宇宙的起源、演化与归宿——展望物理学新突破
李惕碚
2012年6月16日
[主讲人简介]
李惕碚，中国科学院高能物理研究所研究员，宇宙线与高能天体物理开放实验室学术委员会主任，清华大学教授，清华天体物理中心主任，1997年当选为中国科学院院士，主要从事宇宙线物理和高能天体物理方面的研究。在宇宙线和高能天体物理实验研究与数据分析等方面取得重要成果。在国内倡议和组织开拓了高能天体物理的实验研究。提出了银河系γ射线源的统计模型并获国际共识。建立了寻找超高能天体的计算公式，已成为宇宙线和高能天体物理数据分析的一个标准方法。
[核心内容]
对宇宙的认识，首先是牛顿建立了万有引力定律。但牛顿力学存在一些不太成功的地方，这使得物理学家要不断地提出新理论来描述万有引力。爱因斯坦在1907年到1915年用了将近十年的时间建立了新的理论，即“广义相对论”。爱因斯坦的广义相对论成为宇宙的构造结构解释由于在引力作用下的运动和结构的一个标准理论，可以把它叫做“标准模型”。不管牛顿也好，爱因斯坦也好，都只是用引力来构造、解释物体的运动，并且他们都企图解释整个宇宙结构和运动。但是如果只用引力，是不可能构造出一个稳定的系统。所以，不管是牛顿的万有引力，还是爱因斯坦的广义相对论都构造不出现在稳定的宇宙。第二点，爱因斯坦理论很重要的一个产物就是宇宙依然存在着很多黑洞，当然整个宇宙是在膨胀的，但是恒星或者星系最终还是要被吸引到一块的。虽然爱因斯坦这样的体系看起来非常完美，并且现在已经是物理学界几十年以来的标准模型，但它存在着一系列的问题。
对待这样一些问题，自然科学家的回答是“我们需要更多的科学实验和理论思维”，所以自然科学家的口号是“超越爱因斯坦”。很多国家已经付诸了行动。对于宇宙的探测有两个重要的新结果。一个是近几年来通过天文的望远镜观测发现的宇宙像哈勃所观测的那样不断在膨胀，而且它膨胀时在不断加速。另一个是是宇宙不是很均匀的。如果绝对均匀的话就产生不了我们现在看到的恒星、行星、星系这样有结构的宇宙。完全均匀分布的宇宙永远均匀下去，因为每一处的力量都完全互相平衡抵消掉了，它就不可能有结构的形成。所以要形成我们现在看到的宇宙结构，现在的万事万物包括人类、生物的诞生，那么宇宙必须是有一点点不均匀。
[经典语录]
物理学的突破往往和人的世界观、哲学观紧密联系，自然科学的结构性变革，是需要新的思想、新的观念，而这个观念和文化背景、宇宙观、世界观有密切联系。
