科学界最为神秘的暗物质到底存在么?人类能否看到宇宙诞生的第一缕曙光?

24.11.2014  12:20

  上海交大校长张杰在淮阴中学为“准大学生”们演讲。

  

      “加速膨胀的宇宙中最为神秘的暗物质到底存在么?”“宇宙大爆炸留在地球上的痕迹到底在哪里?”听到这两个有些“耸动”的问题,讲台下的同学马上直起身子,兴奋地讨论起来。上周五下午,淮阴中学近千人的大礼堂内座无虚席,这些同学都是高二、高三的“准大学生”,而台上的老师更为特殊——上海交通大学的校长张杰院士。

  教育公平是张杰校长始终挂在心头的问题。他一直想让农村、边远、贫困、少数民族地区的孩子也能分享上海交大的优质教育资源。最近6年,张杰校长去了全国40多所中学演讲。11月21日,他又应邀赴淮阴中学,从知名学者的科学探索到中学生的奇思妙想,从神秘莫测的科学前沿到司空见惯的自然现象,张杰校长与苏北中学生面对面,用三位交大人的逐梦故事,为“准大学生”们展现了一幅“插上梦想的翅膀,用创新改变未来”的绚烂彩图。

  逐梦故事1

  为探测研究暗物质

  教授深入世界最深的地下实验室

  目前科学界最为神秘的领域之一就是对暗物质的探索。据科学家研究,这种看不见的物质占宇宙所有物质的六分之五,然而,却没有人知道构成暗物质的微粒看上去是什么样子。

  上海交大物理与天文系鸿文讲席教授、国家“千人计划”专家季向东领衔的PandaX计划是探测世界科学最前沿的暗物质研究计划之一,2010年,中国首个极深地下实验室“中国锦屏地下实验室”在四川雅砻江锦屏水电站投入使用,实验室垂直岩石覆盖约2400米,厚度居世界第一。这标志着中国已具备了世界一流的洁净、低辐射的物理学重大基础前沿研究的自主地下实验平台。为了躲避宇宙射线的干扰,PandaX实验就在这里进行。

  张杰介绍,季教授第一次到锦屏山是2009年的3月17日,那时,锦屏山隧道刚贯通半年多,洞壁一直在冒水。穿着长雨靴,蹚着一尺多深的水,季向东进了隧道,他就是要在这样极端的环境下,把暗物质探测实验的精度做到极致。“四年过去了,暗物质正处于被发现的边缘,PandaX项目引来世界瞩目。今年9月获得的第一批珍贵数据,在世界顶级刊物《科学》和《自然》都刊发了相关内容的文章。” 张杰骄傲地告诉中学生们,季向东教授的PandaX项目现在已进入实质性物理研究运行阶段,证明世界一流的暗物质研究在中国是可能的。

  逐梦故事2

  为探测宇宙的第一缕曙光

  院士面部被紫外线严重灼伤

  宇宙中第一代发光天体(如恒星)是何时诞生的?人类能否看到宇宙中诞生的第一缕曙光?能否看到宇宙从黑暗走向光明的整个过程?目前,天文学家只能观测到距今130亿年的星光,再往前追溯很难,一直以来,探寻黑暗时代的奥秘是所有天文学家梦寐以求的事情。

  探测“宇宙第一缕曙光”(21CMA)就是为了回答宇宙在大爆炸后什么时刻形成了第一代恒星,上海交大致远讲席教授、中科院院士武向平是这个探测项目的负责人。张杰介绍,21CMA需要探测厘米波,必须在远离人类活动的地方,躲避城市光污染以及各种潜在的探测干扰。因此,武向平课题组选择在电波环境相对干净的青海和新疆进行无线电环境和地形测量。

  “21CMA位于南北天山之间的乌拉斯台基地,乌拉斯台地区条件相当恶劣,僵硬的土地上一片荒芜,每天下午定时来访的狂风夹带着沙粒,打在脸上像针扎一样疼。去基地的路还要途经一号冰川并翻越4280米的冰达坂,这条路很危险,空气稀薄、终年积雪,两边山石陡峭,但每逢假期,武向平都冒险坚持去基地值班,他亲手建设起第一个天线阵列,面部却被紫外线严重灼伤。

  “潜心科学研究,需要超凡的毅力,耐得住寂寞。”张杰介绍,从选址到运行,21CMA项目已进行了整整十年,如今,乌拉斯台已建成10000根天线,“天罗地网”中,武向平依旧满怀期待地耐心等待着梦想中“宇宙第一缕曙光”的出现。

   逐梦故事3

  为治理我国淡水污染

  老专家守护洱海10余年

  洱海,位于云南大理市的西北部,是云南省仅次于滇池的第二大淡水湖。这里气候温和,风光旖旎,景色宜人,海拔高达1974米,因此又被誉为“高原明珠”,是著名的旅游胜地。然而,从上世纪90年代开始,由于长期污染导致洱海湖水出现富营养化,1996年和2003年两次大规模暴发蓝藻,湖水的透明度从4~5米骤跌至0.5米,水质一度下降到Ⅳ类,部分湖湾水质甚至下降到劣Ⅴ类。“那时候,把手伸进湖水里,出来满手是绿的,坐在家里都能闻到随风飘来的臭味。

  年过6旬的上海交大环境科学与工程学院老教授孔海南,带领他的团队用10年的积累、5年的实践、3年的攻坚在大理洱海获得了丰硕的治理成果。研发了以碳控氮农田污染控制、粪便基质化利用等多项关键技术,形成了富营养化初期湖泊流域治理与生态修复整装成套技术;建设了20项示范工程,年削减流域总氮、总磷面源污染负荷达20%。如今,这个曾经被过度开发、不堪重负的美丽湖泊,正在逐步重现昔日大理“母亲湖”的绰约风姿。

  “名字里带个‘海’字,大半辈子都和水打交道了。”孔海南曾经在课堂上这样风趣地介绍自己。正因为常年在第一线的积累,洱海治理所取得的成果极大地鼓舞了在长江、太湖等更大水域的治理工作。

  张杰,男,中国科学院院士。1958年1月出生,1988年在中国科学院物理研究所获博士学位。1989-1998年先后在德国马普学会量子光学所、英国卢瑟福实验室等国际著名科研单位长期从事科研工作。1999年1月起任中国科学院物理研究所研究员、光物理重点实验室主任,2003年任中国科学院基础科学局局长。主要从事强场物理、X射线激光和“快点火”激光核聚变等方面的研究。2006年11月起任上海交通大学校长。

   上海交大校长张杰:鼓励中学生从习惯被安排变为主动担当

  报告会现场,张杰校长还分享了他今年在交大新生开学典礼上的讲话视频。

  “此时此刻,也许你们还在赞叹交大5000亩的霸气校园,但接下来你们可能就要为上课得早起、课间‘拼车技’而苦恼了;也许你们还在赞叹‘我是学长’‘我是学姐’们的热情引导,但接下来你们需要接受的现实生活是‘学长只能帮你到这儿了’;也许你觉得今天开启学霸模式尚早,但研一法硕的顾婷同学昨晚已经开始坐在教室自习了;也许你们还沉浸在‘大一不军训’的暗暗窃喜中,但是我实在不忍心提醒你们,入学英语分级考试马上就要到来……”张杰校长风趣的语言,引来台下阵阵笑声与掌声。

  张杰校长在报告中还介绍:“自古江苏就是我们国家人才的产出地和汇聚地,两院院士中江苏籍的最多。而出自上海交大的两院院士也有两百多人。”他鼓励中学生们学会思考、提问题,比如:我们都知道100℃,那么同学们有没有想过,做这样一个实验,在什么情况下,水的沸点不是100℃?“希望中学生们能多做好玩的小事情,关注科学的大视野。”张杰强调,中学生要在学习和研究的过程中享受乐趣,养成良好的学习习惯,强化自己的科学思想和科学精神。

  在当今社会急功近利的浮躁氛围下,张杰校长告诫现场的“准大学生们”,从现在就开始筑梦,要认真思考自己的未来,进入大学后,更要努力实现从“习惯被安排”到学会主动担当,从被动学习到自主探究,从跟随别人到独立思考。不断强化自己的科学思想和科学精神,点燃梦想,为未来的人生之路奠定坚实的基础。

来源:《江南时报》 2014.11.24 第A08版

原文: 上海交大校长带来三个“逐梦故事