课堂内外

    我不是一位天文学家，但是巨大的宇宙带给我们很多奥秘以及探索的思想, 这些一直吸引着我。我的专业研究的是非常小的东西，在原子尺度上做一些工作，也就是大家熟知的量子力学。在准备这个天文学报告会的讲座时，我想讲一讲它们之间的关系。

    自然奥秘的探索主要依赖于两大工具，一个是哲学、另一个是科学。这两者分家在两三百年前，在此之前一般叫自然哲学，它不是今天意义上的科学。分家以后哲学仍然走自己的路，主要用思考和逻辑，科学则更多地用数学和实验，并通过技术改造现在的社会，是研究客观世界规律的主要工具。

    19世纪，科学技术的巨大威力充分爆发出来，到了20世纪更上了新台阶。20世纪，物理学主要是沿着两个方向发展：一个是原子内部，一个是宇宙天体。这两点怎么联系起来的呢？我想举两个例子。

    一是恒星的演化，它为20世纪天文物理学的发展奠定了基础。宇宙结构究竟是怎样？新的观察手段和研究方法对观测到的星体给出了进一步的解释，包括宇宙的形成。这里介绍一个早期非常著名的工作。20世纪前后，哈佛大学一个小组根据光谱对许多恒星做了一张图，指出图中显示的星体是其演化中的一个阶段，同时解决了一个长期以来一直困惑我们的问题，为什么这些星体会发光？太阳会发光？它们为什么出现在不同的演化阶段？

    后来著名天文学家爱丁顿教授利用量子力学的办法研究认为星体发光是核聚变的过程，是氢通过核聚变形成氦并放出能量。通过这种方法计算出太阳的寿命有几十亿年，他指出了星体也会有生和死，这是第一次有人谈到宇宙中的天体也会有生有死的概念，是非常了不起的一项工作。

    二是宇宙大膨胀，这是今天大家都知道的事情。早期一系列工作中，人们发现光源是往后退的，发光的物体在不断地远离我们。这个概念很有趣，但是这个结论是如何得到证明的呢？就是利用光谱学的研究成果。

    远处星体离开的速度可以达到光速的七分之一，这是很重要的发现。这可以表明，宇宙并不是固定的而是在不断膨胀。通过上面两个例子，我们不难看出，大到宇宙天文学的研究和小到原子尺度量子力学的研究，有很多共同的地方可以相互帮助促进。再比如，2010年在纽约举行的一个科学日，霍金与马友友团队同台，用音乐的形式一起演绎了宇宙星体的平行演化。其实各门学科之间是相互联系并相互支持的。不论是物理学家还是艺术家都试图理解周围的环境和宇宙的存在及变化，两者之间的相动使我们的理解更加深入。