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从苹果到引力波——中国科学院孙鑫院士做客杨浦“网上公益学堂——名师讲坛”

2018-6-19 0:00:00发布100次查看

  6月14日下午,“国际合成金属科技大会(icsm)”顾问委员、中国科学院院士、教育部前数理学部副主任、复旦大学教授孙鑫为全区初中学生作了题为《苹果-月亮-黑洞-引力波》的讲座,在主会场现场聆听讲座的是复旦二附中的学生。
孙院士主要从事低维凝聚物理、统计物理及表面物理理论等研究。他将凝聚态物理和高分子化学结合,研究有机光电功能材料机理,发现了高分子孤子交错模,共轭结构的成因等。1989年荣获中国科学院自然科学一等奖,1991年荣获国家自然科学三等奖,曾发表论文百余篇。
孙院士的讲座开宗明义,他通过讲述几个小故事帮助同学们初步理解和认识物理学中一些较深奥的名词、理论及其发展历程,希望同学们可以从故事中得到启迪。
  近期引力波的研究者获得了诺贝尔奖,孙院士为同学们讲述的第一个故事就是关于引力波。他从牛顿24岁因苹果落下发现万有引力讲起,到牛顿45岁完成《自然哲学的数学原理》清楚地解释了为什么苹果会因引力从树上掉下来,而月亮不会从天上掉下来,再讲到爱因斯坦从乘电梯的感觉中得到启发而提出了引力波,发现万有引力(体重)与运动的加速度有关,并于1915年提出广义相对论,即万有引力不是绝对不变的,相对于不同运动状态是不同的。孙院士进而通过列举生活中的实例帮助学生们增进理解:一个人如被关在电梯里,与外界隔绝,电梯上下来回升降时,此人会发现他受到的引力时大时小,不断波动。通过100多年的研究也证明了引力波的确存在。
  第二个小故事是关于“中子星”与“黑洞”。在挤压太强时,原子被压碎,电子被压进原子核,它们与带正电的质子中和,结果整体变成由中子组成的星球即为中子星。当巨大的引力超过了中子间的排斥力,中子星也被压垮,形成更小更密集的星球。引力是如此强大,光子也逃不出来,一团漆黑,变成“黑洞”。虽看不到黑洞,但其引力可被探测到。孙院士还指出科学家史蒂芬.霍金对黑洞研究作出了杰出贡献,但他的研究也仅给出了部分答案,因此这里将产生“新的物理学”,而这门新学问正有待青少年们今后继续探究和发现。
  孙院士通过生动有趣的故事为同学们深入浅出地阐释了引力波与黑洞的原理,学生们也在聆听中思考,对这些前沿科学知识产生了浓厚的兴趣,孙院士鼓励他们在青少年阶段努力学习,夯实基础,汲取“养分”,今后为科学事业的发展做出自己的贡献。
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