66663月前
科学家更细致地观察宇宙时,他们注意到一件怪事,无论我们朝哪里看,宇宙都非常均匀。在宇宙最古老的光——宇宙微波背景中,温度起伏非常微小,而且几乎各向同性。而基本的大爆炸模型说宇宙中相隔极远的区域彼此从未接触,如此高的平滑度就显得反常。要破解这个谜,暴胀给出了优雅的解答:在暴胀之前,宇宙要小得多,所有区域彼此靠近,能互相沟通,交换热和能量,达到同一温度。随后在转瞬之间,暴胀把这片微小而均匀的区域拉伸成广袤无垠,如今相距数十亿光年的区域曾经是邻居,我们今天看到的均匀性,实际上是那早期热平衡的一个被拉伸的快照。 另一个被暴胀解决的谜题是平直性问题,观测显示从整体几何上看,宇宙非常接近平直。如果你在横跨数十亿光年的尺度上画一个三角形,其内角和依然是180度,就像在一张纸上。但广义相对论允许早期宇宙具有任意曲率,若想让它今天看起来这么平,起初就必须被荒谬地精细调节,除非有哪种过程能自然而然把它抹平,暴胀恰好做到这一点,快速扩张把大尺度的空间抹平,消弭了起伏与皱褶,这有点像把曲面气球的某个小块无限放大。 不过暴胀不止是解决了难题,它还播下了万物的种子。在快速扩张期间,微观尺度上能量的细微量子涨落被拉伸到宇宙尺度,这些涨落转化为微小的密度差异,有些区域比别处仅仅略微更致密。在数十亿年里,引力把这种差异不断放大,把物质拉成团块,形成了星系、恒星,最终形成行星,没有暴胀,宇宙可能太过光滑,无法形成任何结构。 那么这个暴胀究竟如何发生?理论认为在宇宙最初时刻,空间充满了一种奇特的能场,常被称作暴胀场,把它想象成一个停在山顶的球,当球保持在顶端时,它的能量驱动了快速的指数式膨胀,最终球滚下进入更低能态并释放能量,这种释放把宇宙加热,充满活力,形成我们传统所说的大爆炸的热致密状态。从这个意义上讲,多数人想象中的那次热与光的大爆炸,其实发生在暴胀结束之后,其时间尺度几乎超越想象,暴胀很可能发生在宇宙诞生后约10^-36到10^-32秒之间,在那极小的一瞬,宇宙的尺度至少扩大了10^26倍,从小于一个亚原子粒子成长为远大于我们整个可观测宇宙的规模,然后它又同样突然地停止,留下我们继承的这个均匀平直,但略带密度涨落的宇宙。 最迫切的问题是,是什么引发了它?为何一开始会有一个暴胀场?它又为何在此时神奇停止?甚至有观点认为暴胀可能从未真正完全停止,“永恒暴胀”的想法指出暴胀在某些地方停了,但在
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66663天前
宇宙在骗我们 科学家告诉我们宇宙有边界 物理定律却说这个边界根本不存在 它也在逃跑 以每秒70公里的速度远离我们 我们永远追不上 人类永远追不上 这期视频要揭开的秘密 会让你怀疑人生 宇宙到底有没有边界 宇宙的到底有没有边界 大家都觉得宇宙没有边界 没有起点 你可能再也不会觉得宇宙是无限的了 因为有开始的东西 宇宙如果真的无限 那它不光在空间上无限 时间上也得无限 这就意味着里面有无限多的恒星 要真是这样 我们的天空应该被恒星挤得满满当当 不管白天黑夜都亮瞎眼 但现实是什么 夜空漆黑一片 这个简单的现象说明 宇宙的时间线根本不是无限的 那宇宙是怎么来的呢 按照理论 宇宙是从一场剧烈爆炸中诞生的 从一个密度和能量都高到极致的点 炸开这个点叫起点 拿张纸画个小点 然后把纸揉成那个点的大小 现在想象一下 整个宇宙 就被塞在比这个点还小的空间里 里面的压力高的吓人 最终爆了 就像你手里的纸想要恢复原状一样 宇宙开始膨胀 只不过规模大的离谱 宇宙过去现在未来的一切 我们看到的感受到的 组成我们身体的物质 全都来自那个过程 但问题来了 这么暴力的毁灭性爆炸 我们眼前这么精密的世界 答案藏在时间里 一开始仅仅1/1,000,000秒 极高温度的物质瞬间扩散开 那是等离子体 诞生了构成世界的基本元素 质子中子电子 这个过程叫重子生成 或者叫重子合成 它创造了氢和氦形成的条件 而氢和氦后来形成了恒星 恒星的生命周期 最终造就了我们这个世界的一切 先说说我们怎么看到宇宙起点的 然后再聊为什么找不到宇宙的边 想穿越到过去 你只需要一台电视机 打开它调到没信号的频道 看着屏幕上的干扰和白噪音 此刻你看到的就是大爆炸的直接后果 仔细看这是宇宙的遗迹 辐射也叫宇宙微波背景辐射 简称CMB 70年代 人类探索太空时 发现了一些看不清的区域 有些图像就像镜头炫光 诡异的是 当时所有已知的宇宙光源 比如正在死亡或诞生的恒星 距离这些炫光都太远了 不可能是他们造成的 科学家就这样发现了一记辐射 你屏幕上看到的白噪音 就是这种辐射的效应 这是早期宇宙真实的回声和声音 当科学家研究这个现象时 发现这种辐射发生的时刻正 是宇宙第一次被化学元素点亮的瞬间 我们知道了 这种辐射跟恒星或其他光源无关 多亏了WMAP探测器 我们才拿到了第一张完整的宇宙遗迹 普朗克空间天文台 后来又补充了更多细节 看看这张图 是不是
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66664周前
被黑洞包围了? 科学家发现我们已经被黑洞给包围了 几百万个犀牛黑洞或许正绕着银河系边缘打转 形成一道无法突破的死亡屏障 而韦伯望远镜 直到最近才找到它们真实存在的证据 在很长一段时间里 科学家都觉得微型黑洞根本不可能存在 直到上个世纪60年代 我们只知道一种制造黑洞的方式 恒星坍缩 因为是恒星变来的 所以也叫恒星级黑洞 但不是所有恒星都能变成黑洞 质量不到20倍太阳的 超新星爆炸后只会形成中子星 那问题来了 既然恒星造不出小黑洞 为什么我们现在会怀疑它们存在呢 答案很有意思 因为我们发现了太大了的黑洞 现在我们已经知道 几乎每个大星系的中心 都藏着一个超级怪物 超大质量黑洞 它们的质量能达到太阳的几十万到几十亿倍 简直离谱 1971年就有人预言星系中心可能有超大质量黑洞 银河系中心存在一个质量巨大却体积极小的天体 它必然与黑洞存在关联。 可随着观测证据越来越多 科学家们却犯了难 这些巨兽到底是怎么来的 理论上 恒星级黑洞可以慢慢吞噬物质长大 但詹姆斯韦伯望远镜的发现 直接打破了这个猜想 它能看到宇宙诞生初期的光线 还拍到了一些小红点 这些小红点就是宇宙大爆炸后仅5亿年就存在的星系 而在这些星系的中心 居然已经有了超大质量黑洞 5亿年啊 这点时间根本不够恒星级黑洞吃到那么大 除非它违背物理定律疯狂吞噬物质 虽然有部分证据显示黑洞可能真的能超速进食 但很多科学家还是觉得说不通 就有另一种理论浮出水面 而韦伯望远镜最近的新发现 可能刚好证实了它 那就是除了恒星坍缩 宇宙可能还有另一种造黑洞的方式 造黑洞的关键其实就一个 密度 当物质密度高到一定程度 引力就会突破临界点 想要逃离它 速度得超过光速 这显然是不可能的 而要达到这种密度 需要巨大的能量 得先克服电磁力 不让电子、质子靠太近 再突破中子简并压 因为量子力学规定 两个亚原子粒子无法同时占据同一空间 两个中子不能待在同一个位置 你感受下这个密度得有多夸张 中子星的密度已经够吓人了 一勺子中子星物质的重量 就相当于整座珠穆朗玛峰 但要形成黑洞 得把珠峰那么重的物质 压成比原子还小1000倍的大小才行 在今天的宇宙里 只有超新星爆发时才有这种力量 但回到宇宙刚诞生的时刻 情况就不一样了 咱们把时间拨回大爆炸后的第一秒 当时的宇宙是一锅超热、超密的粒子汤 物质分布并不均匀 有些地方粒子特别密集 有些地方则稀疏一些 科学家就
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