向极宏观拓展，打开认识宇宙新视野（新知·把握科学研究新趋势）

 

　　位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山区域的冷湖天文观测基地。
　　新华社记者 张 龙摄

 

 

　　在中国科学院高能物理研究所粒子天体中心，中国“极目”空间望远镜首席科学家熊少林检查望远镜运行状态。
　　新华社记者 金立旺摄

 

　　习近平总书记在全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上指出：“当前，新一轮科技革命和产业变革深入发展。科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界。”

　　历史经验表明，每一次科技革命都会带动生产力产生质的飞跃，对人类生产生活方式、经济社会发展产生重大影响。把握新一轮科技革命和产业变革重大机遇，了解和掌握科学研究的趋势和特征至关重要。

　　“科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力”，这“四极”的具体内涵是什么？将对科研工作带来哪些影响？本版今起推出“把握科学研究新趋势”系列报道，介绍相关领域的研究进展和发展方向。

　　——编  者 

　　

　　近日，中国科学院云南天文台研究团队通过高分辨率的磁流体动力学模拟，成功揭示了太阳低层大气中一种前所未有的快速磁重联现象。

　　磁重联在宇宙中极为普遍，对于解释宇宙中的各种磁能释放现象至关重要。此次新发现不仅揭示了太阳低层大气中快速磁重联的物理机制，获得与观测结果相近的极大磁重联速率，还为理解其他非完全电离环境中的磁能释放过程提供了新的视角。

　　对宇宙磁重联现象的研究是人类探索认识宏观宇宙奥秘的视角之一。近年来，随着科学技术不断发展，科学研究呈现出向极宏观拓展的趋势和特征。

　　“科学研究向极宏观拓展”的内涵是什么？有何重要意义？又会给科研工作带来哪些改变？记者采访了相关专家。

　　向更大的宇宙空间尺度和宇宙时间尺度迈进

　　爱因斯坦曾预言，未来科学的发展，无非是继续向宏观世界和微观世界进军。如今，宏观世界大至天体运行、星系演化、宇宙起源，微观世界小至基因编辑、粒子结构、量子调控，都是当今世界科技发展的最前沿。

　　什么是向极宏观拓展？“向极宏观拓展，实际上是研究对象的拓展，从地球延展到天体和宇宙。”中国科学技术发展战略研究院科技与经济社会发展研究所所长陈志说。

　　中国科学院科技战略咨询研究院院长潘教峰认为，宏观和微观是相对的，都是站在人类的视角去进行观察。极宏观更多可以从尺度概念上去理解，即向更大的宇宙空间尺度和宇宙时间尺度迈进。

　　自古以来，人类就对宇宙充满了好奇和向往。早在2000多年前，诗人屈原就在《天问》中对宇宙发出疑问：“天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？”天文望远镜发明后，人类逐步打开了科学认识、深入研究宇宙的大门。

　　潘教峰说：“射电望远镜的出现，让人类观测宇宙的尺度拓展到150亿光年左右的时空区域。如今，随着观测手段日益丰富、技术不断提高，对宇宙的研究也从定性描述发展到了精确时代，可以对宇宙物质组分的演化分布进行更精确的计算和分析。”

　　正如科学家所解释的，对宇宙的研究正向极宏观拓展。当前，宏观宇宙学的研究焦点主要是“两暗一黑三起源”。“‘两暗’是指暗物质、暗能量，‘一黑’是指黑洞，‘三起源’是指宇宙起源、天体起源和生命起源。”陈志说，这些方面一旦取得重大突破，将使人类对宇宙的认识实现新的重大飞跃，可能引发新的物理学革命。

　　把人类对客观物质世界的认识提升到前所未有的新高度

　　科学研究向极宏观拓展，一些基本科学问题正在孕育重大突破。随着观测技术手段的不断进步，人类对宇宙起源和演化、黑洞、暗物质与暗能量等的认知也越来越深入，把人类对客观物质世界的认识提升到前所未有的新高度。

　　比如，人类对黑洞的不断探索打开了宇宙和天体起源的新视野。黑洞是宇宙空间内存在的一种超高密度天体，即使光也无法逃脱它的引力束缚，仪器和肉眼都无法直接观测到。1964年，人类发现了第一颗恒星级黑洞。之后，科学家又陆续发现了更多的黑洞。