恒星的华丽诞生恒星的华丽诞生中国数字科技馆百家号主控面板上各仪表盘的读数飞快地跳动着，“纵深”号飞船正安静又平稳地穿行于太空中。在李珂的操作下，此刻它正赶往下一个目的地。舷窗外一片漆黑，趁着大自然昼夜交替之际，李珂一边小心操控着飞船，一边向文雪介绍恒星下一阶段的演化过程。“上次我告诉过你，在万有引力的作用下，原始星际物质云团需要几亿年的时间才能形成‘蚕茧’。在这个过程中，‘蚕茧’由于自身引力作用不断收缩，内部会越来越炽热，直至变成一个高热、紧密的原始恒星核……”“等等 ,”文雪打断李珂的话，不解地问 ,“你刚才说‘蚕茧’会不断收缩？那是不是周围的物质会向‘蚕茧’靠近？”“没错！其他物质会向‘蚕茧’的核心靠近，当物质越堆越多，直达某一临界值时，神奇的事情便会发生。”李珂搓了搓手掌，正准备继续说，突然飞船的智能语音提示响了起来 ：“已到达目的地，等待下一指令。”李珂将飞船驾驶模式调为自动驾驶后，带着文雪来到舷窗边。窗外的景象已经发生了变化，此时的飞船似乎正置身于一片浓雾中，视野的正中央，一个小球体正发着暗弱的红光。“快看，这就是恒星演化第三阶段的典型形态—金牛座 T 型变星！”李珂跑到控制台前，手指飞快地操作起来，屏幕上立刻出现了一堆密密麻麻的数字。“文雪，你知道吗，我们眼前的这颗原始恒星核，它的重量是太阳的 1.5 倍，体积是太阳的 1 000 倍，核心温度有 100 万摄氏度！现在你还担心它不能产生足够的温度和压力来形成核聚变反应吗？”李珂兴奋地大声说道。“哇！一大片云雾状的星际物质云团最终被‘挤压’成这样一个小球，并产生剧烈的核聚变反应，简直太不可思议了！现在它就是一颗年轻的恒星了！不过—”文雪眨巴着大眼睛（这是她思考时的习惯动作），慢慢地说，“为么在核聚变反应发生后，万有引力就不再继续挤压年轻的恒星，让它变得更小呢？”“这是因为核聚变反应让恒星内部出现了一股对抗力量—辐射压。它和万有引力之间互相比拼，最终互相妥协，形成一种平衡状态，这样原始恒星的大小基本就固定下来，然后就像太阳一样发光发热了。”“原来是这样啊！那围绕在原始恒星周围的一圈圈同心圆又是什么呢？”在李珂的眼中，文雪就是个“问题女孩”，她总是随时随地就提出问题。“你观察仔细，又擅于思考，难怪你的学习成绩那么好呢！是这样的，虽然大部分物质都会落到原始恒星核上，但仍有一小部分被‘甩’到了外层轨道，于是就形成了你看到的环状尘埃云带。慢慢地，这些被‘甩’出去的气体和尘埃会互相吸引，最终形成行星、行星的卫星、彗星等。所以说，在我们的太阳系以外，还有着千亿个绚丽的世界呢！”“跟你一起出来玩真有意思，既开眼界又学知识！接下来我们要去哪里呢？”唉，幸亏文雪不会操控飞船，要不然她肯定早就取代李珂的工作了，哈哈！本文来自《小百科》本文由百家号作者上传并发布，百家号仅提供信息发布平台。文章仅代表作者个人观点，不代表百度立场。未经作者许可，不得转载。中国数字科技馆百家号最近更新：简介:国家级公益性科普服务平台相关文章宇宙简史，够简够震撼…
“盘古开天辟地”
中国古代最早的宇宙观出自于此
天地混沌如鸡子
盘古生其中
万八千岁、天地开辟
阳清为天、阴浊为地
盘古在其中
神于天、圣于地
◤围绕北落师门的圆盘状宇宙尘埃云
关于宇宙的起源与演化
古代先哲们
早已对此深深思索
◤19世纪法国木刻插图
而近代先哲
从提出假设
到创立理论
◤宇宙大爆炸理论
进而观测星宿
全新定义了宇宙
◤平行宇宙想象图
万物皆空、独有奇点
只存在一个神奇的点
奇点(singularity)
在造物主眼里
它或许就是一颗“炮竹”
◤类星体3C-273宿主星系的可见光照片
一、第一秒钟
（距今137.99±0.21亿年）
宇宙大爆炸
调皮的造物主
引燃了这颗“炮竹”
发生了宇宙大爆炸
时间开始产生
空间开始膨胀
密度和温度随之下降
于是产生了宇宙
10-46-10-36秒
大一统时期
宇宙处于无穷小时期
宇宙温度冷却至1032度
(10后面32个0)
重力开始分离出来
支撑宇宙运作
10-36-10-32秒
从原子的大小
至柚子的大小
同时产生引力波和密度波
（夸克、胶子、电子）
形成炙热的电离气体
（原始汤）
◤鹰星云“创生之柱”@NASA
宇宙温度冷却至1028度
光以光子游走在电离气体中
◤光子模型图
10-12-10-6秒
电磁力开始出现
夸克粒子开始激情拥抱
暗物质（微中子）开始形成
宇宙温度降至1015度
夸克-强子转换发生
形成复合粒子强子和重子
重子由三个夸克组成
常见的重子是质子和中子
宇宙温度降至109度
相当于太阳核心温度的70倍
◤重子模型
二、光子时期
光子时期开始
宇宙由辐射的光子主导
普通的粒子与光子藕合
电子和正电子相关湮灭
暗物质粒子构建暗物质晕
电子和质子阻碍光子的发射
宇宙变成超级炙热的烟雾
◤珊瑚星云@NASA
质子和中子形成最初的原子核
开始爆发核聚变
生成锂、氘和氦元素
◤宇宙演化阶段简图
注释：1948年，美籍俄裔物理学家伽莫夫与其学生阿尔菲首次提出早期宇宙发生核反应的猜想。
核聚变暂停
开始形成最初的物质
包含75%的氢和25%的氦
自由电子开始散射光
◤天鹅星云大型氢气泡
物质主导宇宙
由氢和氦组成的分子云
开始引起重力坍缩
◤蔷薇星云含8%氦气
三、黑暗时期
宇宙经历37万年的冷却
温度下降至3000度
宇宙充满分子云
像浓雾一样
黑暗时期开始
光子无法穿透
不断被散射
释放成为宇宙微波背景
宇宙开始生成重元素
奠定复杂物质组成的元素基础
宇宙终于闪现一丝亮光
第一颗恒星产生
后续恒星开始闪耀登场
这些恒星缺乏金属元素
生命周期相当短暂
犹如暗夜中的烟花
随着电离作用加剧
光子被质子和电子散射
宇宙再度变得不透明
◤HD 140283照片
第一个大尺度的天体
原星系和类星体开始形成
随着早期恒星的“燃烧”
产生了碳、氧、硅、铁等元素
◤麒麟座红巨星
类星体MACS0647-JD形成
这是目前距离地球最远星系
距离地球约133亿光年
◤ 类星体MACS0647-JD照片
四、宇宙复兴
可见光开始主导宇宙
黑暗时期结束
银河系初具规模
◤欧洲南方天文台拍摄的360度全景的
银河系最古老的恒星诞生
◤HE 想象图
早期宇宙演化出星族III
在其形成几百万年后
其核心坍塌收缩成黑洞
黑洞有时候喷射两束亮光
生成最古老的伽玛射线暴
◤GRB 090423想象图
横穿宇宙131亿年后
被美国雨燕卫星观测到
◤雨燕卫星想象图
注：GRB 090423是一个伽玛射线暴，在2009年4月23日世界标准时07:55:19，美国的雨燕卫星探测到了一次遥远的伽玛射线暴发，这次事件距离地球131亿光年，发生在宇宙大爆炸之后约6.3亿年的宇宙的诞生初期，证实巨型恒星的诞生（和死亡）在非常早期的宇宙确实发生过。
形成球状星团
银河系中星系开始增多
◤NGC 4594星系影像-哈勃望远镜
在万有引力的作用下
星系间开始相互吸引融合
同时产生大量的恒星
球状星团开始形成
◤NGC 6723 照片-哈勃望远镜
生成巨大星系
一个比银河系大5倍
质量超过100倍的星系形成
◤GN-108036影像-斯皮策望远镜（上）
哈勃望远镜（下）
银河系形成M13星团
距离太阳2.7万光年
半径不到150光年
聚集近100万颗恒星
数量众多的恒星
引起天文学家和科幻作家的兴趣
探究是否存在智慧生命的可能
◤梅西尔13照片-哈勃望远镜
五、大局已定
宇宙已形成上千万个星系
奠定了现今宇宙的格架
◤ 哈勃超深空域合成图
注：哈勃超深空域合成图，是哈勃望远镜多台相机于年拍摄的大量图像合成而得，共包含1万个星系，此图像显示的空间范围极小，相当于从20米开外看一张邮票，空间太大、人类太小。
宇宙大爆炸的证据
宇宙非常接近现今的状态
空间中漂浮着无数星系
星系中充满着星系云
部分光线被星系云吸收
激发星系云的中CO分子
在宇宙中留下永久的印记
科学家估算光线被吸收时间
估算CO分子处于那种激发状态
进而估算宇宙当时的温度
比现今宇宙温度的高三倍
这是宇宙大爆炸的力证
◤NGC 6357发射星云
宇宙星系频繁碰撞
生成巨量恒星
释放出所有天然元素
◤ NGC 1569星云正在形成恒星
宇宙星系融合碰撞
形成一个半径20万光年
质量约1万亿倍太阳质量
形成向内收缩的圆盘状天体
外围是星系的旋臂结构
◤梅西耶74星系旋臂结构影像
◤哈勃望远镜拍摄到不同侧面的
旋臂结构影像
注：几乎在同一时刻，银河系和其他星系都经历相似的演化过程，形成星系盘。
肉眼可见的爆发
宇宙每天有100万颗恒星
坍陷收缩、喷射出强光
每天喷射出1000束强光
其中仅有1束强光抵达地球
天文学家每天可观察到1-2束
其中一颗巨大恒星核心坍陷
喷射出一道强光射向地球
◤GRB 080319B想象图
历经75亿年抵达地球
人们用肉眼亦可观察到
这次射线暴也是人类有史以来
观测到宇宙最明亮天体的纪录
◤GRB 080319B影像
注释：GRB 080319B是一个曾于牧夫座发生的伽玛射线暴，于2008年3月19日（06:12 UTC）为雨燕卫星所侦测到。它值得注意的地方，在于刷新了人类肉眼可见最远天体的纪录，其视星等最亮达5.8等，肉眼理论可见时间维持了约半分钟。
两个相邻的星系
由于引力场的作用
相关吸引融合在一起
发生星系碰撞
生成巨量恒星
形成仙女座大星云
◤触须星系碰撞示意图
神秘的暗能量
随着宇宙能量的消耗
宇宙暴胀速度放缓
神秘的暗能量大展拳脚
成为当时宇宙的主要构成
诱发宇宙膨胀再次加速
◤仙女座星系
◤黑洞扭曲时空合成图@Daily Overvie
太阳系诞生
银河系中心2.7万光年处
某个星际云在这里漂浮着
突然受到超新星爆炸的影响
这个星际云向内部坍陷
形成一个原始球状体
进一步收缩成原恒星
核心温度升高至发生核聚变
原始太阳诞生了
◤国际空间站划过太阳@NASA
星际云外围的尘埃颗粒
由于引力场的作用
开始形成八大行星和卫星
◤太阳系八大行星
由于巨行星木星的影响
火星和木星之间
原始星尘碰撞剧烈
未能形成新的行星
形成小行星带
◤CubeSat卫星探索深空示意图@NASA
◤司琴星影像@Rosetta
“新月初生”
一颗火星大小的行星
撞击地球、形成月球
◤月球形成模式图
◤96万公里俯瞰地球与月球合成图
受引力场的作用
一颗向土星移动的卫星解体
卫星中的冰块碎裂成无数块
围绕土星形成土星环
◤土星环影像-太阳光线从正面照入
◤土星环影像-太阳光线从左侧照入
◤土星和土卫六影像@Cassini
太阳系外围的小天体
在巨行星和附近恒星的吸引下
◤小行星带和奥尔特云示意图
散布在5个天文单位外
形成奥尔特云
◤螺旋星云影像
注：天文单位（Astronomical Unit），是一个长度的单位，指的是太阳到地球的平均距离。奥尔特云是一个彗星库，拥有超过1万亿颗彗星。
行星大轰炸
太阳系四颗巨行星形成后
（木星/土星/天王星/海王星）
由于引力的作用发生迁移
木星向内侧小幅度迁移
土星/天王星/海王星
向外侧大幅度迁移
太阳系外围的部分小天体
进入到太阳系内侧
剧烈撞击类地行星及月球
（水星/金星/地球/火星）
留下了巨大的陨石坑
◤水星表面陨石坑影像图
◤水星地势图
◤水星北极陨石坑影像图
◤金星影像@NASA
◤火星影像@NASA
◤月球影像@NASA
◤ 月球地势图-可见众多陨石坑
海王星形成后
向太阳系外围运移
途中捕获一颗矮行星
称为海王星的卫星
史称“海卫一”
◤ 海卫一（左）、海王星（右）
太阳（右上）
◤ 海卫一影像
注：海卫一是环绕海王星运行的卫星中最大的一颗，它也是太阳系中最冷的天体之一，具有复杂的地质历史和一个相对来说比较年轻的表面。1846年10月10日威廉·拉塞尔（William Lassell）发现了海卫一（这是海王星被发现后第17天）。拉塞尔以为他还发现了海王星的一个环。
奥林帕斯山
火星开始爆发火山溢流
持续超过30亿年
形成最高的山脉
奥林帕斯山
海拔超过21000米
当属太阳系第一高峰
距今1.4亿年前再次喷发
◤奧林帕斯山
宇宙深处形成一个星系团
质量约为几千亿倍太阳质量
分布着众多暗物质（蓝色区域）
将其背后的星系扭曲成拱形
◤Abell 1689影像
注释：阿贝尔1689是位于室女座的一个星系团，它是已知最大的星系团之一，并且有着重力透镜的效应，扭曲了在它背后星系的影像。它与地球的距离大约是22亿光年。
银河系距银心2.7万光年处
众多恒星快速生成
留下一串彼此吸引的疏散星团
这些恒星距地球不到100光年
在天空勾勒出引人注目的星座
“北斗七星”
注：北斗七星之名始见于汉代纬书《春秋运斗枢》：“第一天枢，第二天璇，第三天机，第四天权，第五玉衡，第六开阳，第七瑶光。第一至第四为魁，第五至第七为标，合而为斗。”。其他古代文明都认为这个星座的星象是一只熊（古代埃及称为公牛的左脚）。在希腊神话中，宙斯为了使美丽的仙女卡利斯托逃脱天后赫拉的忌妒，把她变成了一只熊。但赫拉仍然穷追不舍，命令狩猎女神阿耳忒弥斯射杀这只熊，宙斯不得已把大熊提升为天上的星座。
宇宙中两大星系碰撞融合
生成的引力控制了两个黑洞
两个黑洞开始跳起“双人舞”
相互围绕呈螺旋状运动
同时产生大量引力波
◤ 阿贝尔400星系团合成图像
注：阿贝尔（Abell）400星系团的合成图像。粉色部分为射电辐射，是两个黑洞相互纠缠生成的辐射；蓝色部分为高温气团的X射线。
小行星撞击
（位于火星和木星之间）
两颗较大个体相互碰撞
形成巴普提斯蒂娜族行星
◤小行星带
注：在2007年9月，美国科罗拉多州美国西南研究院的研究人员通过电脑模拟计算结果，小行星298可能是一颗在1亿6千万年前因与较小天体碰撞而被摧毁的母小行星(直径170km)的最大残骸，此次事件也造成了巴普提斯蒂娜族(Baptistina family)的行星诞生。
第谷环形山
碰撞形成的碎片之一
在1.09亿年前
形成第谷环形山
（直径85公里）
◤第谷环形山
在6500万年前
另一碎片撞击墨西哥湾
形成希克苏鲁伯陨石坑
（直径180公里）
造成地球恐龙的灭绝
数个超新星连续爆炸
在星际云中生成超级气泡
气泡中粒子被加速
其中一些粒子抵达地球
◤NGC602图像
注释：NGC 602 是水蛇座（小麦哲伦星云）的一个弥散星云，那里存在能加速粒子的激波。
1000万年前
一个小型冰封天体
在海王星外围轨道运转
受内侧巨行星的影响
被拉入一个倾斜的轨道
◤哈雷彗星运转轨道模式图@NASA
变成彗星接近地球
是为“哈雷彗星”
◤ 哈雷彗星@NASA/
注释：哈雷彗星（1P/Halley）是著名的短周期彗星，每隔75-76年就能从地球上看见，英国天文学家爱德蒙·哈雷最先使用开普勒第三定律估算出他的周期，遂命名为“哈雷彗星”，其下一次回归将在2061年。
黑洞吞噬恒星
双星系统中
一颗较大的恒星坍缩成黑洞
黑洞开始捕获伴星的物质
形成一个X射线源
命名为“天鹅座X-1”
◤黑洞吞噬恒星效果图
16.8万年前
大麦哲伦星系中一颗恒星
（Sanduleak-69°202）
内核坍缩形成致密中子核心
中子核膨胀产生巨大激波
横扫光环内的所有物质
1987年2月24日抵达地球
◤SN 1987A
超新星爆炸
是人类历史记录中
最明亮的超新星爆炸事件
地球上人们普遍观测到
公元1006年5月1日
SN 1006残骸
注：根据《宋史》卷56和卷461记载，这颗恒星在1006年5月1日出现在氐宿西侧（豺狼座西侧，即半人马座东边1度）的地方。爆炸时的视大小超过弦月，亮到在晚上可以照射出物体的影子。在埃及、伊拉克、日本、瑞士都有这颗“客星”的观测纪录，甚至北美洲可能也有。
银河系船底座
最大质量恒星之一
内核产生巨大的压力
释放出强烈的光线
预计在1万年后
它将爆炸成为一颗极超新星
恒星进入演化末期
内核坍缩引发强烈爆炸
冲击周边整个星幔
产生一种丝状结构
人们于19世纪观测到
命名为“蟹状星云”
公元1990年
人类发射哈勃太空望远镜
距离地面约600公里的服役
其2.4米的主镜观测深空
◤哈勃望远镜
公元1995年
首次发现系外行星
◤开普勒186f想象图
公元2015年
两个巨型黑洞
在遥远的宇宙合并
（13亿光年之外）
产生强烈的引力波
被科学家首次探测到
证实了爱因斯坦提出
广义相对论关于黑洞的预言
◤ 黑洞合并想象图
公元2018年1月2日
旅行者1号距离太阳
是距离地球最远的人造物体
着实让人类觉得渺小
总是心有多大
天地亦有多广
◤DSCOVR卫星观测月球经过地球@NASA
我们要做的是
念天地之悠悠
独无畏而前行
——END——
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今日搜狐热点2111 条评论分享收藏感谢收起太阳是如何形成的？太阳有多大了？
太阳自诞生到现在已过去五十亿年了．那么太阳是如何形成的呢? 在宇宙中, 存在着许多星际弥漫物质．密度较大的地方就象一团团云块, 因此被称为星际云．
太阳就是由星际云形成的．在星际云中, 由于万有引力的作用, 它要发生收缩, 同时, 分子和原子的热运动会产生膨胀压力．在质量较大、温度不太高的情况下, 万有引力大于膨胀压力, 于是星际云在自吸作用下收缩．起初, 星际云收缩很快．由于引力势能转化为热运动的动能, 温度升高．当密度增大时,云内出现涡流,因而出现自转．同时周围物质仍不断向中心聚集．
随着太阳的不断增大,中心温度和密度不断增加,并通过对流方式把能量传出来．当中心温度达到一万度,表面温度二、三千度时,就发出红光、形成原始太阳．太阳刚成为一颗恒星,体积比现在大得多,辐射的总能量也大几倍．太阳成为恒星后收缩过程变慢,当中心温度达一千多万度时,太阳中就开始发生强烈的聚变反应,释放出巨大的能量．由于温度极高,膨胀压力与万有引力达到平衡,这时太阳就达到了稳定阶段．现在太阳就处在稳定阶段的中期．
现在的太阳有五十亿岁了哦，但他还是的中年。太阳还能活多久呢？
请继续关注多妈开讲。
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每天一个百科故事，满足小朋友的好奇心。
听故事，学知识，玩游戏。
【多妈开讲】已经录制了500多期了哦。
500期节目听完，你肯定是知识小达人了。
还想听什么样的故事，可以告诉多妈，多妈每天都在录节目哦。
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今日搜狐热点微刊丨这是今年看过最好的演讲：科学的价值
近日，中国科学院院士、中科院量子信息与量子科技创新研究院院长、中国科学技术大学常务副校长潘建伟做客清华经管学院毕业典礼，并以“科学的价值”为主题发表演讲。
在演讲中，潘建伟从自己的个人经历出发，阐释了科学和科学研究对个人和社会的重大意义。同时，他还对中国科研的发展现状提出了自己的看法。
演讲非常精彩，被不少读者评价为“今年听过最好的演讲”，为潘院士的天下、家国情怀感动。
潘建伟做清华经管学院2018毕业典礼演讲
科学的价值
——清华经管学院2018毕业典礼演讲
清华经管学院2018届毕业班的同学们，老师们，朋友们：
非常荣幸受钱颖一院长的邀请，来参加今天的毕业典礼，向同学们表示祝贺！荣幸之余，我也诚惶诚恐，因为本人从事的是物理研究，并不懂经济管理，今天到底应该说些什么呢？
后来我想，中国科大的很多毕业生，原本是物理、数学专业的，转行经济、金融后都很成功，这给了我不小的信心；而且，由于偶然的原因，我研究过Black-Scholes期权定价模型，发现里面用到了类似分子布朗运动的Ito积分。当时我觉得这个模型很妙，大胆断言这一工作应该得诺贝尔奖，果不其然。
既然自然科学与经济、金融有如此紧密的联系，我又觉得自己的鉴赏力还不错，所以今天我大胆地来到这里，希望同大家交流和分享一下自己人生的感悟，谈一谈科学的价值。
科学对于个人的价值
说到科学的价值，我并不想介绍一些艰深的原理，告诉你某个定理、定律多么厉害。在我看来，科学的首要价值，对于个人而言，在于它是赖以达到内心宁静的最可靠途径。
为什么这么说？内心宁静的最大敌人，其实就是恐惧和忧虑。人为什么会感到恐惧、忧虑？皆源于未知，找不到自己的归宿。所以人始以来，我们就一直在追问“我们从哪里来？到哪里去？”
我的童年是在农村度过的。我仍然记得，一个晚上我母亲带我到邻村去看电影，看完电影回来的路上，天特别黑。我很害怕，因为传说这条路上有鬼，会出来抓人。我母亲就给我讲，不用害怕，人死了会重新去投胎，哪怕万一被鬼给抓了，也没什么关系。我当时感到特别安慰，哦，原来是这样子，人是可以永生的！
其实，在科学发展到一定程度之前，对于宇宙起源、人类归宿等大问题，我们只能在宗教的范畴来解决。有一段时间，我特别希望搞清楚，为什么基督教会得到如此广泛的喜爱和接受，尤其在西方；我专门去读了《圣经》，并没有真正搞明白。后来，偶然看了一本书，美国作家房龙写的《圣经的故事》，我开始明白了。当时的社会分“奴隶”、“平民”和“贵族”等几个阶层，奴隶就是奴隶，平民就是平民，贵族就是贵族。于是，奴隶就以为因为自己是奴隶，永远不如贵族，被欺压是命中注定的。
可是，《圣经》却告诉你：其实我们所有的人都是平等的，不管你是贫贱富贵，黑人白人，我们都是兄弟，都是上帝的子民，宇宙万物和人类都是由上帝创造的！这样一来，你就会觉得我们在这个世界上并不是孤零零的，这个世界是有秩序的，有上帝在关怀着我们；而且，因为信奉上帝，人死后还可以进入天堂，你心里就会感到特别的平和安宁。正因为此，爱因斯坦在少年时代深深地信仰宗教。但在他12岁那年，他的这种信仰突然中止了，由于读了通俗的科学书籍，他很快明白《圣经》里的故事有许多不可能是真实的。
随着科学的发展，到了上个世纪，相对论和量子力学的诞生，终于从现实上而不仅仅是从精神上解释了宇宙的起源和演化，当然也包括我们人类。相对论和量子力学告诉我们，在大概一百几十亿年前，由于量子涨落，一个“奇点”发生了爆炸，“炸”出了时间、空间和构成万物的基本粒子。
最初宇宙中只有氢和氦两种元素，在引力的作用下聚集在一起，形成了第一代恒星。恒星在核聚变的过程中逐渐形成碳、氧、铁等各种更重的元素；当核聚变的原料耗尽后，恒星由于抵抗不了引力而坍塌，发生剧烈的爆炸，这一过程中形成了重金属元素。有这些重元素才有了能够形成行星和生命的物质，最终在大约45亿年前形成了地球，又通过亿万年的进化才有了我们人类。所以在座诸位身上的每一个原子，都是来源于许多亿年前某颗恒星的爆炸。
那么，大家是否觉得，宇宙演化出人类这样的智慧生命已是殊为不易，而芸芸众生之中大家又能相遇，该是多么大的缘分！所以，爱护这个世界，珍惜你身边的人和事，这也是科学能够告诉我们的。
我们现在可以体会到，在宇宙面前，人类确实是非常的渺小；但人类又是伟大的，以人类脆弱的个体，居然还可以仰望星空，去窥探宇宙的奥秘。有人认为，科学的价值体现在现实世界，它可以让我们生活得更好，但对于精神的启示，就不如宗教了。但是我觉得并非如此。
面对浩瀚的宇宙，人们自当心存敬畏；但人类又并非仅仅只能敬畏。在自然界的规律面前，所有人都是平等的，不会因为你地位的高低和财富的多寡而改变；而自然界的规律更是可以被理解和掌握的，认识自然、改造自然，正是人类作为万物之灵的标志。这种自豪感，是宗教所不能给予的。所以，爱因斯坦在放弃了宗教的天堂后，又找到了另一个“天堂”，他说：“在我们身外有一个巨大的世界，它离开我们人类而独立存在，它在我们面前是一个永恒的谜。对这个世界的凝视深思，就像得到解放一样吸引着我们。通向这个天堂的道路，并不像通向宗教天堂那样舒坦和诱人，但它已经证明是可以信赖的。”
同样，大家终于能够明白，科学已经使人类登上了万物之灵的顶峰，所以人降生在这个世上，总要做点什么，让这个世界更加美好；但又不能强求，自然的规律无法改变，再怎么强求，人类对于自然界而言仍然是渺小的。
其实回想起来，我自己一路走来，确实是有意无意地在践行这样的原则。我小的时候，生活在一个非常和睦的家庭，父母的感情非常融洽。我至今仍然记得，一个夏天的晚上，一家人围坐在一盏小小的煤油灯旁，父亲给我释讲《聊斋》的故事，母亲在一旁倾听，一幅温馨的场景。
在这种温馨的环境下，父母对我的要求也很宽容。我喜欢放学后把作业带到山上去写，父母也不会把我抓回家去。高中毕业后考大学，我记得当时有过犹豫，本来我是可以保送到一所著名大学学习经济管理的——我曾有机会成为大家的同行，当然这样的话就不知道是否还有机会被钱院长邀请来到这里了——但我又非常喜欢物理，在跟我父母亲散步的时候我说，我想报考物理专业，又怕学物理养不活家人。我父母说，没关系，我们都有退休工资，按照你自己的兴趣来就可以了。所以那时候我忽然发现，排除了功利的想法，抉择其实很简单，只要遵从自己的内心就好。
后来我到欧洲留学，接着又继续在欧洲搞合作研究。有一年春天，我在奥地利维也纳的实验做完了，本该尽快赶到德国海德堡去筹建自己的实验室，可我很留恋在多瑙河边采摘荠菜的那一份惬意，担心到海德堡就再也采不了荠菜了，于是就在维也纳多待了一段时间。结果，在海德堡的实验计划被延后了，后续的一个重要实验被别人先做了出来。当时，我感到有些懊恼，尤其是后来我发现在海德堡的内卡河边其实也有荠菜。
但是，我很快就释然了：工作是做不完的，这个实验未能如愿，下个实验再努力就是了，没有必要给自己施加那么大压力，相对悠闲一点，回到实验室的效率反而会更高。我非常喜欢德国哲学家叔本华的一句话：人可以做他想做的，但不能要他想要的。科学研究其实正是如此，你费了大把力气，可能什么也发现不了；有的猜想可能一辈子都验证不了；也有可能像我刚刚讲的那样，努力了半天，结果被别人捷足先登了，但是探索和努力的过程本身，已经是科学带来的最大乐趣.
我想说的是，从容不迫的环境，其实是更加重要的。现在中国的学生，真的很辛苦，但是辛苦的目的是什么呢？不应该把求知变成了解难题、考高分，上好学校也不应该仅仅为了以后能够找一个好工作。这种外在的、功利的氛围，会让青少年变得越来越现实，难以静下心去钻研。
有一次，我到阿尔卑斯山脉的一个大峡谷去旅行，在当地乡村碰到一位80多岁、坐轮椅的老太太。她了解到我是从事量子隐形传态研究的时候，脱口而出：“我知道你的研究工作，我读过你们在《自然》上发表的论文，我尽力了，但是没看懂。”一个坐轮椅的老太太，可能生活都无法自理，但仍然保持着对科学的兴趣，这样一种文化氛围真是滋生大师、滋生深层次发现的极好土壤。
说了这么多，我想表达的科学或教育的价值，其实早在将近100年前梁启超先生就已经告诉我们了。他说，为什么要上大学？他认为，教育应分为知育、情育、意育三方面，知育要教到人不惑，情育要教到人不忧，意育要教到人不惧。那么我们现在来看，其实科学正是达到不惑、不忧、不惧的最好方法。
科学对于社会的价值
以上我讲的是科学对于个人的价值。接下来，我想谈一谈科学对于社会的价值。大家也许会说，“科学技术是第一生产力”，早就知道的。但我想说的是，科学对于社会的价值，可能更重要地是在观念的变革上。
大家知道，人类物质文明的迅速发展始于近代，大约是在16世纪。那么近代以前的漫长岁月里，为什么发展这么缓慢呢？虽然这涉及到多个因素，但观念的束缚无疑是相当重要的原因：面对自然界不敢甚至不愿去探究其背后的根源，反而认为一切都是上天的意志。
近代以来的科学发现逐渐改变了这一切，尤其是1687年牛顿发表了巨著《自然哲学的数学原理》，将一切力学规律都统一为一个简单的公式F=ma，再结合万有引力定律，人们忽然发现，原来神圣星辰的运行，居然都是可以计算的！观念的改变带来的是思想的解放，思想的解放带来了生产力的解放，直接导致了以蒸汽机为代表的第一次产业变革，而英国在这次变革中成为了世界的头号强国。
后来到了19世纪，在法拉第发现电磁感应效应等的基础上，麦克斯维尔在1864年建立了电动力学，将一切光、电、磁的现象都统一为一个方程组。至此，人们能够亲身体会到的绝大多数现象都可以得到科学的解释，科学终于战胜了迷信，而随之而来的，是以电力技术为代表的第二次产业变革，德国和美国在这次变革中相继成为世界强国。
那么，经典物理学已经如此的成功了，是不是一切问题都可以解释了呢？其实经典物理学自身就蕴含着一个巨大的哲学困境，只要学习了高中物理就可以想到，不知道大家有没有去思考过。牛顿力学告诉我们，只要确定了粒子的初始状态，按照力学的方程一算，所有粒子未来的运动状态原则上都是可以精确预言的。
那么，构成世界甚至人类本身的原子、分子，它们在未来的运动状态，是否也是早已预知的呢？一切事件，包括今天的典礼，都是在宇宙大爆炸时就已经确定好的吗？这种观念上的冲击显然是巨大的：原来就算科学已经如此发达，人们努力了半天，结果还是回到宿命论。所以当时就有几位科学家自杀了，说我不相信宿命，我今天就要自己决定一下命运。当然，后来的科学发现表明，其实他们完全没必要自杀，人一定拥有主观能动性，如同霍金所说：即使是相信一切都是上天注定的人，在过马路时也会左右看，以免被车撞到。
那么如何打破这种机械决定论？这还要归功于量子力学。在日常生活中，一只猫要么是“活”，要么是“死”，只能是这两种状态之一。而在在量子力学所描述的微观世界里，这只猫不仅可以处于“活”或“死”两种状态之一，还可以同时处于“活”和“死”的叠加状态。
量子叠加告诉我们，一只猫到底是“活”还是“死”原理上无法预先得知，而是依赖于通过何种方式去观察它。更确切地说，量子客体的状态会被测量所影响，因此量子力学立即带来了一种革命性的观念：观测者的行为可以影响体系的演化！这种更加积极的观念，终于使人们意识到，微观粒子的运动规律完全不同于经典物体，人们大可不必纠结于是否是决定论了；而对像电子这样的微观粒子规律的深入认识，最终催生了现代信息技术，导致了第三次产业变革，在这个过程中，日本抓住了机会成为了工业强国。
遗憾的是，由于历史的原因，这三次产业变革，我们国家都没有占到先机。我1996年在中国科大理论物理专业硕士毕业，在系统地学习了量子力学的理论之后，非常希望能够在实验上加以验证。但在当时，我国在这个领域的基础比较薄弱，尤其在实验条件上相比发达国家差距很大，所以我选择了出国留学。
我在德国工作时，我家楼下有个卖菜的铺子，大概只有二十几个平米。平时，我们买菜做饭都很方便，但是有一天忽然发现那个店铺关了门，告示上写着店主去旅游度假三周。在中国，我们印象中的菜农，应该是过着每天劳碌奔波的辛苦生活，但就是这样一个很普通的德国菜农，他每年却可以两次雷打不动去度假，我觉得这就是因为，在德国科学技术的高度发展已经真正地惠及大众了。所以我就想着，一定要把科学技术搞好，有一天能让我们国家的所有劳动者，也过上这样的生活。
很幸运，我回国开展工作时，正赶上了国家经济高速发展的时期。随着工作的推进，国家对量子信息的基础研究和应用基础研究也可以有较大强度的支持；我们也不负所托，终于在量子通信领域实现了国际领先。最近大家也一定很关注，美国在限制对我国的芯片出口，影响很大。
回过头来看我们在量子通信领域的发展历程，之所以能够做到领先，是因为在整个领域起步的阶段、暂时还看不到实用价值的阶段，我们就赶上了世界的先进水平，一步步积累下来，到今天量子通信已经进入了实用化阶段，如果别人再想要限制我们，就很难了。
但是，我们也决不可以一直乐观下去。美国作为当今最发达的科技强国，有一套非常完备的促进创新的体制，尤其是经济金融和科学技术的结合方面，有很多值得我们借鉴之处。就拿我们这个领域来说，企业的参与程度其实也非常高。像谷歌、IBM、微软、Intel这些巨头，都投入了大量人力物力开展量子计算研发。通用量子计算机的实现还比较遥远，我估计也许需要20到30年。这样一来，我国的金融界和企业界对量子计算的热情，就大不如美国。
我国现在的形势其实是很严峻的，因为在西方，资本一旦介入前沿研究，对创新活力的释放要远远超过我们这样主要依靠国家经费支持的模式。几年前，我打算将一位在美国留学的校友引进回来，开展超导量子计算的研发。本来一切都谈妥了，到了最后时刻他接到了谷歌的录用通知，年薪是我们能为他提供薪水的近7倍。所以在这里我特别呼吁，在座的诸位，今后都有可能成为国家经济金融领域的决策者和管理者，抑或是成功的商界精英；虽然大家并不直接从事科学研究，但通过经济金融的手段对科学进行支持，特别是对基础科学，于国于民都将是长期的福祉。
最后，我愿意引用诺贝尔物理学奖获得者康普顿的一句话：“科学赐予人类的最大礼物，是相信真理的力量。”大家之中，有的即将走出校园，面对更加精彩也更加复杂的社会，也有的将继续深造。愿这种力量能为大家带来乐观的心态、坚持的毅力，还有敏锐的眼光。再次祝贺大家顺利完成学业，迈向更加宽广的天地！
Science公布的125个宇宙级科学难题！
Science公布了125个最具挑战性的科学问题，在今后1／4个世纪的时间里，人们将致力于研究解决这些问题。这125个问题如下（前25个被认为是最重要的问题）：
本文由微信公众号“中科院物理所”（ID：cas-iop）选编自《Science》，首发于日。
1.宇宙由什么构成?
2.意识的生物学基础是什么?
3.为什么人类基因会如此之少?
4.遗传变异与人类健康的相关程度如何?
5.物理定律能否统一?
6.人类寿命到底可以延长多久?
7.是什么控制着器官再生?
8.皮肤细胞如何成为神经细胞?
9.单个体细胞怎样成为整株植物?
10.地球内部如何运行?
11.地球人类在宇宙中是否独一无二?
12.地球生命在何处产生、如何产生?
13.什么决定了物种的多样性?
14.什么基因的改变造就了独特的人类?
15.记忆如何存储和恢复?
16.人类合作行为如何发展?
17.怎样从海量生物数据中产生大的可视图片?
18.化学自组织的发展程度如何?
19.什么是传统计算的极限?
20.我们能否有选择地切断某些免疫反应?
21.量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?
22.能否研制出有效的HIV疫苗?
23.温室效应会使地球温度达到多高?
24.什么时间用什么能源可以替代石油?
25.地球到底能负担多少人口?
26.宇宙是否唯一?
27.是什么驱动宇宙膨胀?
28.第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生?
29.超高能宇宙射线来自何处?
30.是什么给类星体提供动力?
31.黑洞的本质是什么?
32.正物质为何多于反物质?
33.质子会衰减吗?
34.重力的本质是什么?
35.时间为何不同于其他维度?
36.是否存在比夸克更小的基本粒子?
37.中微子是其自己的反粒子吗?
38.是否有解释所有相关电子系统的统一理论?
39.人类能够制造最强的激光吗?
40.能否制造完美的光学透镜?
41.是否可能制造出室温下的磁性半导体?
42.什么是高温超导性之后的成对机制?
43.能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论?
44.是否存在稳定的高原子量元素?
45.固体中是否有超流动性?如果有，如何解释?
46.水的结构如何?
47.玻璃态物质的本质是什么?
48.是否存在合理化学合成的极限?
49.光电电池的最终效率如何?
50.核聚变将最终成为未来的能源吗?
51.驱动太阳磁周期的原因是什么?
52.行星怎样形成?
53.是什么引发了冰期?
54.使地球磁场逆转的原因是什么?
55.是否存在有助于预报的地震先兆?
56.太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?
57.自然界中手性原则的起源是什么?
58.能否预测蛋白质折叠?
59.人体中的蛋白质有多少存在方式?
60.蛋白质如何发现其作用对象?
61.细胞死亡有多少种形式?
62.是什么保持了细胞内的通行顺畅?
63.为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?
64.基因组中功能不同于RNA的角色是什么?
65.基因组中端粒和丝粒的作用是什么?
66.为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑?
67.基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?
68.新技术能使DNA测序的成本降低多少?
69.器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?
70.除了继承突变，基因组如何改变?
71.在胚胎期，不对称现象是如何确定的?
72.翼、鳍和面孔如何发育进化?
73.是什么引发了青春期?
74.干细胞是否位于所有肿瘤的中心?
75.肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?
76.肿瘤的控制比治愈是否更容易?
77.炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?
78.疯牛病会怎样发展?
79.脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病?
80.对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗?
81.为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿?
82.什么与有机体的生物钟同步?
83.迁徙生物怎样发现其迁移路线?
84.为什么要睡眠?
85.人类为什么会做梦?
86.语言学习为什么存在临界期?
87.信息素影响人类行为吗?
88.一般麻醉剂如何发挥作用?
89.导致精神分裂症的原因是什么?
90.引发孤独症的原因是什么?
91.阿兹海默症患者的生命能够延续多久?
92.致瘾的生物学基础是什么?
93.大脑如何建立道德观念?
94.通过计算机进行学习的极限是什么?
95.有多少个性源于遗传?
96.性别倾向的生物学根源是什么?
97.生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗?
98.地球上有多少物种? 99什么是物种?
100.横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生?
101.谁是世界的共同祖先?
102.植物的花朵如何进化?
103.植物怎样制造细胞壁?
104.如何控制植物生长?
105.为什么所有的植物不能免疫一切疾病?
106.外界压力环境下，植物的变异基础是什么?
107.是什么引起物质消失?
108.能否避免物种消亡?
109.一些恐龙为什么如此庞大?
110.生态系统对全球变暖的反应如何?
111.至今共有多少人种，他们之间有何关联?
112.是什么提升了现代人类的行为?
113.什么是人类文化的根源?
114.语言和音乐演化的根源是什么?
115.什么是人种，人种如何进化?
116.为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞?
117.政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响?
118.政治与经济自由密切相关吗?
119.为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败?
120.有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解?
121.霍奇闭链是代数闭链的和吗?
122.数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗?
123.庞加莱实验能否确定4维空间的球?
124.黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗?
125.对粒子物理标准模型的研究是否会停止在量子Yahg-Mills理论上?
【注：最后6个数学问题选自Clay数学研究所提出的新千年问题】
简单归纳统计这125个问题，其中涉及生命科学的问题占46%，关系宇宙和地球的问题占16%，与物质科学相关的问题占14%以上，认知科学问题占9%。其余问题分别涉及数学与计算机科学、政治与经济、能源、环境和人口等。
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来源：清华大学经济管理学院（ID：Tsinghuasem1984），原标题为《科学的价值——潘建伟清华经管学院2018毕业典礼演讲》，首发于日
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