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孤鸿萍影之霏霏“细语”

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【原】宇宙漫话  

2011-07-07 20:29:01|  分类: 随笔杂感 |  标签: |举报 |字号 订阅

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最近在央视纪录频道连续收看了一档关于普及宇宙知识的纪录片,题目叫“了解宇宙是怎样运行的”。现在该片已经播出了七集,向观众详细介绍了有关宇宙诞生和运行规律的一些知识,画面精美,解说深入浅出,给人以深刻的启迪,是一部非常好的科普纪录宣传片,建议家长陪孩子好好看看这部片子,相信会令大人和小孩一起受益的。

按照人类认知事物的一般规律,世间万物都有始有终,就连仿佛是亘古永恒的宇宙也不例外。这印证了一个宇宙起源的理论,即“大爆炸”理论。按照这一理论的描述,宇宙起源于一次大爆炸——从一个“奇点”爆炸从而产生了宇宙万物。上世纪20年代后期,天文学家发现了红移现象,说明宇宙正在膨胀。上世纪60年代中期,天文学家又发现了“宇宙背景辐射”,这两个发现给大爆炸理论以有力的支持。

这次大爆炸发生于约146亿年前,也就是说我们身处的这个宇宙已经有146亿岁了,就连相对年轻的太阳系也已有50亿岁的年纪,而在天文界一个比较一致的看法是我们所赖以生存的地球迄今是45亿岁。

到目前为止宇宙还在不断膨胀中,这表明当今的宇宙依然处于大爆炸过程中,并且还要膨胀上百亿年才能达到爆炸波消失的临界点,那也将很可能会是宇宙最后走向消亡的时刻。宇宙的消亡可能会产生两种情况,一种是宇宙无限膨胀最后走向死寂和虚无;另外一种情况是按照“能量守恒”和“物质不灭”的一般规律,宇宙膨胀到一定限度后,在暗物质和暗能量的相互作用下,宇宙开始收缩,最后重新归于一个“奇点”,从而可能孕育出下一次大爆炸,产生出一个全新的宇宙。最新的研究成果表明,人们普遍认可第二种情况。这意味着从某种意义上讲,宇宙真的是一种无限循环、无休无止的存在象征。

那么宇宙到底有没有边际呢?用大爆炸理论来解释,宇宙既然有始有终,它当然就会有边际,而边际在哪儿,现在的科学家也只能无奈的告诉你:不知道。但是有人基于当前最高技术水准的天文望远镜(比如哈勃望远镜)的观察,并结合通过对由超级计算机设计制作出的数学模型的计算,得出了一个大致的宇宙的轮廓:如果假定宇宙是一个多维的球体的话,其目前的直径大约在1500亿光年左右。这似乎和当前宇宙的年龄不相称,因为按照大爆炸理论推算,当前的宇宙直径应该在300亿光年左右才对。谁知道呢,像宇宙起源、宇宙边际这样的问题,本来就不是人类所能亲眼验证的事件,这本就是一笔糊涂帐,所谓仁者见仁,智者见智罢了。

宇宙是什么?宇宙是时间和空间的综合,里面充斥着物质。大爆炸产生了时间和空间(按我理解空间其实早就存在了),那么物质是哪儿来的?物质同样产生于大爆炸,是大爆炸产生的能量在瞬间产生了物质,当然了这个“瞬间”是宇宙尺度的上瞬间。这里有一个临界点那就是38万年。

根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成等元素,化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束。这一过程大约经历了38万年。此前宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。

科学家通过对宇宙早期背景辐射的观察和计算,描绘出了大爆炸38万年后早期宇宙的全景图。那时的宇宙已经足够大,并且充斥了由氢原子和氦原子所组成的各类气化物质。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,最终成为我们今天看到的宇宙。

一般认为宇宙中存在着上千亿个星系,而每个星系存在上千亿颗恒星。比如我们的银河系就是这上千亿个星系中的一个;太阳则是银河系中上千亿颗恒星中的普通一员。宇宙中存在着许多“超级太阳”,他们的体积和质量分别相当于太阳的上百倍、上千倍甚至上万倍。需要特别指出的是恒星都是气体星球。

恒星不“恒”,它也有最终消亡的时刻。小质量的恒星(如太阳),起先会膨胀,在这个阶段的恒星我们称之为红巨星,然后会塌缩,变成白矮星,再成为黑矮星,最终消失。 大质量的恒星则会变成超级太阳(超新星),它会选择以超新星爆发的形式结束生命,最终会成为黑洞。黑洞的体积往往不大,但密度惊人,因而其产生的引力更是大到不可想象,一个通常的说法是就连光都不能挣脱它的引力。

黑洞不断的吞噬着其周围的一切。但是黑洞不是无底洞,它也有“吃饱”的时候,当它吞噬了足够多的物质后,它会以一种猛烈的形式向宇宙深处喷发物质流,即所谓的“伽玛爆”。伽马爆是目前宇宙中已知威力最大的爆炸,一次伽马爆所释放的能量是超新星爆发的数百倍,亮度最高时达到太阳亮度的一百亿亿倍。科学家正是通过对宇宙中伽玛爆爆发的观察,来确认黑洞的存在。据说在我们银河系的中心地带就存在着一个巨大的黑洞。

关于物质和反物质,能量和暗能量,据现在的科学研究表明在宇宙大爆炸的一刹那就已经产生了。简单的说“物质”就是一切我们所能探知的实在物体,而反物质则是物质的镜像反映,但不能简单的理解为暗物质就如同镜子里的自己一样,是一个对等的虚拟存在,它也是一种客观存在,只是以人类目前的认知手段还不能有效探测到它。物质和反物质碰撞会互相湮灭,但幸运的是宇宙中的物质永远比反物质多了那么一点点,因此才有了我们今天看到的宇宙物质世界,也最终才有了你我这样的高等生命物质形态。

关于能量和暗能量。能量是人类能够感知的物质异化形态,而对于暗能量,人类不能有效感知,但它却很可能充斥整个宇宙无处不在。据初步的研究表明,暗能量很可能是宇宙星系得以存在的背景基础,没有暗能量,星系根本不能在宇宙中以相对稳定的物质形态存在和运行。

关于黑洞还有一种说法认为它是通往另外一个宇宙的通道。一个有机的生命体通过黑洞会先毁灭后重生。当然了这是纯粹的臆测和幻想,目前还没有任何科学依据证明这一点。

另外,在大宇宙尺度,人们通过望远镜等技术手段可以看到宇宙过去很久以前的场景,甚至是宇宙刚刚诞生时的景象,而在地球微观尺度下这种情况是不可想象的。但是那个宇宙的远景在你观察的当下很可能已经不存在了,比如一颗超新星,人们看到了它爆炸时的景象,而在你观察的那一刻它很可能早已在那里消失了,因为光到达我们的眼睛也许已经走了几十或上百亿光年。也就是说我们穷其一生也不会发现许多宇宙深处发生的事情,因为那里的光在我们的有生之年还没有达到我们这里。

 

 

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