古往今来，人们从没有停止过对于浩瀚宇宙的探索。二十世纪以来宇宙学发展迅速，产生了宇宙大爆炸等理论。宇宙有哪些神奇之处，今年的诺贝尔物理学奖与宇宙学又有什么联系呢？

　　11月2日晚，中国科学院院士、天体物理学家陆��教授做客第285期孔目湖讲坛，带来了一场题为“宇宙学与今年的诺贝尔物理学奖”的讲座。讲座期间，陆�沤淌诖幼ㄒ档氖咏牵�为师生们讲解了宇宙的产生历程和宇宙学的发展历史，引发了听众们的探索之情。

（中科院院士　陆��　教授　/   摄影：熊叶）

　　初探宇宙演变历程：大爆炸理论

　　讲座伊始，陆�沤淌诮樯芩担�“宇宙在大尺度上可以看作是以星系作为分子的均匀气体”，这大大简化了原本十分复杂的宇宙学问题。早在300多年前由牛顿发现的力学体系无法完美地描述宇宙。直到1915年，爱因斯坦创建的广义相对论才为宇宙学提供了一个现代意义下的科学的研究框架。

　　1929年，哈勃发现星系的谱线红移与其距离之间大致是成比例的，这表明星系都在相互远离，奠定了宇宙膨胀理论的基础。1948年，Gamow认识到：将宇宙的膨胀进行时间反演，则可得出宇宙在过去曾处于一个密度和温度都极高的状态，这被看作是宇宙的诞生时期。Gamow的理论后来被称为“大爆炸”，大爆炸学说可以给出宇宙的极为丰富而且确定的物理内容，可以明确计算每时每刻宇宙物态的变化、各种物理过程的发生以及引起的各种观测特征。

　　接下来，陆�乓杂钪婺炅湮�38万年时的复合期为例进行了介绍。复合时代的辐射成为今天的约2.725K的微波背景辐射，它是宇宙中最完美的黑体辐射。1965年，Penzias和Wilson意外探测到宇宙微波背景辐射。1990年，COBE卫星得到了宇宙微波背景辐射十分理想的黑体辐射谱形。之后，WMAP卫星更加精细地测量了背景辐射的各向异性。“前面的两项研究不是最精确的，获得了诺贝尔奖，最后一个最精确却没有获得。”陆�旁菏刻傅剑�“诺贝尔奖不奖给最好的，但奖给最早的，最注重原创性。”

　　解读宇宙未知世界：暗物质与暗能量

　　在大爆炸宇宙学取得重大成果的过程中，科学家意识到，除了地球上熟知的重子物质以外，宇宙还应存在量更多而看不见的暗物质和暗能量。陆�欧直鸲园滴镏屎桶的芰康姆⑾旨捌湫灾式�行了解读。

　　其一，暗物质。人们用光度方法和力学方法测量了许多天体的质量，发现力学测定的质量总是比光度测定的要大得多，这表明确实存在大量暗物质。这种物质还能在星系形成过程中起重要作用，但要求暗物质粒子的速度小（质量大）。暗物质应当具有如下性质：没有电磁作用，具有万有引力作用，寿命长等等。迄今为止已经发现的数百种粒子中，还没有一种同时具有这些性质。

　　其二，暗能量。宇宙膨胀的观念确立以来，人们长期认为万有引力作用下的宇宙必然处于减速膨胀状态。上世纪90年代中后期，两个超新星研究小组对一批高红移的Ia型超新星做了仔细测量，发现这些Ia型超新星的亮度比原来预期的要暗。这意味着遥远的超新星寄主星系正在以越来越快的速度远离我们，也就是说，宇宙是在加速膨胀。在广义相对论框架内，为解释宇宙加速膨胀，研究人员引入具有负压强的暗能量。根据MWAP卫星5年的数据推算，当前宇宙中的暗能量组分占73%，暗物质组分占23%，普通物质仅占4%，由此可以想见宇宙学未来研究的重点就是目前未知的暗能量和暗物质。

　　展望宇宙学发展：精确宇宙论与“超越计划”

　　宇宙暗能量的发现是近年来宇宙学中最重要的进展，在这之前，宇宙学已经历了大爆炸宇宙学和暴胀宇宙学两个阶段。陆�沤驳剑�暗能量的发现使得宇宙学发展到了精确宇宙学的新阶段。暗物质和暗能量究竟为何物，具备哪些性质，没有人说得清楚。为了解决这个前沿大难题，国际上发起了一个名为“超越爱因斯坦”的计划。

　　另外，陆�呕毓肆怂氖�多年来天文领域荣获诺贝尔奖的光辉历程。自1967年以来，先后在9个年度、12个项目，有18人次荣获诺贝尔物理学奖。陆�沤栌醚钫衲�、李政道等著名科学家关于暗物质、暗能量研究的重要性的论断，展望了宇宙学研究的美好前景。其中杨振宁认为：“假如一个年轻人，他觉得自己一生的目的就是要做革命性的发展的话，他应该去学习天文物理学。”

　　讲座最后，陆�沤淌谀托南钢碌亟獯鹆耸ι�们对于暗物质、暗能量、黑洞等的疑问。