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研究宇宙起源對我們有什麼意義?

2019年01月28日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 2 ℃ 次

【ZefanChen的回答(108票)】:

單單對個體而言,研究宇宙學可能是為了填飽肚子(現在科研職業化太嚴重),或者是為了滿足自己的好奇心甚至是虛榮心,或者是為了一句諾言。

但我想這個問題並非意在討論個人,而是討論對整個人類的意義。我們研究宇宙學,還能夠得到資金,很多時候是因為大家相信這樣一句話:

「我確信終有一天會有回報」(來自《譯言精選-為什麼要探索宇宙》,我把文章完整摘錄在回答末尾,因為我覺得每個關心這個問題的人都應該讀這篇文章。)

《譯言精選-為什麼要探索宇宙》並不是非常切題的一篇文章,但這篇文章所講的道理,同樣適用於宇宙學。我們常常因為太過於專注自己的領域而錯怪別人,不理解甚至譴責別人。Mary Jucunda 說的:「目前地球上還有這麼多小孩子吃不上飯,他怎麼能捨得為遠在火星的項目花費數十億美元。」只需要把裡面的「火星項目」換成任何一個花錢的項目都是殺傷力很大的問題。

可是要知道,我們生活中有數不清的設備是從多年前的看起來毫無用處的理論研究發展、 改進來的,電力,無線電,汽油機,芯片等等。文末的引文中顯微鏡的例子放在這裡更為恰當。

不過我這像是廢話,很多人都明白這個道理。所以我下面就回答一下宇宙學可能會以何種方式影響未來人類的日常生活。

宇宙學,通常指的是 physical cosmology,是一門有些學科交叉的學科。我所見過的專業包括:

物理,天文,數學,集群計算,航空航天,精密測量和加工……

因為我是物理的,所以我只能片面的講從物理的角度出發,我們宇宙學能為大眾帶來什麼。

宇宙學所研究的內容,據我所知(其實拍腦門想的,不全面)目前主要集中在:

  1. 引力定律

  2. 宇宙形成和演化
  3. 基本粒子

關於第一點,宇宙學必定在我們發現一個更加好用的引力定律的過程中成為一個重要角色。有了更好的引力定律,我們不但可以解釋現象,還可以操縱/利用引力為我們服務。其中一個比較吸引人的就是曲率引擎。或許在將來我們發現引力的某些特點可以讓我們自由的穿梭於太空。另外一個,就是所謂的「反引力」,現在很多人認為引力是有兩面的,如果我們能夠把相斥的那一面拿出來,那豈不是也會有很大的用處。比如同樣可以拿來作為飛船的動力。我們可以去其他的星球,像《時間足夠你愛 (豆瓣)裡面的伍德羅那樣,成為一段傳奇。

而第二點,如果我們越來越瞭解宇宙的結構,我們可能會發現其他的智慧生物,可能會發現更加豐富的礦藏(鑽石星球什麼的),甚至那麼美妙的景觀也可以成為一個絕佳的旅遊之地。如果我們瞭解的宇宙的演化,那麼我們將來可能在一場終極浩劫中倖存下來。

第三點,可能跟第一點相關,但是不同。對基本粒子/基本場的深入瞭解可能是我們將來能源或者材料的突破口,或者更有可能的是,計算能力的突破口,比量子計算跟強大也說不準。

我是個很喜歡科幻的人,所以可能我說的這些都太離譜了。但是誰能保證裡面有些科幻的想法不會很快到來。

(我越寫越覺得無力了,大家還是看下面的文章吧。)

為什麼要探索宇宙

譯者:kelejiabing

1970年,贊比亞修女 Mary Jucunda 給 Ernst Stuhlinger 博士寫了一封信,他因在火星之旅工程中的原創性研究,成為 NASA(美國航空航天局)Marshall 太空航行中心的科學副總監。信中,Mary Jucunda 修女問道:目前地球上還有這麼多小孩子吃不上飯,他怎麼能捨得為遠在火星的項目花費數十億美元。

Stuhlinger 很快給Jucunda 修女回了信,同時還附帶了一張題為「升起的地球」的照片,這張標誌性的照片是宇航員 William Anders 於1968年在月球軌道上拍攝的(照片中可以看到月球的地面)。他這封真摯的回信隨後由 NASA 以《為什麼要探索宇宙》為標題發表。

親愛的Mary Jucunda修女:

每天,我都會收到很多類似的來信,但這封對我的觸動最深,因為它來自一顆慈悲的飽含探求精神的心靈。我會盡自己所能來回答你這個問題。

首先,請允許我向你以及你勇敢的姐妹們表達深深的敬意,你們獻身於人類最崇高的事業:幫助身處困境的同胞。

在來信中,你問我在目前地球上還有兒童由於飢餓面臨死亡威脅的情況下,為什麼還要花費數十億美元來進行飛向火星的航行。我清楚你肯定不希望這樣的答案:「哦,我之前不知道還有小孩子快餓死了,好吧,從現在開始,暫停所有的太空項目,直到孩子們都吃上飯再說。」事實上,早在人類的技術水平可以暢想火星之旅之前,我已經對兒童的饑荒問題有所瞭解。而且,同我很多朋友的看法一樣,我認為此時此刻,我們就應該開始通往月球、火星乃至其他行星的偉大探險。從長遠來看,相對於那些要麼只有年復一年的辯論和爭吵,要麼連妥協之後也遲遲無法落實的各種援助計劃來說,我甚至覺得探索太空的工程給更有助於解決人類目前所面臨的種種危機。

在詳細說明我們的太空項目如何幫助解決地面上的危機之前,我想先簡短講一個真實的故事。那是在400年前,德國某小鎮裡有一位伯爵。他是個心地善良的人,他將自己收入的一大部分捐給了鎮子上的窮人。這十分令人欽佩,因為中世紀時窮人很多,而且那時經常爆發席捲全國的瘟疫。一天,伯爵碰到了一個奇怪的人,他家中有一個工作台和一個小實驗室,他白天賣力工作,每天晚上的幾小時的時間專心進行研究。他把小玻璃片研磨成鏡片,然後把研磨好的鏡片裝到鏡筒裡,用此來觀察細小的物件。伯爵被這個前所未見的可以把東西放大觀察的小發明迷住了。他邀請這個怪人住到了他的城堡裡,作為伯爵的門客,此後他可以專心投入所有的時間來研究這些光學器件。

然而,鎮子上的人得知伯爵在這麼一個怪人和他那些無用的玩意兒上花費金錢之後,都很生氣。「我們還在受瘟疫的苦,」他們抱怨道,「而他卻為那個閒人和他沒用的愛好亂花錢!」伯爵聽到後不為所動。「我會盡可能地接濟大家,」他表示,「但我會繼續資助這個人和他的工作,我確信終有一天會有回報。」

果不其然,他的工作(以及同時期其他人的努力)贏來了豐厚的回報:顯微鏡。顯微鏡的發明給醫學帶來了前所未有的發展,由此展開的研究及其成果,消除了世界上大部分地區肆虐的瘟疫和其他一些傳染性疾病。

伯爵為支持這項研究發明所花費的金錢,其最終結果大大減輕了人類所遭受的苦難,這回報遠遠超過單純將這些錢用來救濟那些遭受瘟疫的人。

我們目前面臨類似的問題。美國總統的年度預算共有2000億美元,這些錢將用於醫療、教育、福利、城市建設、高速公路、交通運輸、海外援助、國防、環保、科技、農業以及其他多項國內外的工程。今年,預算中的1.6%將用於探索宇宙,這些花銷將用於阿波羅以計劃、其他一些涵蓋了天體物理學、深空天文學、空間生物學、行星探測工程、地球資源工程的小項目以及空間工程技術。為擔負這些太空項目的支出,平均每個年收入10,000美元的美國納稅人需要支付約30美元給太空,剩下的9,970美元則可用於一般生活開支、休閒娛樂、儲蓄、別的稅項等花銷。

也許你會問:「為什麼不從納稅人為太空支付的30美元裡抽出5美元或3美元或是1美元來救濟飢餓的兒童呢?」為了回答這個問題,我需要先簡單解釋一下我們國家的經濟是如何運行的,其他國家也是類似的情形。政府由幾個部門(如內政部、司法部、衛生部與公眾福利部、教育部、運輸部、國防部等)和幾個機構(國家科學基金會、國家航空航天局等)組成,這些部門和機構根據自己的職能制定相應的年度預算,並嚴格執行以應對國務委員會的監督,同時還要應付來自預算部門和總統對於其經濟效益的壓力。當資金最終由國會撥出後,將嚴格用於經預算批准的計劃中的項目。

顯然,NASA的預算中所包含的項目都是和航空航天有關的。未經國會批准的預算項目,是不會得到資金支持的,自然也不會被課稅,除非有其他部門的預算涵蓋了該項目,借此花掉沒有分配給太空項目的資金。由這段簡短的說明可以看出,要想援助飢餓的兒童,或在美國已有的對外援助項目上增加援助金額,需要首先由相關部門提出預算,然後由國會批准才行。

要問是否同意政府實施類似的政策,我個人的意見是絕對贊成。我完全不介意每年多付出一點點稅款來幫助飢餓的兒童,無論他們身在何處。

我相信我的朋友們也會持相同的態度。然而,事情並不是僅靠把去往火星航行的計劃取消就能輕易實現的。相對的,我甚至認為可以通過太空項目,來為緩解乃至最終解決地球上的貧窮和飢餓問題作出貢獻。解決飢餓問題的關鍵有兩部分:食物的生產和食物的發放。食物的生產所涉及的農業、畜牧業、漁業及其他大規模生產活動在世界上的一些地區高效高產,而在有的地區則產量嚴重不足。通過高科技手段,如灌溉管理,肥料的使用,天氣預報,產量評估,程序化種植,農田優選,作物的習性與耕作時間選擇,農作物調查及收割計劃,可以顯著提高土地的生產效率。

人造地球衛星無疑是改進這兩個關鍵問題最有力的工具。在遠離地面的運行軌道上,衛星能夠在很短的時間裡掃瞄大片的陸地,可以同時觀察計算農作物生長所需要的多項指標,土壤、旱情、雨雪天氣等等,並且可以將這些信息廣播至地面接收站以便做進一步處理。事實證明,配備有土地資源傳感器及相應的農業程序的人造衛星系統,即便是最簡單的型號,也能給農作物的年產量帶來數以十億美元計的提升。

如何將食品發放給需要的人則是另外一個全新的問題,關鍵不在於輪船的容量,而在於國際間的合作。小國統治者對於來自大國的大量食品的輸入會感到很困擾,他們害怕伴隨著食物一同而來的還有外國勢力對其統治地位的影響。恐怕在國與國之間消除隔閡之前,飢餓問題無法得以高效解決了。我不認為太空計劃能一夜之間創造奇跡,然而,探索宇宙有助於促使問題向著良好的方向發展。

以最近發生的阿波羅13號事故為例。當宇航員處於關鍵的大氣層再入期時,為了保證通訊暢通,蘇聯關閉了境內與阿波羅飛船所用頻帶相同的所有廣播通信。同時派出艦艇到太平洋和大西洋海域以備第一時間進行搜救工作。如果宇航員的救生艙降落到俄方艦船附近,俄方人員會像對待從太空返回的本國宇航員一樣對他們進行救助。同樣,如果俄方的宇宙飛船遇到了類似的緊急情況,美國也一定會毫不猶豫地提供援助。

通過衛星進行監測與分析來提高食品產量,以及通過改善國際關係提高食品發放的效率,只是通過太空項目提高人類生活質量的兩個方面。下面我想介紹另外兩個重要作用:促進科學技術的發展和提高一代人的科學素養。

登月工程需要歷史上前所未有的高精度和高可靠性。面對如此嚴苛的要求,我們要尋找新材料,新方法;開發出更好的工程系統;用更可靠的製作流程;讓儀器的工作壽命更長久;甚至需要探索全新的自然規律。

這些為登月發明的新技術同樣可以用於地面上的工程項目。每年,都有大概一千項從太空項目中發展出來的新技術被用於日常生活中,這些技術打造出更好的廚房用具和農場設備,更好的縫紉機和收音機,更好的輪船和飛機,更精確的天氣預報和風暴預警,更好的通訊設施,更好的醫療設備,乃至更好的日常小工具。你可能會問,為什麼先設計出宇航員登月艙的維生系統,而不是先為心臟病患者造出遠程體征監測設備呢。答案很簡單:解決工程問題時,重要的技術突破往往並不是按部就班直接得到的,而是來自能夠激發出強大創新精神,能夠燃起的想像力和堅定的行動力,以及能夠整合好所有資源的充滿挑戰的目標。

太空旅行無可置疑地是一項充滿挑戰的事業。通往火星的航行並不能直接提供食物解決饑荒問題。然而,它所帶來大量的新技術和新方法可以用在火星項目之外,這將產生數倍於原始花費的收益。

若希望人類生活得越來越好,除了需要新的技術,我們還需要基礎科學不斷有新的進展。包括物理學和化學,生物學和生理學,特別是醫學,用來照看人類的健康,應對飢餓、疾病、食物和水的污染以及環境污染等問題。

我們需要更多的年輕人投入到科學事業中來,我們需要給予那些投身科研事業的有天分的科學家更多的幫助。隨時要有富於挑戰的研究項目,同時要保證對項目給予充分的資源支持。在此我要重申,太空項目是科技進步的催化劑,它為學術研究工作提供了絕佳和實踐機會,包括對月球和其他行星的研究、物理學和天文學、生物學和醫學科學等學科,有它,科學界源源不斷出現令人激動不已研究課題,人類得以窺見宇宙無比瑰麗的景象;為了它,新技術新方法不斷湧現。

由美國政府控制並提供資金支持的所有活動中,太空項目無疑最引人矚目也最容易引起爭議,儘管其僅佔全部預算的1.6%,不到全民生產總值的千分之三。作為新技術的驅動者和催化劑,太空項目開展了多項基礎科學的研究,它的地位注定不同於其他活動。從某種意義上來說,以太空項目的對社會的影響,其地位相當於3-4千年前的戰爭活動。

如果國家之間不再比拚轟炸機和遠程導彈,取而代之比拚月球飛船的性能,那將避免多少戰亂之苦!聰慧的勝利者將滿懷希望,失敗者也不用飽嘗痛苦,不再埋下仇恨的種子,不再帶來復仇的戰爭。

儘管我們開展的太空項目研究的東西離地球很遙遠,已經將人類的視野延伸至月亮、至太陽、至星球、直至那遙遠的星辰,但天文學家對地球的關注,超過以上所有天外之物。太空項目帶來的不僅有那些新技術所提供的生活品質的提升,隨著對宇宙研究的深入,我們對地球,對生命,對人類自身的感激之情將越深。太空探索讓地球更美好。

隨信一塊寄出的這張照片,是1968年聖誕節那天阿波羅8號在環月球軌道上拍攝的地球的景象。太空項目所能帶來的各種結果中,這張照片也許是其中最可貴的一項。它開闊了人類的視野,讓我們如此直觀地感受到地球是廣闊無垠的宇宙中如此美麗而又珍貴的孤島,同時讓我們認識到地球是我們唯一的家園,離開地球就是荒蕪陰冷的外太空。無論在此之前人們對地球的瞭解是多麼的有限,對於破壞生態平衡的嚴重後果的認識是多麼的不充分。在這張照片公開發表之後,面對人類目前所面臨的種種嚴峻形勢,如環境污染、飢餓、貧窮、過度城市化、糧食問題、水資源問題、人口問題等等,號召大家正視這些嚴重問題的呼聲越來越多。人們突然表示出對自身問題的關注,不能說和目前正在進行的這些初期太空探索項目,以及它所帶來的對於人類自身家園的全新視角無關。

太空探索不僅僅給人類提供一面審視自己的鏡子,它還能給我們帶來全新的技術,全新的挑戰和進取精神,以及面對嚴峻現實問題時依然樂觀自信的心態。我相信,人類從宇宙中學到的,充分印證了Albert Schweitzer那句名言:「我憂心忡忡地看待未來,但仍滿懷美好的希望。」

向您和您的孩子們致以我最真摯的敬意!

您誠摯的,

恩斯特·史都林格

科學副總監

1970年5月6日

又寫跟學術無關的了,打手……

【北極的回答(7票)】:

科研的意義:

古希臘幾何學家阿波洛尼烏斯總結了圓錐曲線理論,一千八百年後由德國天文學家開普勒將其應用於行星軌道理論。

數學家伽羅華公元1831年創立群論,一百餘年後獲得物理應用。

公元1860年創立的矩陣理論在六十年後應用量子力學。

數學家J.H萊姆伯脫,高斯,黎曼,羅馬切夫斯基等人提出並發展了非歐幾何。高斯一生都在探索非歐幾何的實際應用,但他抱憾而終。非歐幾何誕生一百七十年後,這種在當時毫無用處的理論以及由之發展而來的張量分析理論成為愛因斯坦廣義相對論的核心基礎。

……

世界沉默著,為了這些傷心的名字,為了這些傷心的名字後面那千百年的寂寞時光。

——引用自《傷心者》,何夕。

有些東西的意義,不是你現在所能看到的。

【白慧強的回答(1票)】:

我問你一個問題,人類存在的意義是什麼?

【郝壞的回答(1票)】:

促進思考,免得大腦生銹。

【海小呆的回答(0票)】:

好玩兒啊!

【吳巖的回答(5票)】:

人類最根本性的兩個活動即為認識世界和改造世界。

【史永宏的回答(1票)】:

爽!

【程資為的回答(6票)】:

人類沉浸於世俗生活帶來的快感不去探索跟全人類都吸毒其實沒什麼兩樣。

【JoyNeop的回答(0票)】:

因為它就在那裡。

(吃完飯回來展開詳細)

【張亦馳的回答(2票)】:

也是一種自我實現的需要。一種超越性的需要。

姑且從心理學的角度小議一二。

根據馬斯洛的需要層次理論,這種對於宇宙、哲學以及更多類似的「廣闊博大又細緻入微」的認識的追求,可以歸入自我實現的需要層次。也是一種認知的需要。這個過程我們可以稱之為「尋求意義」。

這一點體現了人的「終極關切」。

它既從自我實現的層次上表現出來,又具有自我超越的性質。

對於宇宙的研究的追求 是超越個人的、超越人類的它超越了人性、自我同一性和自我實現等概念。這是一種「終極關切」。我們人類在基本需求方面已經得到了極大的滿足,現在,出現了更高級的動機,即「超越性動機」。 終極關切本身就是一種目的,它可以看成是對自我實現的一種超越。

再說說吧,我們對於認識和理解慾望(認知的需要):-「我們有許多合理的理由假設這是積極的衝動」Maslow,1968

「1.類似人類好奇心的東西很容易在高級動物身上觀察到。猴子會把東西撕碎,把指頭捅進窟窿,在各種情景中進行探索,在這些情景中,不大可能有飢餓、害怕、性慾、安撫等需要的存在。

2.人類面對特大危險時也會追根尋源並作出解釋,甚至對於危機生命的情況也不例外。(探索太空我們付出了多少?不多說)

3.對於心理健康者進行研究表明,很多人的一個特徵,他們著迷於神秘的、未知的、雜亂無序的或未得到解釋的事物。相比之下,他們對於人所共知的事情往往感到索然無味。(這個大家都會感同身受吧~)

4.嘗試從心理病態出發進行外推或許是可行的。強迫性神經症患者(在臨床觀察上)都顯示出強硬而急切地固守熟悉的事物,害怕不熟悉的、無規則的意外的事物,害怕無秩序狀態的傾向。另一方面,有些現象也許又會顯示相反的可能性。這些現象包括不自然的違抗習俗,頑固的反對任何權威………

5.當認知需要受到挫折時,很有可能產生真正的心理病態的結果。(Maslow,1967,1968c)

6.瞭解和理解的需要在幼年晚期就表現出來,並且可能比成年期更強烈。不僅如此,無論怎樣解釋,這似乎是成熟的自然產物而不是學習的結果。

7.最後,滿足認知衝動能夠使人主觀上有滿意感,並且產生終極體驗(end-experience)。雖然人們注重所得的成果、收穫等,忽視洞察(insight)和理解的這一方面,然而不可否認的事實是,在任何人的生活中,洞察常常是一個令人感到歡快、幸福、激動的時刻,甚至可能是人一生中的一個高峰時刻。對障礙的克服、遭受挫折時的反常狀態出現、廣泛發生的事件(跨物種、跨文化的),那種永不消失的持續壓力,滿足這些需要的必然性(作為人類潛能的最充分發展的一個前提),在個人早期歷史中自然出現的現象,所有的這一切都指向一個基本的認知需要。

《Motivation and Personality》(rev.ed.)Third Edition

-- Abraham H. Maslow

【史塔克的回答(0票)】:

就跟你問這個問題的原因是一樣的

好奇和對於未知的恐懼

【ingJ的回答(0票)】:

問題出得挺模糊,宇宙起源的定義不清楚。如果是指宇宙大爆炸的話,那說實話還真不是故意去研究的。意外發現了哈勃紅移後得出的合理推斷,僅此而已。

【萇冰薇的回答(0票)】:

不需要神馬理由,人類本能的就會這麼幹。

探索宇宙的奧秘是人類的好奇心作祟,而不是功利心。

科學固然有許多的好處,但是每一個科學家做出成果時,是因為這很有趣,他們熱愛探索,而不是為了拿這個賺錢。

最後,億萬年好不容易進化出一個有智慧的物種,不拿來用用不是太可惜了嗎?

【被小朋友暴打的回答(0票)】:

難道你沒有那麼一瞬想到自己為什麼會存在這個世界上的嗎?我存在的意義是什麼?地球是怎麼來的?宇宙是什麼?宇宙有多大?宇宙又是怎麼形成的呢?一樓的回答是屬於物理層面的,包括提到了航天的目的,我認為也是物質上這種顯而易見的目的。但上述問題是存在人的內心當中的,人們研究可能只是為了探索,只是為了尋找生命的意義。

【雨田的回答(0票)】:

1000年前,研究太空有什麼意義?

【yezheshan的回答(0票)】:

我並不覺得研究人類的來源感到可恥,相反的是一個iphone都知道它是富士康組裝的,我們有什麼理由去質疑意義的所在。(emoji表情那個撇著嘴笑)

【葛麗敏的回答(0票)】:

促進思考,免得大腦生銹!!!!

【熊大大的回答(0票)】:

不思考,人有什麼意義。做了,你覺得爽了,有人能說沒有意義?

【林好好的回答(0票)】:

對於研究者來說,是有意義的。他的學識,經驗,性格,經歷,使得這個研究對他來說有意義。

標籤:-宇宙學 -宇宙


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