66661周前
今天来聊一个全人类都感兴趣的故事,就是人类是怎么发现宇宙起源。你们知道宇宙诞生在什么时候吗?科学家告诉我们,宇宙诞生在138亿年以前,可是科学家是怎么算出如此精准的数字?他们又凭什么认为宇宙是以某种特定的形式方式诞生的? 今天就让我们来做一回侦探,一起看看这个惊天大案的侦破过程。 首先,大家好,我是小伟。先问大家一个问题,你们认为天上的星星在宇宙中的位置会不会发生变化?答案是会。因为有引力带动着这些星星做局部的运动,让卫星绕着行星转,行星又绕着恒星转。 接着我再问一个问题,你们认为装着这些星星的宇宙空间,这星空盒子它会不会动?它是静态的还是动态的,它会不会伸缩变大或缩小呢? 听到这里肯定有些人会很疑惑,为什么我要问这个问题,那宇宙的空间不就跟我们房间里的空间是一样的吗?怎么可能会变大或变小?所以答案肯定是不会动。但是这个直觉性的答案其实是错误的。宇宙的空间不仅会动,而且它还能不断的变大。 虽然目前没有人知道宇宙它到底有没有边界,但是能确定的是宇宙的空间尺寸,每一天都在不断的增大。我们可以把宇宙的空间想象成一颗超级大的气球,每分每秒都有人往里边不断的吹气,以至于宇宙的空间可以不断的变得更宽。这对于拥有固有空间概念的人来讲是非常难以理解的。毕竟连过往无数的科学家,如牛顿、爱因斯坦这样的牛人也认定了宇宙虽然可能是无限大的,但应该是安静不动的,它的空间应该是固定的。 这一个伟大的认知给谁推翻了?一个名为哈勃的年轻人,哈勃通过发现了红移现象,证实了宇宙在膨胀的事实。其实在哈勃推翻宇宙是静态之前,就有其他大牛通过理论计算推断了宇宙的空间必定是在膨胀的。这种观点遭到了人们直觉性的反对,加之一直苦于没有证据,就不了了之了。让我们来看一下哈勃发现的证据到底是什么。 1929年某一天晚上,哈勃心血来潮就跑去了美国的威尔逊天文台,使用当时最大的那个胡克望远镜,夜观星系。他观察着天上的这些星星,越观察他就觉得越不对劲。 远处的这些星系,光谱上的颜色怎么都在往红色端移动呢?而且距离越远的,他的红移量越大。 什么是红移?什么是蓝移?我先用一个不太严谨,但是通俗的方式让你们快速理解一下好吗? 先给大家看一下光谱上的颜色有什么?就是彩虹的颜色,红橙黄绿青蓝紫。如果一道光的颜色,它本来应该是在绿色区域的,但是它整体的颜色往红色端移动了,它本来应该是在绿色区域的,但是它整体的颜色往红色端移动了。 橙色
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66662周前
你知道宇宙有那些未解之谜吗?从最小的微观粒子到跨越数十亿光年的庞大宇宙结构,人类对宇宙依然知之甚少。宇宙最初是怎样诞生的?在这片看似无边无际的宇宙海洋中,我们是否孤独?这些问题像一个个未解之谜,既困扰科学家,也不断激励我们向更深更远的宇宙进发,去追寻关于存在的真相。 大家好,我是宇宙悖论。今晚我们来探索宇宙系列,看看为什么有物质没有反物质,常数会不会在变,宇宙是不是有意识,每一个问题都直戳认知底线。故事很长,我们先到梦里讲。 在宇宙诞生后的极早期,有一段极其特殊的时期叫做宇宙暴涨。这个阶段不是普通的膨胀,而是一场几乎难以想象的急速膨胀。理论认为,在极短的时间里,宇宙从比原子还小的尺度膨胀到比银河系还大的尺度,这一切只发生在极微小的一瞬间。这种暴涨被认为紧接着大爆炸之后发生,为后来的一切宇宙演化奠定了初始舞台。 宇宙暴涨理论的提出主要是为了解释几个宇宙学中的大难题。例如,为什么当我们从极大尺度去看宇宙时,它显得如此均匀?各项同性为什么相隔极其遥远、互相之间来不及进行光信号交流的宇宙区域却拥有几乎相同的温度和物理性质?暴涨给出了一种看起来很优雅的答案。 在暴涨之前,整个可见宇宙曾经被压缩在一个彼此靠的非常近的区域里,能量和温度有足够时间抹平差异。随后暴涨突然把这块原本紧挨在一起的区域飞快拉伸开。于是今天我们看到的那些相隔极远的宇宙部分其实曾经是邻居。标准的暴涨图景很有说服力,却不是唯一的理论版本。 很多人听说过宇宙暴涨的基本概念,但在理论物理学内部还有不少进阶版本试图突破我们对宇宙起源的既有理解。其中最著名也最具争议的一个分支就是永恒暴涨。永恒暴涨把快速膨胀这个概念推向极端。在这种模型中,暴涨并不会在整个宇宙里同时结束,而是在不同区域分片停止,某些区域里的暴涨过程停下来形成类似我们生活的这种正常空间泡泡。而其它区域则继续以暴涨的形式向外扩张。暴涨停止的地方就像在巨大的宇宙海洋中形成了一个个气泡宇宙。在这些气泡中星系、恒星、行星才能形成,生命也才可能出现。 而在更大尺度上其它区域仍旧在暴涨,继续诞生新的气泡宇宙。这种图景勾勒出一个多重宇宙的画面,每一个泡泡都是一个宇宙,里面可能拥有完全不同的物理常数和物理定律。在我们这个泡泡里各种常数刚好适合星系、恒星和生命的存在。 而在其它泡泡中规则也许完全不同,有的宇宙或许充满奇异的物质形态,有的则可能根本不适合任何形式的生命。如果暴
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66663周前
荷兰物理学家刚干了件疯狂的事,他们把黑洞、中子星、白矮星扔进同一个公式里算,结果算出来一个所有人都不敢相信的数字:宇宙的保质期只剩10的78次方年。听起来很长对吧?但这比之前的预测提前了10的122次方年。什么概念?就像你以为冰箱里的牛奶能放到宇宙毁灭,结果一看生产日期,明天就过期。 更恐怖的是这次不是什么科幻理论,而是他们发现了一个物理漏洞:量子力学正在从宇宙深处一点一点偷走质量。黑洞偷,中子星也偷,连白矮星都在偷。整个宇宙就像个漏水的浴缸,水龙头早就关了,但没人知道下水道一直开着。霍金当年只算对了一半,他以为只有黑洞会蒸发,但荷兰人发现所有密度够高的东西都逃不掉。 那么问题来了,宇宙到底是从哪里漏的?答案藏在一个最违反直觉的地方:真空。你以为真空就是空的对吧?错了。量子物理告诉我们真空其实热闹得要命,每一秒钟都有无数对虚拟粒子凭空冒出来,又瞬间湮灭消失。这就像宇宙在不停地打麻将,每一局都有人胡牌,但牌局刚结束,下一局又开始了。 这些虚拟粒子对生命周期短到你都来不及眨眼,它们就消失了。但荷兰科学家发现了一个bug,当你身边的时空被压弯到一定程度,比如靠近中子星表面,这些虚拟粒子对就会被强行拆散,一个粒子被吸进去,另一个粒子逃出来变成真的。每逃出去一个粒子,中子星就会丢失一点点质量。听起来很少对吧?但架不住时间长。 这三个荷兰人,一个是给黑洞拍过照片的天体物理学家海诺·法尔克,一个是量子物理学家迈克尔·温德拉克,还有一个是数学家沃尔特·范苏伊勒科姆。他们把三个领域的知识混在一起,搞出一套全新的计算方法。结果一算,所有人都傻眼了。 白矮星能活10的78次方年,听起来很长,但之前科学家预测的是10的1100次方年。这不是算错了一点,这是直接把寿命砍掉了1022个零。 更离谱的还在后面,他们发现中子星和黑洞居然在10的67次方年后同时死掉。这完全说不通,黑洞的引力场比中子星强那么多,按理说应该蒸发得更快才对。但温德拉克给出了一个绝妙的解释,黑洞没有表面,正因为没有表面,有些辐射会被黑洞自己吸回去,就像一个人一边往外吐口水,一边又把口水吸回嘴里。 这个自我吸收的过程反而拖慢了黑洞的死亡速度。而中子星有表面,辐射出去就是出去了,收不回来,所以两者的蒸发速度最后竟然打了个平手。这个发现直接改写了宇宙的死亡剧本。 以前科学家觉得宇宙的末日是一个漫长的降温过程,白矮星慢慢冷却,黑洞
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