一起“星际穿越”，宇宙起源与演化的终极探索——张杰院士“大师课堂”《天问：物质的起源与演化》精彩开讲

作者：孙亦真

摄影：杨浦东

两千三百年前，

屈原一篇《天问》发出了中国人追寻宇宙奥妙的千年之叹：

“遂古之初、谁传道之？上下未形，何由考之？”

138亿年前的宇宙大爆炸后发生了什么？

如今人类探索宇宙本源的极限在哪里？

人类离揭开暗物质的秘密还有多远？

3月17日，在第39届上海市青少年科技创新大赛闭幕式上，上海市科协主席、中国科学院院士张杰受邀为在座师生做讲座报告——《天问：物质的起源与演化》，带领现场师生“穿越”138亿年的时空之旅，分享了关于宇宙物质起源与演化最前沿的科学发现与思考。

人类认识的宇宙起源与演化“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？”“天问”所代表的，是中国人追寻宇宙奥妙的千年之叹，是数千年来探索无穷远方的不懈努力。从古至今，世人对宇宙的追问从未停止。

以138亿年前的宇宙大爆炸为开端，张杰梳理了物质的起源与演化过程。如今科学界的主流观点认为，宇宙大爆炸发生在10-43秒以内，被称为普朗克时代。在10-43秒至10-35秒时宇宙进入了暴涨时代，从10-35秒至10-3秒宇宙进入了轻子时代。

“现在的宇宙是一个暗能量主导的宇宙。” 张杰院士说道。宇宙从大爆炸开始，走过由辐射主导、物质主导到暗能量主导的不同阶段，终于在10亿年后诞生了第一代星系。

神秘的暗物质和暗能量是什么？张杰院士解释道：“今天宇宙中95%的物质是暗物质和暗能量，我们从天文观测中探知了它们的存在，但尚未理解它们的物理本质是什么？这也是现代物理学和天文学的重要研究课题。”我国对早期宇宙的探索

已站在世界最前沿

1054年，北宋天文学家杨惟德观察到金牛座蟹状星云SN1054，是人类第一次观测到超新星爆发。2022年7月，詹姆斯韦伯太空望远镜公布第一批照片，其中有位于飞鱼座的星系团SMACS 0723，已经距离地球46亿光年。
据张杰院士介绍，从杨惟德肉眼观察到韦伯太空望远镜，在人类探索早期宇宙本源的过程中，我国做出了重要贡献，以李政道研究所（简称“李所”）科学家为代表的中国科学家已经站在了世界的最前沿。

传统上天文学为观测科学，而非实验科学，科学家们利用高能量密度激光实现了天文学从观测走向实验。张杰院士领衔的团队利用强激光，成功模拟了太阳耀斑中的磁重联喷流及环顶X射线源、黑洞周边的光电离、超新星遗迹无碰撞冲击波等天体或天文现象，并进行了深入研究。“对高能量密度物理过程的探索将为人类了解更加广阔的宇宙打开一扇大门，更加丰富多彩的未来世界已然出现在我们眼前。”张杰院士如是说。

作为基础研究的重要力量，李政道研究所近年来不断扩大面向深海、深空、深地的科研版图，发起“TRIDENT海铃计划”、“PandaX暗物质探测”及“JUST光谱望远镜”等一批重大科学项目，取得了一系列具有国际影响力的原创性成果，正朝着到2035年建成具有重要国际学术影响力的世界基础科学研究机构目标进发。
逐梦科学 探索未知奥秘

儿时萌生科学兴趣，探索科学奥秘，乐此不疲；专注研究激光聚变，带领团队不断攻克难关，挑战人类认知极限；重视课堂教学，融合最前沿学科知识，点燃学生对科研的热情……在科研的道路上，张杰前行的动力，源自对科学的热爱和对未知的好奇，一步一个脚印，诠释了逐梦科学的真谛。

在他看来，科学研究最重要的就是兴趣。永葆好奇心，是科学家面对任何难题都永不言弃的动力，也是科学家不断攀登科学高峰的底气。

人类在几十万年的演化过程中，形成了把探索未知的好奇心作为非常重要的激励手段的遗传基因。当我们探索未知的奥秘的时候，我们神经系统会产生令人兴奋的多巴胺，而多巴胺就是快乐的来源。所以，发现问题、找到问题，锲而不舍地进行研究，充满梦想地追寻下去，这是做科学研究非常重要的素质。”张杰院士谈及做科研的重要素质是如是说。

报告最后，张杰院士引用著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者李政道先生的一句名言来结束这次分享：“在宇宙中，地球和人类都是偶然的存在。但是正是由于宇宙中有地球和人类，我们这个宇宙才变得如此美丽、如此有科学精神与人文情怀。” 以宇宙大爆炸为开端，张杰院士带领现场700余名怀揣科创热爱的青少年“穿越”138亿年的时空之旅，梳理了物质的起源与演化过程，鼓励他们永葆“天问“精神，怀抱梦想又脚踏实地，为实现中华民族伟大复兴的中国梦贡献青春力量。