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揭开宇宙神秘面纱

科普小知识2022-02-16 18:51:57
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回顾他的天文学生涯,这位新任命的院士告诉记者,他年轻时对爱因斯坦的相对论非常感兴趣,也许正是这种兴趣使他成功。

仰望星空,人们经常会问“宇宙的问题”——宇宙是由什么材料构成的?它是如何演变成今天的状态的?星系是如何形成的?暗物质真的存在吗?面对宇宙中巨大而神秘的恒星,地球可能只是沧海一粟,而人类却像尘埃一样渺小,但这激发了天文学家探索宇宙奥秘的决心。上海交通大学物理学和天文学教授、天文与天体物理学研究中心主任景表示,他的研究方向和该中心的研究方向都是探索和尝试破解这样的“宇宙问题”。

几十年来,荆致力于天文观测和实验研究,取得了令人瞩目的成就。2015年底,他当选为中国科学院院士。

“罕见的天文奇才”

荆主要从事宇宙学基础前沿问题的研究,如星系形成、宇宙结构形成、宇宙暗物质和暗能量、宇宙初级扰动等。近年来,他和他的团队建立了几个高分辨率的数值模拟程序,获得了一系列高质量、高精度的宇宙结构模拟样品。首次提出了暗晕集因子的对数正态释放公式。首次提出了一个三轴椭球密度模型来描述暗晕内部物质的分布。首次准确测量了星系对的速度色散。这些结果已被广泛用于测试星系形成模型,并在国内外产生了广泛的影响。

回顾他的天文学研究生涯,这位新任命的院士告诉《中国科学报》记者,他年轻时对爱因斯坦的相对论非常感兴趣。也许正是这种兴趣使他成功。

荆1964年出生于浙江上虞的一个小镇。20世纪70年代末,基础物理理论发展迅速。爱因斯坦、牛顿和中国数学家陈景润成了青少年心目中的偶像。受此影响,京在高中就明确表示了自己对物理的热爱,并决定高中毕业后学习物理。为了实现这个梦想,他努力学习,最终考上了杭州大学物理系(后来并入浙江大学),成绩是全校第二名。

大学时代,神秘的宇宙物体和爱因斯坦的相对论引起了京的兴趣。之后,他被中国科技大学录取,主修天文学。在学习四年,为荆的科学研究奠定了坚实的理论基础。更重要的是,在导师的指导下,荆发现了自己对天文学的浓厚兴趣,并将天体宇宙学作为自己未来的研究目标。离开中国科技大学时,荆已经发表了5篇甲、乙类文章,显示了他卓越的科研能力。

1988年,景应邀作为访问学者访问意大利罗马国际理论物理中心。意大利在天体发展史上占有非常重要的地位。一大批杰出的天体物理学家聚集在这里,天文学的学术氛围极其浓厚。

在访问期间,景非常向往意大利国际研究生院,并渴望向意大利最杰出的天体物理学家丹尼斯·夏尔马学习。丹尼斯·夏尔马也是著名科学家霍金的第一任老师,并在天体物理学方面享有长期声誉。经过激烈的竞争,京的考试成绩在报名的17名学生中名列第一。丹尼斯·夏尔马认为他是“罕见的天文天才”。1990年,京·彭懿成为丹尼斯·夏尔马的学生和著名物理学家霍金的弟弟。

在两年的研究过程中,荆在美国《天体物理学杂志》和英国皇家学会《天文学杂志》等国际权威学术期刊上发表了10多篇论文。导师非常欣赏他的学习能力和科研能力。“丹尼斯·夏尔马对我最大的帮助是让我学会独立思考和独立的科学研究。导师没有过多地限制我的研究方向。通过与他的博士后合作,我可以根据自己的想法发展自己。”荆回忆道。

值得一提的是,由于荆在学习期间的杰出研究成果,他用了两年时间获得了天文学博士学位,成为两年内第一个获得意大利国际高等研究院天文学博士学位的人。有趣的是,据说霍金三年前也申请了博士学位,但丹尼斯·夏尔马拒绝了。

做一个好导师

1993年至1999年,荆在美国亚利桑那大学、德国马普天体物理研究所和日本东京大学做博士后研究。在过去几年的国外发展中,他意识到与发达国家相比,国内天文研究相对滞后,天文人才短缺。所以他毅然决定回到祖国,为国内的宇宙天文学贡献自己的力量。

1998年,京入选中国科学院“百人计划”。2000年回国后,他迅速在德国成立了上海天文台的马克斯·普朗克青年伙伴小组,主要从事星系形成和演化的大规模数值模拟和演化模型研究。

当时,国内许多大学都没有天文学专业,甚至缺乏高端天体物理学人才。荆常说,天文学的发展还是要靠人才的培养。因此,不管是本科生、硕士生、博士还是博士后,他都是以学生为中心的。

在景看来,学生发展的最大困难是选择一个好的研究方向和有意义、可行的课题。导师的建议对学生非常重要。正是在导师的建议下,他开始了对天文宇宙的探索,所以他希望自己也能扮演导师的角色。

2012年,京加入上海交通大学物理系。荆说,天文学不是一门独立于其他学科的学科。只有通过天文学与其他学科的交叉发展,才能有更多的突破。2013年6月,在京和交通大学相关领导的推动下,上海交通大学宣布将物理系升格为“物理天文系”。荆曾任物理与天文学系天文与天体物理研究中心主任。

近年来,荆引用21篇高水平论文100余次,表明他的研究和上海交通大学的天文学研究已经处于世界领先地位。

尽管研究任务繁重,但景仍然以学生为中心,关心学生的生活和学习,尤其是家庭条件一般的学生。当谈到景教授时,学生们通常在末尾加一句:"景老师虽然脾气很好,但他对学习要求非常严格,不能粗心大意。"也正是因为这个原因,经过几年的学习,荆的学生不仅有了坚实的科研基础,发表了许多高水平的论文,而且成为了他目前的合作伙伴。

由于在教学和科研方面的突出成就,荆先后担任“973”项目首席科学家、基金委员会创新组项目负责人和“973”项目专家组成员。主持国家自然科学基金、杰出青年基金和中国科学院重要定向项目等科研任务。他还负责基金委员会的天文发展“十一五”规划。他还获得国家自然科学二等奖、上海市科学技术进步奖一等奖、中国青年科学技术奖、上海市科学技术精英、上海市劳动模范等科学奖项和荣誉称号。

画出宇宙的最新图片

宇宙和天体的特性决定了天文学的许多结论是建立在假设和假设的基础上的。许多结论很难通过科学实验来验证。尽管如此,荆仍然坚信天文学是一门非常精确和严谨的科学,不可能通过简单的想象就能完成。

在谈到上海交通大学天文与天体物理研究中心的未来发展时,景非常明确地指出了三个目标:一个新的宇宙模拟演示;Pfs。,一个与日本和美国合作的大型星系观测项目;一个与加拿大和法国合作的大型U波段项目。

为了更好地促进物理学和天文学的融合,该中心计划参与平方公里阵列望远镜(ska)。这个项目是由景介绍的,“用一个更远的望远镜看一个更年轻的宇宙”。一个由数千个小天线组成的射电望远镜阵列正以前所未有的精度观测着整个宇宙。这就是ska项目,全球有20多个国家在合作。

除了天文数据的“实际”科学分析外,“虚拟”天文台的建设也是该中心未来的优先发展方向。观测数据处理软件和数据库建设的模型可以指导人类更深入地了解宇宙。"令我困惑的不是神秘的宇宙,而是为什么人类能够理解这一切."这是京最喜欢的爱因斯坦名言。

的确,正如荆所说,与其他学科相比,天文学和宇宙离人们的生活非常遥远。地球上的所有物质都可以在化学元素周期表中找到相应的元素,而天文学家面对的是遥远的星系和暗物质。神秘的存在是如何形成的,它将如何进化。时间的长河使得这些问题变得难以捉摸。天文学家就像一座通向广阔宇宙的桥梁,拉近了地球上人类和外太空之间的距离。荆更像是一个在科学研究上勇往直前的战士。他为我们揭开神秘的层层面纱,探索天体的神秘奥秘,并画出宇宙的最新图画。