独立到统一成为四维时空再到时空本身也是物质的变化。引力波研究将进一步推进人类认识时空结构、物质起源和宇宙演化，并将开启引力波物理学和引力宇宙的新纪元。

 

    在接下来的互动环节中，不少同学纷纷向吴院士提出自己的问题，反映出同学们对所听报告内容的深入理解和思考，吴院士就这些问题作了非常耐心细致的解答。

  

  

  

    整个活动持续了两个多小时，在场的所有同学从始至终保持着良好的活动状态，全神贯注的聆听报告，报告厅里秩序井然，几乎无人走动，所有人都为吴院士的精彩演讲和神奇的引力宇宙世界秘密所吸引，吴院士身为工作在国家科技最前沿的著名物理学家，其本身的科研经历就是鲜活的教材；而且，吴院士在演讲中所引用的文献和数据都是近一、二年最新的，这些都令在场听讲座的同学们倍感珍惜和兴奋。

 

  

    在演讲的最后，吴岳良院士引用中国古代老子、庄子等先贤的哲学与时空物质宇宙观来诠释中国空间引力波探测的名称 -- “太极计划”的含义；并殷切的寄语同学们：“兴趣、好奇、求真、奉献”；希望同学们通过脚踏实地的努力学习，将畅想付诸实践，在未来一、二十年里在物理学前沿领域有所建树。

 

 

    本次活动中，中国科协青少年科技中心同步进行了现场云直播。