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张双南:火星没有生命 人类也无法和宇宙其它文明交流

2017-01-07 00:12:32 来源: 网易科学人
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“我们将最终确认我们的地球是太阳系中唯一存在生命的地方,但是同时,我们将在其它恒星周围的某些行星上发现低级生命,而这另外一些行星上发现高级文明曾经存在的证据,但是我们将发现这些行星上高级文明的存在时间都很短,因此我们将无法和宇宙中的任何其它文明交流。我们将最终发现,地球是人类的唯一家园,除了保护好地球,我们别无所依。”— —张双南 (网易科学人注)

序言:未来的世界,是科技在改变生活;未来的中国,科技在重塑增长。2017年伊始,网易科技联合“未来论坛”推出“十大顶尖科学家预言未来”系列策划,独家专访了人工智能、生命科学、物理学、天文学、化学等近十大领域最顶尖的华人科学家,倾听他们对未来的预言。在这些预言的背后,他们凭借着自己的深厚学识,发出对人类未来的期盼之声。

“十大顶级科学家预言未来”系列第五篇,专访中国科学院粒子天体物理重点实验室主任张双南。

他是谁:他是中国最杰出的天体物理学家之一,早年在美国NASA太空总署马歇尔飞行中心进行天体物理研究,31岁时在《自然》杂志发表论文,引起学界轰动;他与两位合作伙伴提出的测量"黑洞"自转的方法称为该领域最广为使用的方法之一;他是学者们眼中“通关满级的大神”另一方面,他亦是能写出“温柔的黑暗请带走我的一切哀愁”的诗人...他是中国科学院粒子天体物理重点实验室主任张双南。

预言:

第一,我们将会发现宇宙中大部分的黑洞的性质非常简单,靠近黑洞视界附近什么都没有;

第二,未来的观测将发现,所谓的暗物质并不是目前众多理论模型所描述的各种奇怪的粒子,而是宇宙早期所产生的量子黑洞通过霍金辐射最后留下来的一种微小天体,也就是黑洞的骨灰;

第三,暗能量是真空的某种未知性质的一种表现行为,背后有更加深刻的数学和物理,也许和量子纠缠现象有关系;

第四,我们对于“一黑和两暗”的出乎意料之外的新理解将会改变我们目前对于宇宙起源的认识;

第五,哈勃望远镜的替代者JWST将会发现宇宙早期的天体和我们的理解完全不同并且会发现新类型的天体,也许这些新类型的天体将提供我们今天宇宙中的有些天体的起源的新认识;

第六,我们将最终确认我们的地球是太阳系中唯一存在生命的地方我们将无法和宇宙中的任何其它文明交流当地球面临不可避免的毁灭的时候,人类唯一的出路就是星际移民。

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(保存、扫码本图,获得网易科技“十大顶级科学家预言未来”系列采访全文,或点击文末链接)

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作者:温泉

策划:杨霞清、王真

内容产品:郭浩、王真

到底有没有外星人?宇宙是如何起源的?黑洞究竟是什么?

这些一直牵引我们的问题,引爆了无数科幻小说的想象力。而在真实世界中,以这些问题为研究核心的正是——天体物理学。

天体物理学看似遥远,却与我们的生活密切相关。比如我们今天使用的全球卫星定位系统(GPS)的应用,就依赖于爱因斯坦的相对论。正是天体物理学对基础理论的一次次突破,刷新了我们对世界的认识,从而催生出颠覆性的科技革命。

未来,天体物理学还会产生哪些突破性进展,从而再一次改变世界?新年伊始,网易科技访问了世界著名天体物理学家张双南。

张双南31岁在世界知名科学期刊《自然》杂志发表论文,引起学界轰动。他与两位合作伙伴共同提出的测量黑洞自转的方法,目前是全世界黑洞研究领域常用的两个方法之一。他早年在美国NASA太空总署马歇尔飞行中心进行天体物理研究,后回国担任中国科学院粒子天体物理重点实验室主任。

他是“分答”上收听粉丝两万多的科学家,与公众一直保持着亲密的联系。在访谈中,他对未来天体物理学的发展做出了六个预言。他对自己的研究成果轻描淡写:“我个人不敢说这属于重大突破,只能说是我们认识自然规律和宇宙过程中的一个小进步吧。”却脑洞大开地谈论他希望与企业合作研发“审美机器人”。

在他眼中,科学不是苦行,而是一次欢乐之旅。他对问题的回答充满了幽默感,妙趣横生,因此,对于访谈的内容,我们几乎只字未改。

让我们跟随张双南先生,一起走进天体物理学的浩瀚星空~

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“充满意外的历史”

网易科技:测量黑洞自转的方法和发现黑洞高速自转的观测证据,是现代天体物理研究中的重大突破。这在未来将会给我们的生活带来怎样的改变?

张双南:这个成果对于理解宇宙中黑洞的形成和演化的确很重要,但是我个人不敢说这属于重大突破,只能说是我们认识自然规律和宇宙过程中的一个小进步吧。

我不知道这个成果未来是否会对我们的生活带来改变,因为宇宙中的黑洞毕竟和我们的生活没有直接的关系。

不过,人类预言未来的能力是比较差的,尤其是预言科学的发展对人类未来的影响几乎不可能。比如,100年前当相对论和量子理论开始诞生的时候,没有任何科学家预言到了我们今天几乎所有的现代技术都高度依赖这两个科学理论。科学最迷人也是最重要的地方就在于,不但未来科学的突破无法预料,就是现在的科学对未来的影响也是无法预料的。

如果一定要做预言的话,前两年的科幻电影《星际穿越》也许可以告诉我们测量而且发现高速自转的黑洞对我们未来的影响:高速自转的黑洞不但是验证我们的物理学理论的终极实验室,而是也可能是未来人类星际移民的一个去处,因为在那里物质到能量的转换效率极高,超越目前人类已知的所有能源,在那里,人类将无需再为能源产生矛盾甚至战争。

网易科技:您认为,天体物理学领域目前呈现出怎样的发展趋势?哪些领域会取得突破性进展?未来将如何影响我们的生活?

张双南:天体物理学的发展一直是充满意外的历史,在大多数情况下,是完全意外的新天文现象和天体的发现引导者这个学科的发展,事实上,在这个领域的研究所获得诺贝尔奖的绝大多数成果都是完全意外的成果甚至研究结果和原来的预测完全相反。因此,如果我做预言的话,我预言失败的可能性会远远大于成功的可能性,除非我只做谨小慎微的小预言,当然这样的预言真的没有什么意思。

既然如此,那就让我失败一次吧!

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我经常把当代天文学和天体物理的最重要研究问题归纳为“一黑两暗三起源“,也就是黑洞、暗物质和暗能量,宇宙起源、天体起源和地外生命起源。针对这些问题,我大胆做出下列6个预言。

第一,我们将会发现宇宙中大部分的黑洞的性质非常简单,靠近黑洞视界附近什么都没有,不但没有传统的经典黑洞理论认为被“冻结”在黑洞视界上的物质,而且也不存在有些重量级科学家所预言的“火墙”;

第二,未来的观测将发现,所谓的暗物质并不是目前众多理论模型所描述的各种奇怪的粒子,而是宇宙早期所产生的量子黑洞通过霍金辐射最后留下来的一种微小天体,也就是黑洞的骨灰;

第三,暗能量是真空的某种未知性质的一种表现行为,背后有更加深刻的数学和物理,也许和量子纠缠现象有关系;

第四,我们对于“一黑和两暗”的出乎意料之外的新理解将会改变我们目前对于宇宙起源的认识,毕竟“大爆炸”起源理论模型过于简单粗暴,我很难相信我们美丽的宇宙就是这么产生出来的;

第五,哈勃望远镜的替代者JWST将会发现宇宙早期的天体和我们的理解完全不同并且会发现新类型的天体,也许这些新类型的天体将提供我们今天宇宙中的有些天体的起源的新认识;

第六,我们将最终确认我们的地球是太阳系中唯一存在生命的地方,但是同时,我们将在其它恒星周围的某些行星上发现低级生命,而这另外一些行星上发现高级文明曾经存在的证据,但是我们将发现这些行星上高级文明的存在时间都很短,因此我们将无法和宇宙中的任何其它文明交流。我们将最终发现,地球是人类的唯一家园,除了保护好地球,我们别无所依。当地球面临不可避免的毁灭的时候,人类唯一的出路就是星际移民。

网易科技:未来,星际穿越有可能实现吗?

张双南:我觉得不能实现。要想星际旅行甚至移民,唯一的办法就是一步一个脚印地进一步理解宇宙、理解科学和发展技术。捷径是不存在的,投机取巧注定是要失败的。

我想研制“会审美的机器人”

网易科技:您在科学研究之外,还喜欢研究美学和写诗。为什么对美学和诗感兴趣?它们对您的帮助是什么?

张双南:对我来讲,美学研究也是科学研究,只不过是我的业余科学研究,不但不是“科学研究之外”,而且是我的持续时间最长花时间最多的科学研究。我做这个研究起初并没有什么目的,完全是职业病发作,也就是要刨根问底。

现有的美学理论无法回答美学的最基本也是最根本的问题,也就是我们如何审美、如何判断某个审美对象美不美?美学界对于两多年前苏格拉底提出的“美是什么?”这个问题的最普遍和最有共识的回答,仍然是苏格拉底的学生柏拉图的回答“美是难的!”,而对于为什么给出这个答案的解释竟然是,“美太难了!”。这就是答非所问和自圆其说,而科学研究就是要刨根问底,这就是我研究美学的动机。

我认为我成功了,因为我现在理解了我们如何审美以及我们如何判断某个审美对象美不美,而且通过这个历时三十多年的研究,我的美学理论不但经得起证实和证伪的严格检验,而且还揭示了传统美学的四大误区。尽管还没有得到美学界的认可,但是我个人认为我的美学研究成就远远高于我的黑洞研究成就。好在美学是我的业余研究,得到美学界的认可并不是我研究美学的动机,所以实际上对我几乎也没有影响。令我欣慰的是,几乎所有听过我的美学讲座的听众都高度认可我的美学理论。

我写诗更是没有任何动机和目的,就是表达感情和思维的一种手段。我把诗称为虚拟现实,因为诗给了我们另外一个维度,当我的精神状态处于一种激发态的时候,我就能够进入一个新的维度,在那个维度里,我就像在虚拟现实中一样,可以有完全不同的体验和表达,这个表达方式就是写诗。诗歌对于我就是生活的一个新维度,就是一个新的世界,通过作诗,我就进入了另外一个世界。

我研究美学和写诗的最初动机并不是要有任何现实的收获或者回报,完全是我的精神需求。但是通过我的美学讲座、文章和诗歌,我认识了很多不同的朋友,了解了很多不同的思想,这也许是最大的好处吧。由于我的美学研究已经到了定量化的程度(我把定量化的美学叫做“计量美学”),而且可以写出公式,所以未来完全可以造会审美的机器人来替我们做一些简单但是工作量比较大的审美工作,比如从海量的照片里挑出符合你的审美观的照片、按照你的审美观为你设计家居、为你选择下一个旅行的目的地并且安排旅行线路等等。我大胆预言这是人工智能的未来的一个新发展方向,希望有投资人和人工智能专家和我合作基于我的计量美学理论开发研制会审美的机器人。

网易科技:大多数人认为科学家是对某一领域研究非常精深,但是知识的广度却未必。但是您却是知识面非常广,科学家是如何成为知识面非常广博的人的?

张双南:这是误解!其实我认识的大多数优秀的科学家都有很广的知识面,我的知识面和他们相比就是沧海一栗。当然,由于精力所限,起步的时候大多数科学家都是努力在某一领域研究达到非常精深的程度。但是随着研究的深入,对科学方法的把握就会越来越自如,理解能力自然会得到很大的提升。因此,只要有兴趣,对不同方面的知识就能够有所掌握。但是毕竟隔行如隔山,真正能够理解透彻并且融会贯通的还是自己的专业领域。

网易科技:您是分答上收听量过万的科学家。为什么愿意加入分答来回答大家的问题?因为在大多数人想来,像您这样的科学家应该非常忙,可能没有时间来做这些事情。我们还注意到,您参加过很多科普类的活动,为什么如此重视科普?

张双南:其实我没有花很多时间做这些事情,做这些事情的主要目的就是不把自己完全封闭起来。实际上,由于我工作非常忙,除了吃饭、睡觉和上下班路上的时间,其它几乎所有的时间(包括周末和晚上)都用在工作上了,而科普活动差不多就是我唯一的业余活动了。由于定位为业余活动,所以科普工作不能影响我的正常科研工作是我的底线。除了认识了不少朋友,科普活动也让我对社会和公众有了真实的认识。此外,在回答各种问题以及和新朋友交流讨论的时候,我自己也得到了很大的提升,甚至还产生了新的科学研究的思路和灵感。当然,回报纳税人的支持、改变社会对科学的认识,以及提高公众(尤其是青年人)的科学素养,也是鞭策我做科普工作的动力。

预言者简介:

张双南,中国科学院高能物理研究所研究员,中国科学院粒子天体物理重点实验室主任。中国科学院大学教授、国家天文台兼职研究员、新疆天文台兼职研究员、国防科技大学兼职教授。

1984获清华大学学士学位。1989年获英国南安普敦大学博士学位。1989-1992美国宾西法尼亚大学博士后。其间,曾师从被誉为"中国的居里夫人"的著名物理学家何泽慧。

1989年年底,到美国国家航空航天局(NASA)太空总署马歇尔飞行中心进行天体物理研究。2002年全职回国。入选国家基金委杰青、教育部长江特聘教授、国家“千人计划”。获得赵九章优秀中青年科学奖、意大利Ferrara大学“哥白尼科学家奖”。研究领域为黑洞、中子星、宇宙学和空间天文。目前担任天宫二号空间实验室伽玛暴偏振实验和硬X射线调制望远镜天文卫星首席科学家。发表审稿论文两百多篇,引用六千多次。


未来论坛背景:未来论坛由科学界、教育界、互联网界、投资界领袖于2015年之初发起,商学跨界科学传播公益平台,是中国以民间资本激励科学突破的“推动人”。未来论坛至今已形成未来科学大奖、理解未来讲座、闭门耕研讨会和未来论坛年会等系列活动。微信号:Futureforum

点击网易科技“十大顶级科学家预言未来”系列采访全文

王真 本文来源:网易科学人 责任编辑:王真_NT5228
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