什么的太空中最难理解的是什么?

新闻频道 2020-05-2371未知admin

  这不仅是一个科学本身的评价,更彰显出人类对自身与关系一直以来的疑惑和追问。

  谈及科学,言必称古希腊。古希腊学者通过观测以及激烈辩论来不断认识世界。萌芽于米利都学派、由欧多克斯最早提出、经亚里士多德及其的完善,最终在托勒密的收集整理下,“地心说”诞生了。

  地心说依附《圣经》的绝对权威了欧洲漫长的中世纪。爆发于14世纪的黑死病蔓延欧洲,夺走了数千万人的生命,另一方面,这也促使人们开始突破、质疑权威,推动了文艺复兴的进展。

  哥白尼穷尽一生,临终前出版了皇皇巨著《运行论》,提出了“日心说”,改变了人类的观。这是文艺复兴的一个顶峰。

  大航海时代,不仅在地理方面有了大发现,在望远镜的下,人们对也有了全新的认识。

  伽利略用改进的望远镜观察到了木星的四颗卫星,它们围绕木星而不是地球做周期运动,有力地反驳了“地心说”;第谷常年累月观察的运动并记录了大量数据,开普勒将其总结为运动三大规律,有力地支持了“日心说”。而标志着“日心说”最后胜利的是牛顿的之作——《自然哲学的数学原理》。牛顿力学体系在整个太阳系的内,比较精确地描述了的运动轨迹,并在笔尖上计算出了海王星的存在,与实验观测完全一致,令人叹为观止。

  工业的轰鸣将人类带进了新阶段,科学也迅速发展,到20世纪,物理学看似“已臻完善”。英国著名物理学家开尔文爵士在回顾之前的物理成就时,难掩激动地声称物理学的大厦已经落成,但话锋一转,同时忧心忡忡地讲到:晴朗的天空还有两朵—— 以太漂移与黑体辐射紫外灾难。

  这些反常着理论物理学家,漂亮简洁的牛顿力学竟然不是真正的游戏规则。这的壮丽,难道是旧时代斜阳下最后的余晖?难道牛顿,拉普拉斯,哈密顿,麦克斯韦等人建立的物理大厦真要即将坍塌?

  没错,一个核心人物就是那个男人。物理学中的神——Albert Einstein!

  1905年,。当时才26岁的爱因斯坦还是专利局小职员。他手持洛伦兹变换,假定光速不变,于是,高速运动的物体时间变慢了,长度也缩短了。我们的时间和空间状态不再是绝对的,而是交织在一起。

  狭义后,爱因斯坦又耗费十年,一己之力提出了广义,成功解释了牛顿体系大厦的裂缝——水星近日点进动问题。广义,用物理学家惠勒的总结,就是“时空决定物质如何运动,物质决定时空如何弯曲”。1919年,英国天文学家爱丁顿成功观察到了时空弯曲导致的光线偏折,宣告了广义的成功。

  从此之后,科学家对的思考进入了新的时期。一系列让人的如雨后春笋般冒出。什么的太空

  哈勃,美国天文观测家。20世纪30年代,他发现近邻的一些星系正在远离我们而去,从此人类意识到不是静止的,而是在不断膨胀!

  伽莫夫,最早的一批学家之一。他利用刚刚兴起的核合成的理论,与膨胀的背景结合,提出了原初核合成的理论学说。这个理论描述了在诞生之后大约3分钟开始,一直到20分钟结束这段时间里中最轻的氢和氦是怎么聚合而成。他所计算出的氢元素和氦元素的丰度与实验观测相差无几,基于此,逐渐形成了我们今天所熟悉的学标准图像——热大(hot big bang)学说。

  皮布尔斯,普林斯顿。他极具想象力地把微波背景辐射的涟漪与大尺度上所看到的星系相联系,利用统计学的方法去研究这些看似杂乱无章的大尺度结构之间所暗藏着的线性关联。从此,学也成为了一门精密的科学。2019年,皮布尔斯被授予诺贝尔。

  创生于大约138亿年前奇点的大。原初时期,会有频繁的量子涨落,大约10-30秒的时间里面的体积被放大了1080倍,这一过程称为暴胀(inflation)。然后随着温度的降低,夸克结合成质子、中子。在3分钟到20分钟的时候,原初核合成阶段:我们开始实现化学元素的合成,主要是氢,氦。

  致密、浓稠、高温的“等离子汤”,演化到38万年的时候,温度继续降低,电子速度变慢而获,中性粒子开始形成。光子得以,第一次变透明,而光子作为背景辐射留存下来,经过空间的不断膨胀,波长被拉长,时至今日,便是今天所观测到的微波背景辐射。

  之后,历经将近四亿年的时期,直到第一代恒星被点燃。然后进行了相当漫长的演化,形成了今天的星系结构。

  热大的物理图像是经观测验证过的,是迄今为止人类描述最好的理论。COBE卫星、WMAP卫星、南极的BICEP地面观测,以及欧洲的Planck卫星,都强有力地支持着标准模型。当然还有我们中国正在建造的AliCPT设备,也将对热大进行检验。

  20世纪60年代,两位无线电专家—— 彭齐亚斯(Amo Penzias)和威尔逊(Robert Wilson),在调试天线的过程中被幸运眷顾。挥之不去的背景噪声让他们疑惑,经过皮布尔斯计算,原来这就是神坛上的微波背景辐射。彭齐亚斯和威尔逊因这个重要的发现获得了1978年诺贝尔物理学。

  在2017年春天,国际上30多位物理学家(包括4位诺获得者和1位菲尔兹获得者)在一起互相争论,争论的主题是起源。他们最终的辩论结果是:原初引力波的测量,也就是对于微波背景辐射中的B模式偏振的测量,对于我们理解起源至关重要。

  探索原初引力波能够帮助人类更好的了解在最原初的时期到底发生了什么。时间有起点吗?大是否真的存在过?异或经历了反弹?

  为了去探索微波背景辐射中的偏振图像,2014年中国科学院牵头,包括中科大在内的国内多家单位参与,提出来了中国自己的原初引力波探测项目。

  据目前的理论和观测,由原初核合成所描述的的组分到目前为止还不到4.3%,剩下的超过95%的组分是我们看不到的,统称为“暗黑的”。暗黑的当中大约有25%是暗物质,还有70%左右是由暗能量组成。

  有人说,暗物质和暗能量是在21世纪物理学上空的新。确实,美剧The Big Bang Theory中的Sheldon感叹超弦理论强弩之末,于是转行去研究暗物质了。伟大的物理学家杨振宁也说过:暗物质常稀奇的事物,假如一个年轻人,他觉得一生的目的就是做性的发展,那他就应该去学习天文物理学。

  30年前,旅行者1已经飞离地球60亿公里,向着荒凉的太阳系边缘前进。在科幻作家卡尔·萨根强烈下,NASA操控它回望了太阳[1] ,拍摄了著名的照片——暗淡蓝点。

  再看看那个光点吧。那是此地,那是家园,那是我们。你所爱的每一个人,你所知的每一个人,你所闻的每一个人,曾经存在的每一个人,都在它度过一生。我们的悲喜相加,千百个自以为是的、意识形态和经济学说,每一个猎人与,每一个英雄与懦夫,每一个文明的缔造者与者,每一个国王与农夫,每一对青春爱侣,每一对母亲父亲,憧憬的孩童,发明家与探险家,每一个德行崇高的教师,每一个的,每一个“超级明星”,每一个“最高”、人类历史上的每一个与罪人,都住在这里——一粒悬浮在阳光中的微尘。

  从太空观察地球,它如此渺小和脆弱。人类一直遥望星空,如果有一天人类不得不离开太阳系,可以去哪里?上世纪30、40年代,就已经有理想主义的科学家如此发问,并试图寻找系外的存在。

  随着观测手段的进步,分辨率大大提高。终于,在奎洛兹和他当时的导师马约尔锲而不舍的努力下,在1995年,宣布发现了第一颗绕类日恒星的系外——围绕飞马座51的一个气体。更早发现的另外两颗系外(其母星分别是死亡恒星和僵尸恒星),对于生命和人类的意义相对不大。什么的太空

  从此,太阳系的不再是孤独的,在遥远的角落,说不定也有一个智慧生命正在观察我们。截至今年,人类已经发现了4000多枚系外。

  梵高,荷兰,伟大的艺术家。他所画的星空的图案和微波背景辐射中看到的偏振图像,有很多的类似之处。什么的太空人类最高的艺术和最顶尖的科学竟然表现出共同点。这种简洁的性,是包括爱因斯坦在内的物理学家的毕生梦想。

  100年前,爱因斯坦接受采访,记者问他:你认为最难以理解的是什么?爱因斯坦当时不假思索地说了一句话,影响了一代又一代的科学家。他认为中最难以理解的事情是本身是可以被理解的。在中,人类只是一粒尘埃的存在,一个非常微不足道的存在,但是就这么一个微不足道的尘埃般渺小的人类,能够演化出非常高度的文明,并且这种文明能够认知、了解的奥秘。在我看来,这是中最不可理解的一件事情。

  探索,不管类似农场主与火鸡理论,还是新的把我们知识体系再一次砸烂,自然永远不肯向我们人类低下它那高傲的头颅。异或像西西弗斯推石头一样,追寻、探究永远没有尽头?没有答案,我们只能义无反顾。

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