星空万象
来源:视觉中国
探索宇宙起源遗留的未解难题
自宇宙大爆炸理论被提出以来,其建立的基本假设和直接预言的微波背景辐射都被后来的天文观测所一一证实,毫不夸张地说,大爆炸理论是当前人类解释宇宙起源最成功的理论。但是如此完美的理论中也有不完美之处,就是前面所说的大爆炸锂丰度问题。如何解决锂丰度问题是横在该领域科学家面前无法回避的问题。
从核物理的角度看,元素丰度是由控制核合成的核反应率决定的,而核反应率又是由核与核的反应截面和反应核子的能量分布共同决定。之前的研究思路基本都是从核反应截面不准确的角度出发来寻找答案,因此几十年来各国科学家在花费巨大的加速器上不断开展实验,不断精确化相关反应的核反应截面。如此巨大的财力、物力和人力的消耗非但没有消除锂丰度的差异,反而是加大了。
锂丰度问题作为宇宙大爆炸理论遗留的一个长期未解难题,填补上这最后一块拼图意义重大。为此,我们另辟蹊径,从天体系统反应核子所满足的能量分布这一角度出发,利用非广延分布成功找到一种解决锂丰度异常问题的方案,在国际上引起广泛关注。从此,在宇宙大爆炸锂丰度问题上,有一种解决方案来自中国科研人员。
探索宇宙起源遗留的未解难题,是纯基础科学研究。属于满足人类好奇心、求知欲,揭开未知世界,促进科学进步获取新知识的研究范畴。短期看可能没有直接经济效益和应用价值,但是该类研究的意义宏大深远。可以总结为:弄清客观世界的本质和基本规律,为人类创造新知识、建立新的认知体系,指导后代利用掌握的科学来不断探索认识和改造未知世界,同时利用探索过程中衍生的新原理、新技术造福人类自己。事实证明诸如无人驾驶、太阳能技术好多当前生活中应用到的科技早期发端于宇宙太空探索。此外,探索宇宙也更能彰显国家实力,增强民族自信。
1929年,哈勃通过望远镜将人类对宇宙的认识向前推进了一大步;1946年,美国成功发射V2火箭,人类首次突破大气层从太空看到了地球;1990年,美国发射哈勃望远镜,彻底改变了我们对宇宙的认知。2009年,开普勒号太空望远镜发射,专门用于发现类地行星;2021年,韦布望远镜的发射,让人们第一次看到了宇宙早期的模样。
宇宙广袤无垠,探索永无止境。人类之所以能够创造璀璨夺目的文明,而地球上其他物种却没有,核心就是人类会思考,对未知事物充满好奇,喜欢探索。人类对古老而神秘的宇宙的认识还非常有限,人类需要不断进步,科学需要继续探索。
(作者:侯素青 中国科学院近代物理研究所副研究员)
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