文档介绍：探索宇宙奥秘
张杰，上海交通大学校长，中国科学院院士，德国科学院院士，第三世界科学院院士，英国皇家工程院外籍院士，美国科学院外籍院士。中国共产党第十七届中央委员会候补委员，上海市十三届人大代表。1988年在中国科学院物理研究所获博士学位。1989年至1998年期间在英国牛津大学等国际著名教学、科研机构工作。1999年1月起任中国科学院物理研究所研究员、光物理重点实验室主任、副所长，2003年任中国科学院基础科学局局长，2006年11月至今任上海交通大学校长。张杰教授在X射线激光和强场物理研究领域享有很高的学术地位和国际声望，是新中国成立以来上海交通大学最年轻的校长。
今天我来，主要想给大家介绍大学精神，大学精神是由科学精神和人文精神组成的。我今天的报告从探索宇宙的奥秘讲起，实际上它是科学精神的重要组成部分，我想通过几个实例给大家讲一下在探索科学奥秘当中科学精神体现在什么地方，或许这样一种科学精神会对大家的一生产生重要影响。
宇宙的万物是非常复杂的，但是人类从一开始就努力地尝试着理解它。宇宙的万物，在我们看得到的一些自然现象的背后有规律性的东西，比如我们平常看到的岩石、沙粒以及月亮，它的背后实际上有一些根本的东西、根本的规律，把它们关联在一起。平常我们看到的自然界的风、水流，同样也有一些根本的东西把它们联系在一起。正是因为有了这样的好奇心，才使得人类发展的过程中有了一个动力，所以科学精神的基础就是好奇心，我希望大家记住这一点，这是我想和大家共享的第一个理念。
科学主要做什么事情呢？美国的大物理学家Fireman曾经讲过，组成这个世界运动物体的复杂排列，似乎有点像是天神们所下的一盘伟大的象棋，我们则是这盘棋的观众，我们除了当观众以外，还要努力地理解这盘象棋背后的规律。这个就是科学的追求。几个世纪以来，人们探索未知，逐渐形成了一些探索宇宙奥秘的科学方法。科学方法大体可以组成这样一个链条：首先是发现问题、提出问题，这个环节非常重要，而这也是我们中国的学生在训练中比较缺少的。所以我们一直在说创新能力是从什么地方来的，其实，创新能力的起点就是提出问题和发现问题的能力，他一旦发现了问题，并且想去解决问题的话，下面就要提出猜想，怎么去解决这个问题。接下来，要对这个猜想的可能结果进行预测，预测了以后开始实验，尽量去分析实验结果。这个链条就是我们探索宇宙奥秘的科学方法的链条。接下来，我就用几个实例，给大家介绍一下这个链条中的科学方法对于探究宇宙奥秘的根本的作用。
比如说，我们大家都敬仰牛顿，他看到了苹果往下掉，他就想苹果掉下来背后的原因是什么。提出了这个问题以后，就要大胆地去猜想，小心地去求证。提出了猜想，光停留在猜想这个阶段还不是科学，这个猜想必须是可以被验证的。比如霍金提出过一个猜想，就是一个看不见、摸不着、没有实体的飘在空中喷着没有热度的火的龙，这是在中国和西方的古代都有过的猜想。当然还有大量的例子，比如本杰明，他想到雷电，当时人们对电已经有了一定了解，假如说雷电要是电机组的话，他就可以用电瓶来收集，这就是一个猜想的逻辑结果以及区分不同的猜想。当然，归根结底，实验是验证猜想的最根本的方法，要让所有的实验结果都建立在一个共同的假设基础上，就是这个实验的设备工作起来必须是正常的。实验的结果并不等于猜想，它要再返回到猜想中去，实验结果要和猜想进行比较的话，就要更进一步讲解关系。接下来给大家讲三个案例，这三个案例是交通大学正在进行的对于三个奥秘的探索。在这个探索当中，大家可以看到，这和我刚才讲到的科学方法是一样的思路。
第一个案例，实验天体物理与太阳耀斑。
太阳是太阳系的核心，也是对地球影响力最大的星体，而太阳耀斑又是对地球和日地空间环境影响最大的天文现象。太阳耀斑在很早就已被观察到了，人们用一种黑玻璃能看到太阳表面，它不是平整的，不断地有一些火焰喷出来。实际上这些喷射出来的东西，就是一些高能的粒子得到加速，然后很多加速的粒子朝着地球的方向喷射。幸亏地球有磁场，所以当这些高能的粒子喷向地球的时候，能量稍微低一点的就被磁场屏蔽了。但是我们仍然可以在地球两极看到极光，那个极光就是太阳耀斑直接作用的结果。一次太阳耀斑释放的能量是巨大的，典型的可以释放10的26次方焦耳，这样的能量相当于100亿个氢弹。所以幸亏太阳离我们非常远，幸亏地球有磁场，否则太阳耀斑对于地球的影响将是灾难性的。
太阳耀斑是什么原因造成的？上个世纪60年代，人们就作了一个假设，认为太阳耀斑有各种各样的可能，其中一种可能是太阳表面磁场的重叠过程造成的。因为太阳表面像地球表面一样有磁场，太阳表面磁场强得多，当两个磁场的距离相对比较近的时候，它就有一定的概率，两个磁场合成一个，这时里面的磁能就会得到喷发。我