大连育明高中建于一九九八年秋,是大连市教育局直属的公办的省级重点高中,省级示范高中,辽宁省特色高中实验学校,自主招生百强学校,中国百强中学。作为50多所一流高校的优秀生源基地,育明高中是求学圣地,英才摇篮。
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【卓越育明人】王一:原始标准时钟或揭示宇宙起源的秘密

日期:2016-06-02


王一:

●1998年,进入大连育明高中学习

●2001年,在中国科学技术大学教改试点班读物理专业

●2005年,进入中国科学院理论物理研究所硕博连读,提前1年拿到博士学位

●2009年,进入加拿大麦吉尔大学从事博士后研究

●2012年,进入日本东京大学从事博士后研究

●201310月,进入英国剑桥大学担任霍金高级学者

现任香港科技大学物理系助理教授

最近研究

香港科技大学和哈佛大学科学家发现探测极早期宇宙演化历史的方案有助了解宇宙起源

香港科技大学和哈佛-史密松天体物理中心的科学家发现一种在观测上区分不同极早期宇宙理论的方法。研究结果已被宇宙学和天体粒子物理学学术期刊接纳。


早于约一个世纪前,科学家已经确立宇宙正在膨涨。但就极早期的宇宙而言,它的演化一直是科学家们争论的议题。目前,最流行的极早期宇宙理论是暴涨理论。暴涨理论认为极早期宇宙经历过一次快速膨涨的过程。另外,一些科学家也提出了快速收缩、缓慢收缩、静态以及缓慢膨涨等不同的宇宙学理论。


直至目前为止,科学界还未有准确的办法从观测上区别这些不同的理论,因为不知道极早期宇宙的不同阶段到底对应甚么时间,于是,科学家不知道极早期宇宙到底是在膨涨,还是收缩。

香港科技大学物理系助理教授王一,及其研究伙伴:哈佛-史密松天体物理中心的陈新刚教授和Mohammad Hossein Namjoo提出,极早期宇宙中存在各种质量很重的粒子,而根据量子力学,他们运用这些粒子作为度量极早期宇宙时间的标准时钟。有了时序,就知道极早期宇宙不同阶段的先后顺序,进而重建极早期宇宙的膨涨或者收缩的历史。


他们的研究工作提出了标签极早期宇宙不同阶段的方法,按照这种新方法进行的观测好像是拍摄一出电影,按照时间的顺序向我们揭示宇宙的起源。


王一教授表示:「透过观测重粒子的震荡信号,我们可以知道极早期宇宙的密度涨落是甚么时候产生的。在不久的将来,我们希望在宇宙学观测中发现极早期宇宙的演化规律,解开千古之谜。

成长历程:

育明学子王一研究宇宙与霍金共事

仰望星空,深呼吸。夜风吹动剑桥大学的苹果树,月光投射的斑驳光影拂在人脸上。那是一个中国青年,他在沉思宇宙诞生之初的奥秘。他叫王一,毕业于大连市育明高中,现在剑桥大学史蒂芬·霍金理论宇宙学中心担任霍金高级学者一职。他的思绪总是处于时空交错之中,从渺小的地球到广袤的宇宙,从英伦风情的剑河到让他魂牵梦萦的大连……他走在人类科学极限的最前沿,但王一始终未曾忘却,在东方滨海城市大连求学的经历,影响了他的一生。

                剑桥请他来研究宇宙奥秘

  在剑桥大学理论宇宙学中心,31岁的王一是仅有的两名霍金高级学者之一。理论宇宙学中心由活着的爱因斯坦”——英国著名物理学家史蒂芬·霍金创立,走在人类科学极限的最前沿。 20136月,在日本东京大学从事博士后研究的王一接到剑桥大学邀请后,于当年10月加入剑桥,成为理论宇宙学中心的高级博士后研究员。

  王一的研究方向为早期宇宙。宇宙已经有140亿岁了,宇宙诞生’3分钟后的事情,我们都已经清楚了。但宇宙诞生3分钟内处于什么状态,世界各学术机构还在研究。王一举例说,宇宙出生需要一个种子,但这个种子是啥样子,需要科学去解密。只有把这些东西搞清楚,才能还原宇宙诞生的整个过程。

  搞这种看不见、摸不着的研究,需要在理论计算的基础上,结合观测和探测的结果,最终给出结论。不过,这种研究是漫长而艰苦的。一个新的发现想获得国际学界的认可,需要排除争议拿出信服的求证过程。在此过程中,压力时刻背负在王一略显削瘦的肩膀上。压力主要有两方面,一是他要在自己所从事的工作领域有所建树,二是在人类探索自然现象的路途上,他想做出更多的贡献。


                     跟霍金教授聊引力波

  在理论宇宙学中心,霍金学者比普通博士后研究员待遇更好,也没有课业任务。平时,王一主要的工作是以研究为主,在探索中学习和提高。

  作为人类有史以来最伟大的科学家之一,霍金教授在理论宇宙学中心有着无可比拟的影响力。让王一钦佩不已的是,这位饱受病痛折磨的7旬老人,即便早已过了退休的年龄,却还在孜孜不倦地工作着。霍金教授的办公室就在王一的隔壁。只要霍金教授没有外出讲学,霍金教授一准儿会出现在办公室,带领3个团队搞科研。只要有学术报告会,霍金教授也会铁定出席,敬业精神让王一深受感动。

  在走廊里,王一经常能看到,护士轻手轻脚推着轮椅,送罹患卢伽雷氏症(渐冻人症)的霍金教授去办公室。今年3月,美国科学家宣布发现原初引力波穿越婴儿宇宙留下的印记,这是宇宙刚刚诞生时急剧膨胀的首个直接证据。引力波的发现可以让科学家第一次看到宇宙是怎样形成的,从而搞清宇宙诞生之谜。此发现如被证实,将可以跻身过去25年最重要的宇宙学发现之列,有望获得诺贝尔奖。王一获知这一消息后,恰好在走廊里遇见了霍金教授。他激动地上前,把消息告诉给了霍金教授。霍金费力地用拟声器跟王一聊了起来,“r=0.2.”霍金教授直接点出了发现的关键参数,说明他已知悉这一重大发现。很多教授退休以后,就不大关心学术了,霍金教授绝对是个例外。王一说,他从霍金教授身上,学到了做人做事的态度。

                            爱刨根问底出名堂

  能够在世界级的知识殿堂里跟随大师级的导师从事科研,王一所取得的成就远非同龄人所企及。而这所有的一切,都与大连这座东方滨海城市分不开。

  王一不认为,自己是那种聪明透顶的人,但他凡事都喜欢刨根问底。王一说,在高中写周记时,他曾讨论过人生的意义。记得当时情绪有些消极,大体内容是,我们只不过是宇宙中一个小星球上渺小的生命罢了。亿万年前我们还不存在,天道依旧有常。无论亿万年后我们是否还会存在,时光同样流转。人类在宇宙中处于什么地位?人类个体的生命,意义又在哪里?

  从事理论物理与宇宙学方面的研究工作,可以说到了问题的根源上,成了王一追求学术成就的动力之一。此外,王一选择这个研究方向,也是受到了博士生导师的影响。王一在中国科学院理论物理研究所读博士时,导师曾建议他,将来最好能从事理论物理与宇宙学研究。

 学习经验

                 学会弥补短处发挥特长

  王一说,学习中,弥补短处和发挥特长都非常重要。

决定考试成绩的往往不是特长科目有多么接近满分,而是比较差的科目的分数过低。王一说,对于短处,不要逃避也不要惧怕,应虚心向老师同学请教,从心底追求改变。另外,拓展视野非常重要。如果不局限于课本和大纲,而去了解一些学科相关有趣的东西,可能会从根本上改变自己对这些学科的认识,就是开窍了

  至于发挥特长,不仅在竞赛中可以取得好成绩,更重要的是,大学学习以及工作中,需要的都是专长。在高中有特长学科,有助于报考填报志愿,以及大学时能尽快找到自己喜欢的方向。选择一个自己擅长,并且感兴趣的工作非常重要,因为工作会陪伴人一生。而了解并挖掘自己的专长,无疑对选择工作有所帮助。

  另外,能力比死记硬背更重要。学习中值得多花时间吃透基本概念,做到融会贯通。不要把所有时间花在分辨题型和记忆针对题型的解法而忽视了基本概念。打好基础,就会发现大多数题型都是不需要的。

               大连求学  两位大连恩师影响他一生

        “在大连读高中的经历,足以影响我一生。特别是两位恩师的教导,他们传授的物理思维让我受用至今。王一说,在育明高中读书时,他感受最大的就是电梯效应。在一个优秀的集体中,集体在进步,个人也会随之提升。

  王一口中的两位恩师,分别是马成富老师和张启超老师,两位都是物理老师。王一至今清楚记得,读高一时,马成富老师曾告诫他,要善于把物理思想融入到生活当中去,而不要具体去记题型,要把根本的东西(物理概念和物理图像)把握好,成绩自然会提高。遗憾的是,王一从育明高中毕业后,马成富老师不幸病逝,这让王一心中难过不已。高二分班后,张启超老师曾经辅导我参加物理竞赛。王一说,张老师不仅耐心细致地给他讲题,更从生活方面关心他,这让王一心里很温暖。因为,王一是锦州人,独自在大连求学,生活上多有不便。当时,育明高中的老师们在学习、生活方面对王一进行额外的关照。所有的细节,王一都铭记在心。我想,我比多数同学更努力一些。不过,说实话,一直在追赶,始终无法超越。有一些同学的成绩,总是比我好。王一说,这是一段很宝贵的人生经历,健康地竞争,需要放下妒忌,放开眼界。不是在小圈子里争第一,而是在大环境中求领先。这个道理说起来容易做起来难。我在高中开始明白这个道理,并且在此后的人生中受益匪浅。

从研究物理中感悟人生   心怀宇宙天地宽

  研究物理学,改变了王一对生命意义的看法。仰望,我们宏大不过星空;细分,我们基础不过原子。可是,生命的意义并不在于我们是最宏大,或是最基本。而在于我们的存在本身。王一说,他信奉心怀宇宙天地宽的人生哲学。王一说,我们的身体乃至思想可以还原到原子和它们的运动,我们的道德准则可以还原到物竞天择,适者生存。可是,我们的存在,基于我们的体魄和心底道德准则的存在,本身的伟大并不因为是否能够被还原而增减。善待我们的身体,维护我们心中的道德,生命就有了方向。生命意义的全貌必是更伟大,更精彩。

                                                                                           半岛晨报


附最新论文英文版:

 HKUST-Harvard Scientists Discover Ways toClock the Beginning of the Universe

Scientistsfrom HKUST and Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics discovered a methodto observationally distinguish different theories of how the universe firstbegan at its very early stage. The findings were accepted by the Journal ofCosmology and Astroparticle Physics.

 

Theexpansion of our current universe has been established for almost a century.However, concerning much earlier stages of our universe as how it began hasalways been a topic of contention among scientists. The most widely-acceptedtheory of the primordial universe is cosmic inflation, during which the universewas expanding at an extremely fast and mounting rate. On the other hand, thereare also contending theories which believe that our infant stage universe wasfast contracting, slowly contracting, static or slowly expanding.

 

Whileit is known that the above scenarios of how the early stage universe began allexist, there has not been a clear way to distinguish those scenarios fromobservations. Without a chronological way to label the primordial stages of theuniverse, scientists could not know whether the primordial universe wasexpanding or contracting.

 

ProfYi Wang, Assistant Professor of HKUST’s Department of Physics and hiscollaborators Prof Xingang Chen and Mohammad Hossein Namjoo from theHarvard-Smithsonian Center for Astrophysics note that some heavy particles thatare known existing at the birth of the universe can be used as standard clocks;and with the time reference set by the clocks, the primordial stages of theuniverse can be labeled with time and thus the expansion or contraction historyof the primordial universe can be reconstructed.

 

Theresearch paper proposes that the time of every primordial era can be labeled,such that new observations shall be like a movie, which shows in time order howour universe comes from.

 

    “Fromobserving the oscillation of the massive particles, we are able to reconstructwhen fluctuations are created in the primordial universe,” says Prof Wang.“Soon, we may be able to verify the evolutionary history towards how ouruniverse was created, which has remained a myth for so long.”

 
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