宇宙像個彈簧？

鞠強

科學家是什么樣的？是自帶一份“神秘氣場”，用αβγ說話的技術(shù)流，還是做事嚴謹、幾乎沒有幽默感的高智商宅男？事實上，現(xiàn)實生活中的他們很可能在某個音樂節(jié)現(xiàn)場高舉啤酒瓶搖擺，對昨夜凌晨的歐洲足球賽賽況了如指掌，甚至你在上周看過的話劇就有他的參演。蔡一夫就是一名這樣的科學家。

蔡一夫15歲考入中國科學技術(shù)大學少年班，畢業(yè)后去中國科學院高能物理研究所攻讀博士學位，在此期間結(jié)識了反彈宇宙學的專家布蘭登伯格教授。獲得博士學位后，蔡一夫先是到美國進行博士后研究，隨后又去往加拿大麥吉爾大學，與布蘭登伯格教授合作。

就像美劇《生活大爆炸》中那幾個活潑有趣的科學家一樣，他熱愛搖滾，喜歡話劇并曾經(jīng)參演。世界杯期間，這位剛剛成為父親的科學家還會“忙里偷閑”看幾場比賽。

巧合的是，他關(guān)注的研究領(lǐng)域“反彈宇宙學”也和“大爆炸理論”密切相關(guān)。大爆炸理論由伽莫夫等人于20世紀40年代提出，該理論描述我們的宇宙創(chuàng)生于一個時空奇點的大爆炸。這個奇點的密度無限大，體積無限小，溫度無限高，一切已知的物理規(guī)律在這里失效。

大爆炸目前已經(jīng)成為現(xiàn)代宇宙學中的主流理論，然而現(xiàn)有的理論只在大爆炸發(fā)生10-43秒后有效，也就是說，我們還未真正回答宇宙從何而來這個問題。反彈宇宙學則在面對奇點時提供了另一個思路。探索這一領(lǐng)域的科學家認為，宇宙在大爆炸之前先是經(jīng)歷不斷的收縮，直至達到一個極小的臨界值，然后開始膨脹，進入現(xiàn)有的大爆炸理論可以解釋的階段。“這樣宇宙看起來就像是一個彈簧。”蔡一夫道。

2015年，蔡一夫通過入選國家人才項目，成為中國科學技術(shù)大學物理學院天文學系的教授。這名29歲即擁有自己的科研組的年輕教授對待學生的態(tài)度也與眾不同。

蔡一夫記得第一次見到自己中科院的導師張新民研究員時，導師對他說：“Enjoy physics（享受物理）”。這句話對他影響頗深，對待自己的學生，他同樣沒有給他們制定“必須做到”的科研目標，而是希望他們能夠享受科研帶來的樂趣。

不過，他對學生有另外的“苛刻”要求——在蔡一夫看來，除了享受學術(shù)，還要盡可能多樣化地體會生活的美好。“我希望學生們不要總是宅在辦公室里，所以偶爾會奢侈一把，召集大家在有落地窗的咖啡廳里開組會，讓他們曬曬太陽;我們也會在春光明媚的時候，一起騎行20公里到合肥的濱湖濕地森林公園;我還組織他們參加過真人CS野戰(zhàn)營。”

這種“體會生活，享受科研”的理念似乎對研究工作也起了促進作用，在他的帶領(lǐng)下，整個團隊學術(shù)收獲頗豐。2018年8月24日，蔡一夫和他的3名學生共同在物理學界權(quán)威期刊《物理評論快報》上發(fā)表了論文，介紹了他們對原初黑洞的研究工作。

什么是原初黑洞？科學家猜測，在宇宙誕生之后不到1分鐘的時間里，就已經(jīng)有物質(zhì)塌縮成黑洞，這種類型的黑洞被稱為原初黑洞。在通常的原初黑洞理論中，黑洞產(chǎn)生概率低、質(zhì)量分布范圍過大是兩個棘手的問題。

蔡一夫領(lǐng)導的團隊則提出，在極早期宇宙中，物質(zhì)相互擠壓，密度變化產(chǎn)生周期性振蕩，如同漣漪般以周期性變化的聲速傳播開來，并與物質(zhì)本身的振蕩產(chǎn)生共振，從而相互疊加，促使生成大量原初黑洞。而且，這樣產(chǎn)生的原初黑洞，質(zhì)量就被限制在共振的區(qū)間里。這一理論一舉解決了黑洞的產(chǎn)生比率和質(zhì)量范圍兩個問題。不過理論是否合理，還需要更多觀測數(shù)據(jù)的檢驗。

與蔡一夫聊天的過程中，他曾說，“不用介紹我，多介紹我的學科。”他的微信簽名是“happiness only real when shared”（只有分享才是真正的快樂）。對他來說，人類能夠共同分享對宇宙的理解就是宇宙學研究的意義所在。