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微子基金,为什么至今中国与诺贝尔自然科学奖无缘呢?

CF排位号 admin 2023-10-21 05:00 102 次浏览 0个评论
CF排位小号

微子基金,为什么至今中国与诺贝尔自然科学奖无缘呢?

emmm,我感觉是有的,生物嘛,如果说不够多的话,说实话,我和导师聊过,觉得很真实,中国支持科研,但相当一部分投在了科技成果转化和实用型研究上,而相比美国日本等诺奖常客,在基础研究上投入很少了,毕竟那种研究不仅不容易出成果,而且研究周期相当之长,甚至到最后就一个答案,对经济发展作用很小,加上科研界中高端研究,顶端的不清楚,特别中端研究,太急功近利,想拿经费,很搞项目,评职称一类的,而诺贝尔奖则最重视的就是基础领域的成果,基础科学也是最难研究的,所以很难拿到。

宇宙到底是大爆炸的产物还是永恒的?

“宇宙不到一小时就造出了原子,几百万年就造出了恒星和行星,而造出人类却用了50亿年!”——乔治·伽莫夫

大爆炸宇宙模型告诉我们宇宙是有起源的,万物是经过数亿年的演化发展至今的。而这个模型的提出也给出了我们很多关于宇宙起源的预测,并于我们的观察结果相符!

微子基金,为什么至今中国与诺贝尔自然科学奖无缘呢?

那么大爆炸模型的正确几率有多大?还是说宇宙一直都存在?我们就先来看看宇宙中有什么?

宇宙中有什么

我们的夜空中布满了恒星,而仅在我们的银河系就有数千亿颗恒星。但是在恒星之外,我们现在很容易用哈勃太空望远镜看到,有大量的星系散布在宇宙空间中!我们目前也有许多可操作性的技术来测量宇宙中的星系离我们有多远。

最简单的一方法就是哈勃本人发现的,通过观察星系中的单个恒星来测量星系的距离。

我们首先要对恒星做大量的研究工作,知道恒星是如何工作的!从新星到各种类型的变星,再到壮观的超新星爆发,它们都有一个共同的特点!就是内禀亮度和表观亮度。所以我们通过观察一颗恒星首先知道它本身有多亮(内禀亮度),然后测量这颗恒星看起来有多亮(表观亮度),根据距离和光度关系,我们就可以算出这颗恒星离我们有多远。

还有一点就是多普勒效应,向我们移动的物体发出的光会向光谱的蓝端移动,而远离我们的物体发出的光会向红端移动,通过测量星系的光谱线,从而发现星系是在向我们移动还是在远离我们,以及移动的速度有多快。

通过对星系光度的测量我们发现了什么?以及一些可能的理论

通过观察星系的距离和红移关系,我们发现星系离我们越远,远离我们的速度就越快!或者,更准确地说离我们越远的星系观测到的红移越大。哈勃本人并不知道星系为什么会远离我们,但这个关系(哈勃定律)我们现在已经知道在宇宙各个方向上,超过10亿光年以外的星系都是成立的。就这一点我们就可以否定一个稳恒态的宇宙,也就是永恒存在的宇宙。

那么是什么原因造成了物体离我们越远,光的红移越明显?就其本身而言,这一观察结果就提供了许多可能的解释,包括:

光会疲劳,随着时间的推移会失去能量,

宇宙在振荡,随着时间的推移会收缩和膨胀,而我们只是正好处在膨胀的阶段,宇宙常数,比如光速,或者引力常数,随着时间的推移发生了变化,宇宙稳定而均匀地膨胀,并随着膨胀而产生新的物质宇宙在快速旋转,而远离我们的星系有很大的、无法观察到的平移运动。

以上的思想都预测了不同的现象,而这些预测在原则上是可以通过观察来检验的,并使我们能够把这些思想彼此区分开来。但在20世纪40年代,乔治·伽莫夫以及他的学生拉尔夫·阿尔弗和罗伯特·赫尔曼所提出来的想法与以上的思想都不同。

乔治·伽莫夫的大爆炸模型,以及一些预测

伽莫夫的想法是:红移是因为宇宙在膨胀,而且过去宇宙的膨胀速度更快!随着时间的推移宇宙会冷却、膨胀和减速。

和其他的想法一样,伽莫夫的理论做出了一些惊人的预测。如果我们回到过去,让宇宙变得密度、温度越来越高,会发生什么?

实际上,如果我们往回追溯得足够远,宇宙就会因为温度太高,而无法形成稳定的中性原子!但在一个膨胀的宇宙中,电离这些原子的辐射,现在应该是温度很低,并且均匀的散布在整个空间中,这些辐射会红移到光谱的微波部分。不仅如此,残留的辐射应该有一个非常特殊的光谱类型,被称为黑体光谱。

尽管在20世纪40年代观测的技术还比较落后,但伽莫夫的预测并没有止步于此!

刚才说了单个原子!那么单个原子核呢?从某种程度上说,其实跟单个原子一样,随着温度的增加,原子核也会被辐射能量炸开,在这种温度下宇宙不会形成比单个质子、中子或电子更复杂的结构!

但是我们要记住,宇宙一直在膨胀和冷却的,在某一时刻,宇宙温度降低就可以迈出第一步:质子和中子结合在一起产生了氘。也可以理解为宇宙在某一时间段内,在合适的温度和密度下进行了简单的核聚变,通过向氘添加更多的质子和中子来制造更重的元素!

也许,宇宙中丰富的元素就是这样产生的!

其实关于宇宙模型到底是怎样的?包括大爆炸在内的很多对立的理论被科学家认真考虑了一段时间。因为理论是预测可能发生事情的工具,但是一个理论是否正确必须依靠观察和实验的数据来做支撑,或者这些数据可以帮助我们确定哪些理论是最好和最有效的!

1964年是一些理论开始被终结。为什么呢?对预测的验证

阿诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)和鲍勃·威尔逊(Bob Wilson)为贝尔实验室(Bell Labs)工作,(上图)使用喇叭天线是为了研究宇宙中的微波辐射。他们发现,虽然银河系平面上有一些特殊的微波辐射,但整个天空中充满了低温噪音,他们甚至清理了天线口中大量的鸟粪,赶走了周围的鸟,还是无法消除这些低温噪声!

说实话,他们对充满全天空的低温噪声感到十分困惑,并不确定是什么原因造成的。这其实就是伽莫夫预言的宇宙大爆炸遗留下来的余晖。但是这个辐射的光谱是什么呢?直到20世纪90年代的COBE任务、以及后来的WMAP和普朗克巡天计划中,通过对微波辐射的精确测量,人们才真正得到了准确的验证!

大爆炸以令人难以置信的、无可争辩的精度,预言了充满全天空、分布均匀的宇宙微波辐射!

那么最后一部分呢?大爆炸预言的轻元素丰度?我们预测大爆炸会形成一个质量大约为75-77%的氢、23-25%的氦、少量的氘、氦-3和非常非常少量的锂组成的宇宙。我们在微波辐射的光谱中看到了什么?

大爆炸理论在20世纪40年代才开始成形,但它预测能力与观测结果非常一致!根据广义相对论,我们可以把各种奇异的东西扔到宇宙的大规模结构中,例如:磁单极子、宇宙弦、磁畴壁、宇宙常数、中微子、暗物质、暗能量、空间曲率,以及原子和光子。所有这些都会在大规模结构中导致截然不同的观察结果。

通过微波背景的波动。我们发现宇宙初期有一些暗物质,有宇宙常数,少量的中微子,剩下的只是原子和光子。这和大爆炸的预测是一致的。

难道大爆炸的初始条件不需要微调就能得到一个充满这么多物质的宇宙?意思就是说宇宙中的物质咋来的?

解决的方案就是宇宙暴涨理论,它可以导致大爆炸的发生。

大爆炸是迄今为止最成功的宇宙理论。所有的其他的选择都在中途失败了,包括光的疲劳,霍伊尔的稳态理论,以及阿尔文的等离子宇宙学。

保守地说,如果要给出一个概率的话,从宇宙的诞生到现在大爆炸有99.9%的可能是正确的。这就是为什么我们真的认为一切都始于一声巨响!

如何看待杨振宁竭力阻止中国建设大型高能对撞机?

中国已进入了科学发展的春天

中国在应用科学领域例如航空航天、卫星导航、5G通讯、量子通讯、超级计算机、高铁等已处于世界一流或领先水平。

中国在基础科学领域研究也正在夯实和弥补短板,一大批大科学装置正在陆续建设或完善,它们将为中国成为世界科技强国作出有力支撑。

中国已建或正在新建大科学装置主要有;

1.北京正负电子对撞机 ;2.兰州重离子加速器 ;3.合肥同步辐射加速器; 4.遥感卫星地面站 ;5.短波与长波授时系统 ;6.上海“神光”系列高功率激光装置; 7.合肥HT-6M受控热核反应装置 ;8.H1-13串列式静电加速器; 9.2.16米光学望远镜 ;10.合肥环流器HL-1装置 ;11.新疆太阳磁场望远镜 ;12.北京5兆瓦核核供热试验堆 ;13.中国地壳运动观测网络 ;14. 合肥HT-7托卡马克 ;15. 合肥EAST托卡马克; 16. 北京遥感飞机 ;17. 上海神光II装置; 18. 宁波种质资源库 ;19. 子午工程 ;20. 合肥稳态强磁场; 21. 贵州FAST望远镜 ;22. 武汉国家脉冲强磁场科学中心等。

还有正在论证建设中国大型电子对撞机(CEPC)项目。

欧洲大型电子对撞机地面建筑部分

据中国高能物理研究所所长、 中科院院士王贻芳介绍;CEPC项目造价约360亿, 按照“激进”的计划,若在2022年开始建设,2030年可以完成。CEPC项目的目标将是制造和研究被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子。

欧洲大型电子对撞机主机部分

据媒体介绍,CEPC项目备选地址有秦皇岛抚宁区、陕西黄陵县、浙江湖州、深圳、长春等地,地面占地5000亩,地下50—100米深度打一条直径5.5米、长100公里原型隧道。

欧洲大型电子对撞机地下隧洞部分

杨振宁教授从2016年国家考虑CEPC项目时就反对,今天仍然反对!

作为唯一在世的世界20位最伟大物理学家之一。杨振宁教授结合中国国情,从中国发展理论物理科学研究角度,反对建设CEPC,理由大致有三;

①,大型电子对撞研究的黄金时期早已过去,在这个领域已难有新的科学发现,建设CEPC已没有必要性(谁也不要怀疑杨振宁对宇宙基本粒子研究领域发展前景的绝对权威判断)。

②,中国不能跟随美欧循规蹈矩走老路,应该另辟蹊径,探索对宇宙基本粒子新的研究方法。

③,中国要花钱地方太多,烧钱建设CEPC,至少在未来50—60年看不到它的理论研究成果具体应用对中国的回报。中国若需要建设,也不应该现在仓促上马。

中国有关方面逐一咨询了美欧研究宇宙基本粒子的世界最顶级专家意见,他(她)们对中国建设CEPC项目一致叫好!世界著名华裔数学家丘成桐教授也举起双手支持。

如何看待杨振宁教授成为“孤独”的反对者?

我认为,杨振宁教授并不是思想陈旧或糊涂了,也不是为了标新立异才“泼冷水”。

杨振宁教授是根据他对这个领域未来前景不明朗判断、害怕中国花冤枉钱、有了“面子”而没有“里子”,从而反对这个项目。

尽管民间对杨振宁存在一些非议,但在反对建设CEPC上,杨振宁的拳拳爱国之心可鉴!

中国科学院大学物理专业好就业吗?

中国科学院大学的物理学专业是国际物理学领域,最有影响力的学院之一,它是以培养最高水平,在科学实践中具有创新人才,高层次人才的育人理念为目标,在国内始终保持领先的地位,而且处于卓越发展的持续状态,所以,中国科学院大学的物理学专业的毕业生就业,具有广阔的前景和强大的生命力。

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中国科学院大学设有物理科学学院,是咱们国家第一所研究生院一一中国科技大学的研究生院的前身衍变发展而来的。

现在的中国科学院大学的物理科学学院由中国科学院物理研究所承办,理论物理研究所,高能物理研究所,半导研究所,声学研究所等共同协办,其他与物理学科相关的,京外十多个研究所参与建设。

科教融合,物理科学学院包括物理学系,近代物理系和实验物理教学中心,还九个研究室,设有院士领衔的学术委员会,教学委员会和教学督导委员会,拥有强大的师资队伍,岗位教授224人,其中院士33位,国家接触青年科学基金奖获得者64人,校部专职教师26人。拥有北京正负电子对撞机,大亚湾反应堆,中微电子实验校装置,江门反应堆中微子实验装置,兰州重离子加速器,上海光源,散裂中子源等一批国家大科学装置,研究领域不仅包括了物理基础性,前瞻性研究,并且还向应用型延伸,在积极主动地瞄准科技前沿,开展原创性科学研究的同时,还结合国家战略需求,攻坚克难,他们正在物理科学领域不断实现新的突破,例如铁基超导记录的刷新位置,震荡模式的发现,量子通信的进展等,大亚湾反应堆中微子实验合作组,获得2016年度的基础物理学突破奖,强大的科技平台,杰出的科学家群体和广泛的国际合作交流,使得物理科学学院在国际物理学领域取得崇高的声望和地位,在国际物理学界有较大的影响。

赵忠尧对于中国的贡献到底有多大?

新中国成立初期,我国面临的最大问题就是人才的短缺,当时的我们正处于发展阶段,最需要的就是人才的输出,好在当时我们国家许多的科学家们都选择了为国效力,纷纷从外面回来投入到建设国家的事业当中,就像我们所尊敬的钱老先生,他就是在第一时间,选择放弃了美国那些舒适安逸的生活条件回到祖国,为国效力,而除了钱老先生,我国还有许多这样的人,今天我们就来说一下另一位科学家赵忠尧,他也是一位非常爱国的人。

他年轻的时候,就远赴英国留学,在那边留学的那几年,他刻苦学习,勤劳努力,后来他和他的导师经过不懈的努力,终于研究出了一个新型的化学元素镭,当时我们中国正处于抗战时期,对于这些方面的研究几乎没有,但是这个镭元素却是研究原子弹的必要材料,所以赵忠尧为了让祖国能够在这方面追上当时世界其他国家的发展脚步,他毅然决定带着镭回到祖国来,但是当时他回来的道路却面临着巨大的困难,那就是害怕当时的日军发现他抢走镭,但是在面临这么巨大的困难时,他也没有退缩,仍决定带着这稀有的镭回到祖国。

对于这个问题,他想到了一个办法,那就是假扮成乞丐,这样日军就不容易发现他了,而且他还拿了一个不显眼的装备,那就是咸菜罐子,他把镭放在了这个罐子里面,然后他选择了在晚上赶路,白天的时候就躲藏起来,就这样他一路乞讨,终于在一个月以后,他从北京来到了长沙,但是当他来到长沙的时候,他却因为这一路的奔波,彻底变得像一个乞丐了,在看不出一点原来的样子。

然后,他来到了清华的校门口,找到门卫对他说他想要见校长,但是这时的他邋遢不堪,门卫见着他这个样子十分嫌弃,以为他是疯子,就想要把他赶走,但是他却一直赖在校门口不走,在他的坚持下,终于等来了校长梅贻琦。

在发现校长出来以后,他马上就去拉住了梅贻琦,这个行为下了他一跳,但他马上发现原来是赵忠尧,于是马上把他带到办公室,询问了事情的经过,而赵忠尧也仔细的说明了一切,并感慨到自己终于可以睡一个安稳觉了,而赵忠尧努力带回来的镭,也为我国原子弹的研究提供了巨大的帮助,而也因为他们的努力,我们国家才会有现在的成就。