曾幾何時(shí),宇宙學(xué)是一門充斥著沒有堅(jiān)實(shí)依據(jù)的猜想,數(shù)據(jù)也少得可憐。但今天,宇宙學(xué)已經(jīng)成長為一門精確的數(shù)學(xué)科學(xué),越發(fā)精確的觀測數(shù)據(jù)正發(fā)揮關(guān)鍵性作用。什么是精確宇宙學(xué)?揭開宇宙過去和未來的秘密還面臨哪些難題?聽聽中科院院士、上海交通大學(xué)景益鵬教授怎么說?

景益鵬:上海交通大學(xué)講席教授、物理與天文學(xué)院院長、中國科學(xué)院院士、中國天文學(xué)會(huì)理事長
通常大家都會(huì)覺得,我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí),可能是非常的粗糙。為什么會(huì)有這個(gè)想法呢?大家可能覺得,那么復(fù)雜的宇宙,我們?cè)趺纯赡苷J(rèn)識(shí)呢?實(shí)際上,這是一個(gè)刻板印象。
宇宙學(xué)發(fā)展到今天,已經(jīng)成為一門精確科學(xué)。從1964年發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射以后,我們迎來了探索宇宙演化的黃金時(shí)期。國際上,把很多望遠(yuǎn)鏡的項(xiàng)目,或者說很多經(jīng)費(fèi)投入到了觀測宇宙中來。而這之后40多年的時(shí)間,我們確實(shí)已經(jīng)把一門非常猜測性的科學(xué)轉(zhuǎn)化為了一門非常定量的科學(xué)。
我們現(xiàn)在所謂的精確宇宙學(xué),就是說我們的很多觀測已經(jīng)能夠在1%,甚至更好的精度上來描述宇宙。在如此高的精度上,我們能夠通稿一個(gè)統(tǒng)一的宇宙模型,描述宇宙從最初的幾分之一秒到現(xiàn)在以及遙遠(yuǎn)未來的狀態(tài)變化。
那么,實(shí)際上,我們現(xiàn)在能夠看到宇宙這樣的結(jié)構(gòu),是在宇宙最初期宇宙大爆炸的時(shí)候就決定了的,那時(shí)候基本粒子的性質(zhì),決定了我們現(xiàn)在的宇宙的性質(zhì)。所以,我們希望通過對(duì)宇宙的觀測來了解這些基本粒子的性質(zhì)。
目前,天文學(xué)的很多的觀測,包括從我們對(duì)銀河系里邊的觀測,到宇宙結(jié)構(gòu)的觀測,再到宇宙微波背景等的觀測,都表明有一種暗物質(zhì)在那邊。而且,正是因?yàn)橛辛税滴镔|(zhì)的存在,我們所有的觀測實(shí)驗(yàn)都可以解釋了,所以我們認(rèn)為暗物質(zhì)確實(shí)是存在在那里的。
因此,要研究宇宙、研究星系的形成和分布,就必須要研究暗物質(zhì)。所以,現(xiàn)在關(guān)鍵的科學(xué)問題就在于這種暗物質(zhì)到底是什么樣的物質(zhì)?它是什么樣的基本粒子?可以說,了解了暗物質(zhì),就能了解宇宙的過去、今天甚至未來。目前,世界上很多的實(shí)驗(yàn)就是要去探測暗物質(zhì)這一基本粒子的性質(zhì),這也是全世界的科學(xué)家、天文學(xué)家、宇宙學(xué)家都關(guān)心的問題。
聯(lián)合攝制:中國科學(xué)院國家天文臺(tái) 光明網(wǎng)
監(jiān) 制:戰(zhàn) 釗
記 者:宋雅娟
肖春芳
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