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华体会平台app官网-华体会（中国）: 课程育人?博士讲坛（二十） | 汪晓丹：看不见的夸克，算得出的宇宙
作者：
马岚 汪晓丹
来源：
科教处
访问量：
2025-09-30
2025年9月26日下午，华体会平台app官网-华体会（中国）艺术中心一号报告厅内座无虚席，一场别开生面的“博士讲坛”（第二十期）在此隆重举行。本次“博士讲坛”特邀华体会平台app官网-华体会（中国）2025级高一年级物理教师、华中师范大学理论物理专业理学博士汪晓丹担任主讲嘉宾，她以《看不见的夸克，算得出的宇宙》的主题，为高一年级师生带来了一场深入浅出的科学盛宴。
汪晓丹博士以其深厚的学术研究背景，向大家介绍了那个看不见的“夸克”在科学研究中的重要地位与广泛应用。她指出，在微观世界的最深处，夸克与胶子塑造了物质的根基，却始终无法被直接捕捉。科学家借助超级计算机构建虚拟实验室，在数字格点间重现强相互作用的奥秘，揭开自然界最强大力量的面纱。汪晓丹博士通过丰富的图片和科学数据，以及详尽的讲解，让师生们对神秘的“夸克”有了更加全面和深入的认识。
“课程育人·博士讲坛”（第二十期）主讲人汪晓丹，理学博士，毕业于华中师范大学理论物理专业。博士阶段主要从事格点量子色动力学研究，聚焦强磁场下强子的性质及相结构。现为华中师大一附中2025级高一年级物理教师。
主讲人：汪晓丹博士
讲座伊始，汪晓丹博士从宇宙大爆炸谈起，介绍了物质组成及四种基本相互作用：引力、电磁力、弱相互作用和强相互作用，阐释了它们如何塑造宇宙与生命。讲座还谈到量子色动力学，解释了夸克禁闭，渐近自由等概念，以及科学家如何借助格点QCD与超级计算机来研究强相互作用。最后，结合大型强子对撞机实验，展示了人类如何模拟早期宇宙，探索夸克胶子等离子体。强调物理不仅是解题，更是探索世界奥秘的途径，鼓励学生保持兴趣与好奇心，未来投身科学前沿。
汪晓丹博士的讲解深入浅出、生动有趣，赢得了在场师生的阵阵掌声。她不仅向大家传授了宝贵的科学知识，更激发了大家对物理学研究的浓厚兴趣，拓宽了师生的学术视野，也为同学们今后的物理学习奠定了坚实的科研基础。
最后，汪晓丹博士为同学们送上寄语。汪晓丹博士希望同学们在学习中，不止追求成绩，更要保持热爱和思考，成为未来世界的探索者和创造者。同学们纷纷鼓掌表示感谢！
汪晓丹博士之所以选择《看不见的夸克，算得出的宇宙》作为本次“博士讲坛”的主题，是希望同学们在了解前沿物理科学研究的同时，体会科学探索的精神。粒子内部的奥秘、强相互作用的力量，以及超级计算机的应用，能让大家看到物理不仅存在于课本公式里，也活跃在世界最前沿的实验和理论中。
为了能让同学们更好地理解科学理论知识并产生兴趣，汪晓丹博士查阅了大量资料，不断思考如何将枯燥的理论知识转化为生动的比喻，以便大家更容易理解。她还将复杂的理论知识内容梳理成有逻辑的故事线，从宇宙诞生讲到夸克世界，再到超级计算机和对撞机实验。除了传授科学知识，汪晓丹博士也希望通过讲座传递一种精神——物理是探索世界的方式。她在反复打磨讲座表述时，总在思考，学生能从中获得怎样的启迪。这份坚持不懈的努力不仅是对学术的整理，更是对华体会平台app官网-华体会（中国）意义的执着追求。
本次“博士讲坛”不仅激发了同学们学习物理的兴趣，而且，同学们在学习与探索的过程中，发现了科学奥秘：在自然界里，那些看不见的夸克，通过强相互作用，产生了最强大的力量。在拓展学科视野的同时，也激发了同学们对未知的好奇。
附：学生听后感
高一（16）班：赵明朗
《聆听宇宙起源与微观粒子的奇妙交响》
当汪老师的讲解将浩瀚宇宙的起源与夸克胶子的微观世界串联起来时，我仿佛完成了一场跨越百亿光年、深入粒子尺度的“思想旅行”，彻底打破了对“宇宙”与“微观”的固有认知边界，也让抽象的物理知识有了可触摸的温度。
汪老师以清晰的逻辑梳理了宇宙大爆炸理论的核心脉络：从奇点的能量爆发，到粒子的诞生与演化，再到星系、恒星的逐步形成。那些曾只存在于课本中的抽象概念，比如“暴胀时期”“宇宙微波背景辐射”，在汪老师利用PPT的直观呈现下变得具象——动态示意图还原了宇宙膨胀的过程，数据图表印证了微波背景辐射的存在，让我真切体会到人类探索宇宙起源的每一步，都是在对“我们从何而来”这一终极问题的艰难逼近中，不断寻找实证的过程。
高一（16）班：刘冰清
汪老师非常亲和地给我们延伸了粒子物理的关键知识，搭建起了微观世界的“规则框架”。她不仅介绍了夸克、胶子等无法单独存在的基本粒子，更深入剖析了支配宇宙的基本作用力：维系原子核稳定的强相互作用力、引发放射性衰变的弱相互作用力、我们日常能感知的电磁作用力，这些“无形的纽带”如何约束粒子运动、构建宏观秩序，在讲解中变得清晰易懂。而当话题触及“QCD理论的自由度”与“跑动耦合常数”时，知识的深度再次升级——前者揭示了微观粒子状态的复杂性，后者则阐明了作用力强度随能量变化的规律，让我突然意识到：微观世界的每一处细节，都藏着支撑整个宇宙运行的底层逻辑。
整场讲堂最打动我的，不仅是知识本身，更是科学家们探索未知的严谨与执着。从粒子物理模型的反复推演，到宇宙演化证据的持续寻找，每一个理论的突破都伴随着无数次的假设、验证与修正。这让我明白，面对宇宙的浩瀚与微观的神秘，人类的认知或许永远有局限，但永远保持好奇、勇于突破的态度，才是解锁未知的真正钥匙。
高一（16）班：高学山
探索未知世界、拓宽科学边界是人类矢志不渝的追求，从分子到原子，再到夸克，人类窥探世界的脚步从未停歇。科学家用高能电子轰击质子和中子，发现它们内部存在小而坚硬的成分，后来被称为夸克。是大量研究与推测，将人类对微观世界的认识推向纵深。当然，夸克不是人类探寻微粒的终点站，人类对科学、对真理的追求永无止境。我们不禁发问，夸克之间的相互作用是什么？是否还有比夸克更微小的物质？正所谓“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，虽然探索之路道阻且长，虽然我们所见仍是冰山一角，但我们依旧会心怀坚定信念、步履铿锵继续前行。“从细微处见真章”，在这一粒粒看不见的微小夸克中，折射出的却是人类探寻微观、认识世界的伟大理想。
走出讲堂后，再抬头看天空，那些闪烁的星辰不再只是遥远的光点，而是宇宙起源的“活化石”；低头看双手，也能联想到夸克胶子的微小律动、作用力的悄然运作，以及跑动耦合常数所揭示的深层规律。这场“博士讲坛”不仅填补了我的知识空白，更让我学会以“宏观”与“微观”双重视角看待世界——原来最宏大的宇宙叙事，与最渺小的粒子运动，早已在自然的法则中，书写成同一份和谐的答卷。
高一（14）班：谭格格
9月26日下午16: 35，汪老师为我们带来了一场精彩的讲座, 主题为量子色动力学。首先，这的确是我从未涉及的领域，仿佛进入一片满是迷雾的森林。量子色动力学——是描述夸克和胶子之间强相互作用的规范场理论，是粒子物理标准模型的重要组成部分。汪老师从夸克引入，向我们介绍了几种基本力：强相互作用力，弱相互作用力，万有引力等。她形象地用樱桃向我们解释了强相互作用力是质子质量的主要部分。引力是由质量引起的时空弯曲现象，物体通过其质量影响周围的时空，从而产生引力效应。以前，我从未把“引力”和“时空弯曲”联系起来，“时空弯曲”只会在科幻电影中出现的字眼竟然无时无刻发生在我们身边!
紧接着，汪老师向我们介绍了引力是最弱的力，电磁力是日常生活中最常见的力，而强相互作用力使质子和中子得以存在并结合成原子核，弱相互作用力则通过粒子衰变和转化过程影响物质的稳定性与演化。跟随着她的讲解，微观世界尽数展现在我眼前，带来科学碰撞的火花。
非常遗憾的是，因为我们的知识储备太少，汪老师没有办法向我们深入介绍量子色动力学。但这次讲座依然让我受益颇多。我更加深刻地认识了我所处的世界，激起了我对探索物理的兴趣，这不仅仅是一场讲座更是对思想的启蒙，对心灵的叩问。或许它将点燃我们内心对物理、对探索的热爱，打开那扇名为量子色动力学的大门。
再次感谢汪老师带来的“博士讲坛”，希望华体会平台app官网-华体会（中国）能多举行类似的实践活动，有助于我们开阔视野，激发兴趣!
高一（14）班：纪林涛
这周五，我有幸聆听汪老师关于量子色动力学的“博士讲坛”。汪老师从宇宙大爆发开始讲起，宇宙刚开始时，处于高温、高密度状态，原子、中子、质子等微观粒子都未能形成。随着宇宙的演变，温度下降，中子、质子、原子等微观粒子开始形成，恒星、行星开始形成宇宙，逐渐变成我们熟悉的模样。接着，汪老师介绍宇宙中的四种基本相互作用——强相互作用、弱相互作用、电磁作用、引力相互作用。强相互作用力最强大。强相互作用和弱相互作用都只在微观上发生作用力，而电磁力和引力可以在宏观发生作用。生活中诸多常见的现象属于电磁力。引力无处不在，约束着宇宙中大大小小的天体，让每个天体在各自的轨道运行。接着，汪老师带领我们向微观世界迈进。原子由核外电子和原子核构成，原子核由中子和质子构成，中子、质子在更微观的尺度上则有夸克组成。其实夸克自己挺轻的，撑不起质子的“体重”。真正让质子、原子有分量的，是强相互作用带来的能量，相当于质子里 99% 的质量都是“能量变的”，而不是夸克本身。汪老师用了一个生动形象的比喻：一个樱桃5g，三个樱桃一起就有2斤。这真是一堂收获满满的物理课。
高一（14）班：田崔粲
周五下午，我们在一号报告厅听了“博士讲坛”，我们的物理老师，华中师范大学的量子色动力学研究博士给我们详细地介绍了量子色动力学的基础知识，并鼓励我们投身于理论物理研究。
开始时，汪老师从宏观世界剖析，一步一步地缩小观测范围，进入微观层次，最终展示了目前物理学研究的最小层次——夸克。她利用了物理学耳熟详的质能方程，揭示了质量与能量之间的联系。在这个基础上，她进一步说明在微观层次上物质大部分质量由能量提供的。接着，她又由夸克出发将新的粒子模型展示出来。这个粒子模型是最新的现代物理研究成果，揭示了物质组成的统一性和规律性。她从我们学过的原子结构——质子、中子和电子讲起，说明质子和中子由不同的夸克组成，而在弱相互作用下，质子、中子和电子之间可以发生转化，同时释放出中微子和能量。接着，她又基于基本粒子，为我们介绍了自然中的四种力：强力、弱力、电磁力，引力。其中，引力是最弱的，电磁力是自然界中最常见的力，而强力和弱力均只在微观层面表示出来，将质子和中子，原子和原子之间紧密相连，构成了宏观世界。最后，她勉励我们投身基础物理研究，为基础科学发展添砖加瓦。
这次“博士讲坛”开阔了我的眼界，激发了我的科学兴趣，让我对物理学的认知更上一个台阶。今后，我将努力学习，像汪老师一样，为成为科学研究者付出自己的努力。
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