2022年7月,NASA公布了一些照片,其中一张让我们看到了迄今为止最早期的宇宙,还发现了一颗有水的系外行星。 这些照片来自詹姆斯·韦伯太空望远镜。它一直被看作哈勃太空望远镜的继承者。今天我们就来说说,这架全球最大、性能最强的太空望远镜,到底给人类带来了哪些惊喜。 耗资百亿的“鸽王” 韦伯望远镜由NASA、欧洲航天局和加拿大航天局合作开发,用NASA第二任局长詹姆斯·韦伯命名。他任职期间完成了阿波罗计划、水星计划、双子座计划。韦伯望远镜的计划,也是他离开NASA之前提出的。 但望远镜真正开始开发是在上世纪90年代,花了25年才完成,耗资100亿美元。由于技术复杂性和预算超支,发射日期从原定2007年一直推迟到2021年。 2021年12月25日,它终于坐着欧洲的阿丽亚娜5号火箭升空了。 专注红外光的“眼睛” 韦伯望远镜专注于红外光。哈勃主要探测可见光,而韦伯几乎完全不探测可见光。 看这两张创生之柱的照片就明白了。左边是哈勃拍的可见光图像,能清楚看到气体云和尘埃。右边是韦伯拍的近红外光图像,能透过气体和尘埃看到背后的东西。 为什么红外光能穿透气体和尘埃? 因为波长越长,穿透力就越强。电磁波谱中,无线电波波长可达数公里,能轻松穿过建筑。红外线波长比红光还长,所以也能穿透尘埃。可惜我们肉眼看不见,但韦伯可以。 红外线还有个特点:任何能向外辐射热量的东西,都会发射红外线。人类、动物、恒星、火都是如此。士兵夜间用的夜视镜,就是靠这个原理成像。 为什么要看红外光? 由于宇宙膨胀,最早期的星系发出的可见光,早被拉长到了红外光谱,这就是红移现象。韦伯专注红外光,可以通过测量红移程度推断天体距离和宇宙膨胀速度,还能研究大爆炸后恒星和星系怎么形成。 但红外望远镜有个挑战:必须保持极低温度。因为韦伯自身也会辐射热量,干扰从星系来的光波。它必须在零下223℃以下工作。 地球上达不到这个条件,但太空可以。前提是得避开太阳辐射。 五层遮阳罩 月球没有大气层,温度完全取决于太阳辐射。晚上零下173℃,白天127℃。韦伯也会面临同样问题。 为了挡住太阳、地球、月球的光和热,工程师给它装了五层遮阳罩。每层差不多一个网球场大,厚度却和头发丝差不多。材料叫聚酰亚胺薄膜,能承受零下269℃到400℃的极端温度。 每层之间留有真空空间,热量在到达第五层时已降到很低。再加
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当科学家第一次把细胞放大10亿倍后,所有人都沉默了,因为他们看到的画面和宇宙的结构惊人相似。细胞膜像宇宙的边界在不断扩张,线粒体分布的方式竟然和星系团的排列几乎一致。那些连接细胞器的纤维网络和连接星系的暗物质纤维呈现出同一种神秘的网状结构。 更让人震撼的是,细胞核占细胞体积的比例恰好约等于可观测物质占整个宇宙的比例,都在4%到5%之间。2011年一位物理学家甚至发现细胞内的信号传递速度和宇宙信息扩散的模式遵循着相同的数学规律。 今天我就带你看看这个跨越60个数量级的惊人巧合。当我们把镜头从10的负15次方米的细胞拉到10的26次方米的宇宙,你会发现一个细思极恐的真相。但这还仅仅是开始,更让人头皮发麻的发现出现在2020年。 意大利和美国的科学家联合发表了一篇震撼学术界的论文,他们用超级计算机对人脑神经网络和宇宙网络进行了首次定量对比分析,结果让所有人都倒吸一口凉气。人类大脑包含860亿个神经细胞,可观测宇宙中有大约1000亿个星系,这个数量级就已经惊人的接近。 但真正让科学家震惊的是接下来的发现。研究人员测量了大脑中物质分布最密集和最稀疏区域的差异,发现密度相差整整100倍。从1微米到100微米,当他们把目光转向宇宙,在由1000亿个星系构成的宇宙网中,密度最大和最小的部分同样相差100倍,只不过尺度变成了5百万光年到5亿光年。 这种精确到令人窒息的相似性在自然界所有已知的网络结构中从未出现过,就好像有一只看不见的手用同一张设计图纸分别画出了细胞和宇宙。更诡异的事情还在后面,研究团队继续深入分析。 他们测量了大脑神经元网络和宇宙网络中每个节点的平均连接数以及这些节点形成的集群数量,结果再次让人不寒而栗。两种网络的连接方式几乎完全一致,这意味着它们可能遵循着同一套底层物理法则,就像DNA的双螺旋结构和星系的旋臂都在诉说着宇宙深处隐藏的某种密码。 如果你觉得这已经够疯狂了,那接下来的数据会彻底颠覆你的认知。科学家计算出,如果把整个宇宙网络当作硬盘,它能存储大约4.3PB的信息,而人类大脑的存储容量是2.5PB。你可能会说4.3和2.5看起来差别挺大,但要知道大脑神经元网络结构哪怕只有微小变化,存储量就会呈指数级暴涨或暴跌。 从这个角度看,4.3PB和2.5PB在宇宙尺度上几乎就是同一个数字,就好像宇宙这个巨型大脑正在存储着某个生命体数十亿年积累的全部记忆
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