此刻的上海，盛事连连。10月31日，以“科技，为了人类共同的命运”为主题的全球顶尖科学家论坛在上海落下帷幕，11月5日，举世瞩目的首届中国国际进口博览会隆重开幕。
值此全球科学、经济大咖们齐聚上海之际，宋庆龄学校邀请在深山探测暗物质已有6年的青年科学家谈安迪先生为中学生做了一场题为《粒子物理和地下暗物质探测》的学术讲座。谈安迪先生以他潜心进行科学研究的经历和思考，带领中学生在物理世界中与宇宙、未来进行了一场超越时空的对话。
讲座现场掌声雷动，结束后，同学们围着安迪学长，继续就讲座中感兴趣的话题提问、探讨，久久不肯离去。
宋庆龄学校一直秉持着开放创新、海纳百川的办学思路，充分利用一切可能性，为同学们提供了解前沿科学、预见未来、拓展视野的宽阔平台。在与科学家的对话中，点燃同学们的科学热情，以科学家的亲身经历激励、引领同学们追求理想，追逐自己的兴趣爱好，并为之不懈奋斗。
在深山探测暗物质的科学家
谈安迪，2012年毕业于上海交通大学，现为美国马里兰大学帕克分校物理系博士生。
作为探寻“暗物质”的“熊猫计划”的参与者，他长期埋首深山，致力于暗物质粒子的直接探测。“熊猫计划”是由上海交通大学领导的“粒子和天体物理理氙探测项目”的简称，基于此项目的国际合作组始建于2009年，有10多所世界知名大学、研究所，50余名物理学家参与其中。
他所研究的课题是国际上最前沿的基础研究课题，所在的中国锦屏地下实验室，是目前世界岩石覆盖最深的实验室。地下实验室是粒子物理和天体物理学等领域进行暗物质探测研究等重大基础性前沿课题研究的重要场所。
▲正在做实验的安迪学长
星空、宇宙大爆炸、万物理论和永恒的追问
作为科学家，安迪学长出人意料地以德国哲学家康德的一段论述开启本场讲座：
有两种东西，我对它们的思考越是深沉和持久，它们在我心灵中唤起的惊奇和敬畏就会越历久弥新，一个是我们头上浩瀚的星空，另一个就是我们心中的道德律。——康德
同时，他抛出了两个“本能的好奇心驱使人类提出永恒的问题”：
“
1.世界由什么组成？
2.物体如何相互作用？
”
在将同学们的思考维度、视野边界无限延展之后，安迪学长开始带领同学们在宇宙、星际间遨游。
故事从万有引力开始，“宇宙是无穷大的吗？”安迪学长以地球为参考系，用图画及数字直观地体现了宇宙的浩瀚无垠，从而引出人类对宇宙起源的猜测这一终极命题。
从某种意义上来说，科学就是一个在不断证伪的过程，而每一次重要的证伪，都推动了科学理论的发展甚至会引发一场科学革命。
“牛顿和爱因斯坦不会错吗？”安迪学长的这一问题一经提出，同学们就开始了进一步的思考，也意识到科学从来不会有永恒的真理。任何理论都是在限定条件和环境之中才得以成立的。
经过几十年的精细测量，天文学家发现通过常规电磁波手段可探测的物质无法提供足够的引力使银河系高速旋转。那么，是什么物质提供了如此巨大的能量呢？
接着谈安迪从天文学转入宇宙学，指出宇宙中仅有4.6%是普通物质，23%为暗物质，72%为暗能量。他所参与的“熊猫计划”国际合作组所研究的便是寻找这一理论上应当存在的“暗物质”。
安迪学长幽默地说，目前科学界还不能明确地描述什么是暗物质，但它必须满足一系列的物理条件。这种情况下，用仪器探测暗物质就是粒子物理学领域中一项非常重要、基础的科学研究。
“太阳系在银河系的暗物质晕中高速飞行，由于微弱的相互作用，暗物质粒子如同倾盆大雨一般洒在我们的身上，几乎直接穿过我们的身体，穿过地球，飞向远端，而不发生任何相互作用。虽然微弱，但还是有极小的概率会有某个暗物质粒子将一个原子核撞击的‘飞起来’。”
“熊猫计划”便采取了这样一个看似愚蠢的“守株待兔”策略，建造一个探测器，有许多原子构成，等待暗物质粒子撞到探测器的某一个原子核，捕捉“飞起来”的原子核发出的信号。
安迪学长近可能用通俗易懂的语言为同学们科普了“什么是暗物质”，以及用探测器探测暗物质的实验原理。
可是在哪才能建立合适的实验室呢？如果直接在地面上探测，宇宙射线众多，这些信号会对直接探测产生干扰，影响其鉴别能力。于是，便有了地下实验室。
中国科学家在清华大学和雅砻江流域水电开发公司的带领下，在位于中国四川一座名为锦屏山的山体内建立地下实验室——中国锦屏地下实验室。此实验室有着2400米深的岩石覆盖，可将宇宙线的干扰减小100万倍。“熊猫计划”作为第一批实验团队进驻此实验室。
“熊猫计划”国际合作组花了3年的时间进行技术积累，又经过3天3夜跋涉3500公里，才把实验设备运到地下实验室。一期实验并没有找到暗物质，且灵敏度也低于世界上其他实验组，但他们并未放弃，组装搭建更为巨大、灵敏的二期探测器。虽然目前依然没有找到暗物质，但对暗物质可能存在的参数空间设置了史无前例的最强限制，2016年、2017年成为年度最灵敏的暗物质探测器，得到了国际认可。
▲经过3天3夜、跋涉3500公里，才把实验设备从上海交通大学运到位于四川深山的地下实验室
当好奇少年遇到青年科学家
安迪学长所讲述的天文学、宇宙学，和他所参与的实验深深吸引着同学们。同时，他的科学精神、对待科学的态度都深深感染了每一个同学。他说：
“
科学不是真理，是真相；
科学不需要信仰，需要质疑；
从事科学研究需要强烈的好奇心、强健的体魄、坚韧的毅力和团队协作能力；
成为科学家需要系统的、长期的科学训练。
”
演讲接近尾声时，同学们纷纷提出自己的疑问，安迪学长也细心地一一作答。讲座结束后，同学们围在安迪学长身边，抓紧机会和他进一步交流、讨论、探讨，谈论暗物质、原子、地球、宇宙，谈论实验背后的乐趣与艰辛……
Q&A摘录
问：请问现代人类对粒子的可控范围有多精细，这对我们的生活和科学研究又有哪些好处？
答：相信同学们也关注到近期颁发的2018年诺贝尔奖，其中有一半颁给了光镍。这便是一项利用光压操纵单个分子或者原子的技术，在材料科学、生物学和医学领域都有着重要的应用。
问：光速与声速，哪个更快？
答：这个看似简单的问题背后蕴含着并不尽然的道理。首先，在空气中，声速约为340米每秒；光速约为30万千米每秒。因此空气中声速比光速慢。
其次，两者的本质不同，声音的本质是空气的震动形式，也就是所谓的“机械波”，这里，空气是这种波的介质，或者叫载体。光也是一种波，叫做“电磁波”，电磁波可以在介质中传播，也可以脱离介质，在真空中传播。真空中的光速是信息传播或者物体移动速度的极限。而在介质中，类似于声音或者其他物体的移动速度，可以超过光在同种介质中的移动速度，却不能超过光在真空中的移动速度。曾经有一位俄国科学家，发现高能电子在水中的移动速度可以超过光在水中的传播速度，由此发现了一种物理学现象，并获得了诺贝尔奖，这种现象以他的名字命名为“切连科夫效应”。今天广泛应用于粒子物理探测器。
同学感想摘录
讲座进入提问环节时，我们争相踊跃提问，其中令我印象最深的是讨论“光速与声速哪个更快”。这个看似简单的问题，谈博士却通过极限法给予了可能的不同答案。
讲座结束后，我们的热情仍未消减，谈博士被我们围在中央，继续耐心地答疑解惑，从光速物体的相对论效应到时空的引力扭曲，从引力透镜到暗物质形态……无不令人着迷。
这次讲座，我了解到科研工作的艰辛与不易，科学家们持之以恒、刻苦钻研的宝贵品质。谈博士为了暗物质的探测在四川的深山实验室呆了六年之久，支持他日夜钻研的是对科学的热爱与忠贞的爱国情怀，正如他说的“希望对于这个重要的物理学问题，这个定论由中国物理学家来下”。这次讲座燃起了我对物理，对自然与科学的热爱与激情。
——高一（1）班 王钇辰
与青年科学家近距离的接触、面对面的对话，无疑点燃了同学们的科学热情，而榜样的力量也将激励着他们以更宽广的视野、更长远的目光看待自己当下的学习、生活，追随自己的内心，向自己的兴趣、爱好、梦想发起冲击，今天的聆听者也许就是明天的科学家。
这一场与科学的邂逅，是一次与未来的美好相遇。
文/ 夏嘉琪
摄影/於宙
执行主编/ 刘丽
