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新京报:霍金新解宇宙起源

http://www.sina.com.cn  2006年06月20日 08:49  新京报
科技时代_新京报:霍金新解宇宙起源

昨日,2006年国际弦理论会议在人民大会堂开幕,霍金发表演讲。

  2006年国际弦理论大会在人民大会堂开幕

  昨日上午,2006年国际弦理论大会在人民大会堂开幕。在开幕式上,世界著名科学家、剑桥大学教授斯蒂芬·霍金作题为《宇宙的起源》的报告。霍金称,爱因斯坦的广义相对论无法预言宇宙如何由大爆炸而形成,如果把广义相对论和量子论相结合,就有可能预言宇宙是如何起始的,“这是回答我们为何在此,我们从何而来的宇宙学的核心问题。”

  患有肌肉萎缩症而长年坐在轮椅上的科学天才霍金教授被称为“当今世界的爱因斯坦”,在统一20世纪物理学的两大基础理论———爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论方面走出了重要一步。他是英国皇家学会会员和美国科学院外籍院士。

  -报告摘录

  1 如果上帝是开端,开端之前上帝在做什么?

  “如果上帝是开端,开端之前上帝在做什么?”霍金以中非Boshongo人关于Bumba上帝创造世界及人类的传说开头,颇具吸引力,引导大家思考。

  “为何我们在此?我们从何而来?”霍金介绍,一些人不相信宇宙具有开端,早期相信宇宙具有开端的人,将开端当做上帝存在的论据,把上帝当做宇宙的第一原因或者原动力。

  2 150亿年之前是宇宙的开端?

  霍金介绍,20世纪20年代当埃德温·哈勃通过实验发现,宇宙随时间而改变,它正在膨胀,星系之间的距离随时间而增大。这不像原先所有人以为的那样。

  霍金认为,宇宙膨胀是20世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一。它转变了宇宙是否有一个开端的争论。如果星系现在正分开运动,那么,它们在过去一定更加靠近。如果它们过去的速度一直不变,则大约在150亿年之前,所有星系应该一个落在另一个上。这个时刻是宇宙的开端吗?

  3 空间微波或为宇宙开端的证据

  霍金说:“1965年10月,人们得到了确认宇宙有一个非常密集开端的思想的观察证据,那是发现了贯穿整个空间的微弱的微波背景。这些微波和你使用的微波炉的微波是一样的,但是比它微弱多了。它们只能将比萨加热到摄氏负270.4度,甚至无法将比萨化冻,更不用说烤熟它。实际上你自己就可以观察到这些微波。把你的电视调到一个空的频道去,在萤幕上看到的雪花的百分之几就归因于这个微波背景。早期非常热和密集状态遗留下的辐射是对这个背景的仅有的合理解释。随着宇宙膨胀,辐射一直冷却下来,直至我们今天观察到它的微弱的残余。”

  4 世界不是一块平板

  “为了理解宇宙的起源,我们必须把广义相对论和量子理论相结合。询问在时间的开端会发生什么,有点像当人们认为世界是平坦的,询问在世界的边缘会发生什么一样。世界是一块平板吗?海洋从它边缘上倾泻下去吗?我已经用实验对此验证过。我环球旅行过,我并没有掉下去。正如大家知道的,当人们意识到世界不是一块平板,而是一个弯曲的面时,在宇宙的边缘发生什么的问题就被解决了。然而,时间似乎不同。它显得和空间相分离。像是一个铁轨模型。如果它有一个开端,就必须有人去启动火车运行。”

  5 宇宙的起源有点像沸腾水中的“泡泡”

  霍金教授称,宇宙的起源有点像沸腾水中的“泡泡”。他说:“宇宙的开端,可能出现了许多‘小泡泡’,然后再消失。‘泡泡’膨胀的同时,会伴随着微观尺度的坍缩。一些坍缩的‘泡泡’,由于不能维持足够长的时间,来不及发展成星系和恒星,更不用说智慧生命了。但一些‘小泡泡’膨胀到一定尺度,就可以安全地逃离坍缩,继续以不断增大的速率膨胀,形成了我们今天看到的宇宙。”

  霍金认为,如果广义相对论和量子论相合并,就可能预言宇宙是如何起始的。这两个理论的结合预言,在这个称作暴胀的时期,微小的起伏会发展,导致星系、恒星以及宇宙中所有其他结构的形成。对宇宙微波背景中小的非均匀性的观测,完全证实了预言的性质。

  这样,我们似乎正朝着理解宇宙起源的正确方向前进,尽管还有许多工作要做。当我们通过精密测量空间航空器之间的距离,进而能够检测到引力波,就会打开极早期宇宙的新窗口。

  霍金说:“我们已经观察到,宇宙的膨胀在长期变缓后,再次加速,现有的理论仍不能很好地解释这个现象。宇宙学是一个非常激动人心的学科。我们正接近回答古老的问题:我们为何在此?我们从何而来?”

  -相关新闻

  弦理论有望破解部分世纪难题

  600国际知名科学家在京探讨顶尖科学问题

  本报讯 昨日,2006年国际弦理论大会在人民大会堂开幕。此后6天,来自世界各地的600多名科学家将研讨“黑洞”、弦理论等前沿课题。刚刚成功破解“庞加莱猜想”的我国学者曹怀东、朱熹平及其老师丘成桐也将作学术报告。

  出席会议的科学家来自世界各地,他们之中有世界杰出科学家D·格罗斯、斯蒂芬·霍金、丘成桐、E·威腾、C·瓦法、A·斯图明格等数十位国际著名学者,未来6天的会议里,他们将作53场学术报告,并和与会专家当面讨论。

  斯图明格表示,他在各种公开场合做过类似演讲,但在中国为数千人做演讲,如此大规模还是第一次。他表示,有理由预见中国对相关基础学科方面的重视,中国已经逐步在这些领域取得越来越重要的成就。

  中科院晨兴数学中心工作人员介绍,弦理论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力(包括引力)统一起来的理论,它第一次将二十世纪的两大基础理论———广义相对论和量子力学结合到一个数学上自治的框架里,有可能解决一些长期困扰物理学家的世纪难题,如黑洞的本质和宇宙的起源。专家预测,弦理论的实验证实将从根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识。

  据悉,此次大会将同时在杭州、西安、兰州等地举办卫星会议。会议的内容以弦理论为中心,并兼顾与宇宙论、凝聚态物理间的联系。

  -花絮

  外地大学生坐飞机赶场看霍金

  一些听众对演讲内容并不太理解,但表示不虚此行

  作为昨日上午第三位作报告的科学家,霍金11时30分左右方才出场。当他标志性的“轮椅机器人”被推上讲台,立即引得全场惊呼。有的外地学生为了看一眼心中的偶像,甚至利用考试间歇远道来京,听完讲座后立即坐飞机返回去参加第二天的考试。

  这已经是霍金第三次来京,不少大学生从全国各地慕名而来。华东师范大学、复旦大学、上海大学、上海天文台等高校和科研院所组织部分学生来京,东北也有高校学生专程赶来,“我的一位朋友昨天下午刚到,明天还有考试,下午就坐飞机回去。”人群中一名学生介绍。

  11时30分,会议主持人、著名科学家丘成桐宣布演讲题目后,霍金的助手David将霍金徐徐推到讲台中央,人民大会堂一层和二层看台上的观众都沸腾了,不少人站起来,频频举起相机拍照。数百人涌到讲台中央位置,近距离目睹霍金风采。

  “请记者和观众退到原来位置,让霍金的机器工作。”丘成桐介绍,霍金的语音转换机器只有在光线稳定的条件下才能更好工作,该机器前端夹在霍金眼皮下方,通过捕捉霍金的眼球及脸部肌肉运动信号,及时通过“智能杆”反馈至他膝盖上方的电脑屏幕上,由文字最终转换成语音。机器略微调试后,听众终于再次听到了阔别4年的霍金合成音———地道的美式英语。

  由于三位科学家的演讲都未设同声传译,演讲中又涉及不少专业名词,一些听众对演讲内容并不太理解,但都表示不虚此行,“终于亲眼见到了霍金等知名学者,机会难得,他们的学问之后还可以仔细琢磨。”来自北京理工大学的一名大一男生说。

  (采写/本报记者 申剑丽 摄影/本报记者 浦峰)

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