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66666天前
果宇宙没有边缘,它还能是有限的吗?日常里有限总让人想到某种界限,操场馅饼手机电量。可在宇宙里,有限与无限的概念要微妙得多,而无限也不必意味着永远越界。宇宙可能以一种难以想象的方式,体积有限,却没有可抵达的尽头。我们对大爆炸发生地点的理解,关键是区分大小与边界。一个对象可以是有限且无边的,地球表面就是绝佳例子,面积有限,但你直线行走不会掉下去,因为它会自恰的回绕地球的2D表面,嵌在3D空间里。想象宇宙是它的3D版本,但不嵌在更大空间中。数学与物理中,这类无边但有限的结构称为闭合流形。最简单的例子之一是三维环冕,朝任意方向走直线,最终会回到起点,没有墙这像老式游戏,左边进屏,右边出屏。我们的宇宙就是这样吗?有可能但尚无定论。Planck需寻找CMB中可能的重复拼接,某些图案会神秘对齐,目前没有确证。这意味着即便宇宙是闭合的,也大于我们的可见宇宙,从我们的视角几乎与无限难以区分。可观测宇宙不等于全部宇宙,它只是光来得及抵达的那一球壳,约向各个方向460亿光年。宇宙或继续平直,或弯曲或有限,或无限我们尚未知。若宇宙是有限而闭合的,他不是在空屋里爆开,而是在一个自洽的小空间里整体伸展,并无中央点,只有一个随时间增长的尺度因子。曲率上有限,但平直也能有限,如3-torus几何,平直拓扑卷绕形成有限。不只有几何,这对模型有深远影响。若空间有限并回绕,光子粒子甚至引力波,可能多次环形,在天图上留下重复印记或相关对齐,目前尚无铁证。哲学与科学上,有限宇宙对物质能量总量,乃至文明可能的最大数目,都会加上上限。即使宇宙有限,也永远到不了尽头,这改变了我们在宇宙中的位置感。无边即无心,大爆炸在这整个小宇宙中处处发生。 可观测宇宙并非全部宇宙,它只是真相的一小部分。可观测宇宙是我们今天能看到的一切,恒星星系星云类星体,向各项延伸约460亿光年。这只意味着我们视线的几何中心,不代表宇宙的中心。我们为何有天花板,因为宇宙年龄约138亿年,而且自发光以来,那些光源现在距离我们远大于138亿光年,世界落在约460亿光年。但每个观察者都有自己的可观测球泡,若你在10亿光年外的星系,它的可观测宇宙以它为中心,包含我们看不到的区域。所有观察者都有自己的可观测宇宙,像更大泡沫里的重叠小泡,这正契合宇宙学原理。可观测宇宙不是存在的边界,地平线之外,可能繁盛着星系暗物质与奇异现象,他们的光来不及抵达我们。更糟的
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66663天前
其实一直以来来地球并不是一个适合进行天文观测的星球,因为它的大气层太厚了,大气活动也会影响观测效果。所以从上个世纪开始科学家就希望在太空中部署一个望远镜来绕开大气层的干扰。 上个世纪最出名的太空望远镜肯定是哈勃太空望远镜,相信大家都不陌生。它自从1990年投入使用以来,可以说给人类揭示了一个前所未见的宇宙。我们熟悉的很多天文图像,比如星系、星云,还有像这种宇宙的深空图都是哈勃太空望远镜拍摄的。 而在1995年的时候哈勃望远镜拍摄了一张可以说是它最经典的作品,也是我个人非常喜欢的一张图像。在这张图像里面大家可以看到这些星际尘埃聚集在一起,从外表看上去就像是三根柱子立在宇宙里,这个就是创生之柱。 创生之柱并不是一个独立的结构,它所在的大星云叫老鹰星云,梅西耶编号M16,这个星云就在银河系的人马座旋臂上,而创生之柱就在这个星云的中心区域。它距离我们大约6500光年,最大长度大约是四至五光年。 顾名思义创生之柱实际上指的就是恒星诞生的地方。这些柱子都是由冷气体和尘埃组成的,柱子里面的气体和尘埃会在自身的引力作用下不断的坍缩,逐渐形成原恒星,也就是一颗恒星的雏形。所以简单来说创生之柱就是一个正在孕育新恒星的恒星工厂,大家可以把它想象成是宇宙里的"育婴房"。 不过创生之柱并不是静止的,它最开始也是一大团分子云。之所以变成大家现在看到的这种形状主要是因为它旁边的大质量恒星,这些恒星可以释放出非常强的辐射还有恒星风,把它比较薄、比较松散的部分吹走了。而剩下的柱体部分因为密度比较大、比较硬,所以就留了下来。 如果我这样说大家不好理解,你可以想象一下用手去捏一块泥巴,只要稍微用力一些,这块泥巴就会被捏成一根柱子,这就是创生之柱的原理。 或者你可以把创生之柱想成一堆沙子里的沙雕,它周围大恒星的辐射和恒星风就像是强风,把松散的沙子吹走之后,剩下的那些结实的沙堆没有被吹走的就形成了现在大家看到的样子。 另外大家看在柱子的顶端或者柱体边缘的这些地方有一些从柱子里伸出来的小疙瘩,这些是什么?专业术语叫蒸发气体球,实际上就是恒星的胚胎,也就是说这些小疙瘩最终都会变成恒星,只不过它们现在还在成长的阶段,还在不停地吸收周围的气体,而且它们也是整个柱体中密度最高的地方,它们的密度高到可以抗住周围恒星的辐射,所以等它们周围的气体被吹走之后这些小疙瘩就会彻底显形了。
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