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宇宙為何各個方向都一樣?天文學家科普“宇宙學原理”

今天是國際天文館日, 以“儂好!天文館”為主題的2017國際天文館日主題活動在上海科技館舉行。 充氣式球幕電影、“天之文”論壇、設計“自己的外星人”……上海天文館(上海科技館分館)建設指揮部推出一系列活動, 吸引了眾多市民參與。

“科學小講臺”引導孩子們設計“自己的外星人”。

國際天文館日于1995年起源於義大利, 得到歐洲其他國家天文館的積極回應。 隨著美國、澳大利亞等國天文館加入, 國際天文館日得到了廣泛認可。 如今, 國際天文館協會將每年三月的第二個星期日定為國際天文館日。 其目標是向公眾宣傳天文館的工作和意義, 增進國際天文館協作, 使公眾認識到對太空的探索和對天文學的瞭解是受益終身的活動。

活動現場最吸引人的是一個直徑6米的充氣式球幕, 用來展示璀璨星空和放映天文科普影片。 在星空展示環節, 呈現在觀眾頭頂的是城市夜空很難見到的繁星點點。

天文專家用鐳射筆, 告訴大家北斗七星在哪裡, 獵戶座、人馬座等星座所在位置。 孩子們看了都大呼過癮。 上海天文館建設指揮部展示部部長林清介紹, 正在臨港地區建造的上海天文館, 將設置比這個球幕大得多的光學天象廳, 能夠逼真地模擬星空, 還會力爭做到真人講解, 與觀眾進行互動, 讓遊客喜歡上天文。 如今, 城市光污染比較嚴重, 即便在一些農村地區, 浩瀚銀河也看不到了。 在這種情況下, 上海天文館天象廳的科普價值將得到充分體現。

遊客排隊觀看球幕電影。

在科技館報告廳, “天之文”論壇邀請到中科院上海天文臺研究員沈世銀, 為聽眾講解宇宙學原理。 這個原理又名哥白尼原理, 一言蔽之, 即“宇宙在大尺度上是均勻而且各向同性的”。 形象地講, 我們在大洋裡乘船, 往四周望去, 發現都是茫茫一片海洋, 就可以說:“海洋是均勻而且各向同性的”。 與之類似, 我們通過天文望遠鏡對宇宙各個方向進行觀測, 發現都是一片浩瀚星空,

沒有明顯的區別特徵。 “在整個宇宙中, 沒有中心。 也可以說, 任何地方都是中心。 ”沈世銀說。

宇宙學原理看似簡單, 卻是過去500多年內, 一代代科學家不斷探索才得出的結論。 在古代歐洲, 人們認為地球是宇宙的中心。 到了16世紀, 哥白尼發現太陽才是中心。 此後, 赫歇爾發現, 太陽只是銀河系中的一顆普通恒星, 但他認為太陽處於銀河系的中心。 到了20世紀, 沙普利通過觀測到的球狀星團, 指出太陽並非銀河系的中心。 1920年, 美國科學院發生了一場“大爭論”:沙普利認為, 天文望遠鏡觀測到的許多星雲都在銀河系內;柯帝士則認為, 這些星雲都在銀河系外, 宇宙中有大量類似銀河系的星系。 事實證明, 柯帝士是對的, 銀河系也只是宇宙中的滄海一粟,

整個宇宙是均勻而且各向同性的。

沈世銀告訴聽眾, 由於天文觀測發現系外行星大量存在, 所以地球幾乎沒有特殊性, 但仍有一點目前是特殊的, 那就是這個星球存在生命。 DNA分子結構發現者法蘭西斯·克裡克坦言:“一個擁有我們現在所有知識的誠實的人也只能說, 在某種意義上, 生命的起源在目前看來幾乎是一個奇跡, 因為必須滿足太多條件才能使其發生。 ”沈世銀說, 如果地球生命不是特殊的, 那麼銀河系中就會存在大量生命, 而且其中一部分智慧生命的文明程度, 必然高於人類。 這樣一來, 就產生了“費米悖論”:我們為何還沒有發現外星人?對於“費米悖論”, 有很多解釋。 其中一個解釋是, 地球出現生命是宇宙中的特殊現象。在這個問題上,宇宙學原理失效了,取而代之的是人擇原理:存在許多宇宙演化模型,人類生存在其中一個宇宙模型中。假如我們不是身處當前這個模型,那麼就不會產生我們。

如果你覺得“天之文”論壇的內容不適合兒童,那麼可以讓他們來到“科學小講臺”。科學老師帶領3歲至12歲的孩子讀天文繪本,做手工藝術品,設計“自己的外星人”,玩得不亦樂乎。上海天文館建設指揮部展示教育主管施韡表示:“今天的國際天文館日主題活動好似一個小型天文嘉年華,遊客在這裡看到的、聽到的、玩到的,將來都會在上海天文館出現,而且毫無疑問,屆時會更加精彩紛呈。”

文/俞陶然

地球出現生命是宇宙中的特殊現象。在這個問題上,宇宙學原理失效了,取而代之的是人擇原理:存在許多宇宙演化模型,人類生存在其中一個宇宙模型中。假如我們不是身處當前這個模型,那麼就不會產生我們。

如果你覺得“天之文”論壇的內容不適合兒童,那麼可以讓他們來到“科學小講臺”。科學老師帶領3歲至12歲的孩子讀天文繪本,做手工藝術品,設計“自己的外星人”,玩得不亦樂乎。上海天文館建設指揮部展示教育主管施韡表示:“今天的國際天文館日主題活動好似一個小型天文嘉年華,遊客在這裡看到的、聽到的、玩到的,將來都會在上海天文館出現,而且毫無疑問,屆時會更加精彩紛呈。”

文/俞陶然

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