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播放宇宙星球百科知识大全,它恐怕没你想的那么简单

admin2023-12-05网络热点21 ℃0 评论

播放宇宙星球百科知识大全,它恐怕没你想的那么简单?

在古罗马时期,有人问思想家圣·奥古斯丁时间是什么,他回答说:“你不问我,我本来很清楚地知道它是什么,你问我,我倒觉得茫然了。”

空间也是这样。

空间是什么?这听起来像是一个简单的问题。但是如果你认真地审视这个问题,会发现你很难找到一个清晰的答案。下面,我们就来详细地探讨一下。

空间,它是什么?

一种观点认为,空间就是空虚,一个空着的地方,是宇宙中各种事情发生的舞台,不需要任何物质就可以存在,所以它可以无限地延伸下去。例如,想象你在宇宙中不断前行,直到某个地方你发现除了你以外,没有任何物质。此时,你面对的就是一片纯粹的空间。

另一种观点认为,空间是一种物质之间的关系,就像“林间有块空地”、“宇宙中有空洞”,都是指具体物质之间的状态。因为没有物质,就没有物质之间的关系,于是就没有空间。

那么,哪个观点是对的?

事实证明,空间都不是这些。我们之所以这样说,是因为空间可以做出许多违背我们常识的事情。比如,我们观察到空间可以弯曲、膨胀,以及产生涟漪。如果空间是一个空虚,那么它就不能被弯曲或膨胀。如果空间只是衡量物质之间的关系,那么关系本身怎么会发生弯曲或膨胀呢?

之所以会出现这种问题,原因是大多数人在想到空间时,脑海中产生的是一种我们日常生活中已有的空的观念。但根据爱因斯坦提出的广义相对论,我们必须放弃空间是空的概念,而接受它是一种实体的事实。

空间果冻,你在里面游动

根据广义相对论,为了更直观一些,我们把空间比喻成一团巨大的果冻。这个空间果冻能做什么?事实证明,它可以做很多奇怪的事情。

首先, 空间是可以膨胀的。事实上,我们已经看到了宇宙的空间在膨胀——遥远的星系都在远离我们。我们还认为,早期宇宙的空间还曾发生过剧烈的膨胀,宇宙在10的几十次方分之1秒的瞬间便增大了好几十个数量级。这就是宇宙的暴胀。

我们还知道空间可以弯曲,就像果冻可以变形一样。广义相对论告诉我们,有质量的物体会使周围的空间发生弯曲,而引力就是空间弯曲的体现。

空间发生弯曲时,里面的物体不再如最初那样移动。抛出的棒球不会沿着直线移动,而会因空间的弯曲沿着抛物线运动。如果棒球经过某些大质量物体附近时,它运动的路径不仅会发生弯曲,甚至可能会绕着这个物体转,就像月球绕着地球运行一样。

天文学家早已观测到,光线在太阳或暗物质等天体的附近穿过时,因引力的作用会产生弯曲。如果引力只是物体之间的作用力,而不是空间的弯曲,那么它就不能拉动没有质量的光子。唯一能解释光线发生弯曲的办法,是空间本身发生了弯曲。

最后,我们还知道空间可以产生涟漪,这就是引力波。你可以把这些引力波想象成一波空间的拉伸和压缩。如果你突然造成空间的一种扭曲,这种扭曲就会像声波或水波一样,向外传播出去,就像把果冻碰一下,它会波动一样。

在2015年9月,我们首次探测到了引力波。在宇宙的某个地方,两个黑洞在互相旋转时彼此接近,并最终合并在一起,这个过程中,它们会向外辐射出较强的引力波。借助美国的激光干涉引力波天文台,我们最终在地球上探测到这些空间的涟漪。

空间果冻的问题

总之,空间就是一种具有物理属性的实体。不过,你可能会想说,我们以前称之为空间的东西现在应该被称为空间果冻,而这个空间果冻必须坐落于某种区域内,我们现在可以把这种区域称为空间。但是物理学家却认为,空间果冻不需要坐落于任何区域之内。此外,空间的弯曲,不是空间相对于外部某个东西发生了弯曲,而是它相对于自身发生了弯曲,是空间各个部分之间的关系发生了改变。

但是,我们说空间不需要坐落于任何区域之内,并不意味着它就没有坐落于某个区域之内。也许我们所说的空间,实际上是处于在更大的“超空间”里。但事实如何,还无人知晓。

有没有可能,宇宙的某个部分没有空间?这些问题很难回答清楚,因为我们所有的物理定律都假设空间是存在的,那么什么样的定律可以在空间不存在的情况下运行呢?我们完全不知道。

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空间是平坦的吗?

整个空间是平的还是弯曲的?如果是弯曲的,它是怎样弯曲的?

这些问题对我们宇宙的结构有着决定性的影响,但解释起来非常困难。不过,我可以采用一种形象化的方法,那就是假装我们生活在一个二维世界里,就像被困在一张纸上一样。

如果我们生活的纸是完全平直的,我们说空间是平的,其曲率为零。

如果纸发生了弯曲,则有两种情况。它可以向着一个方向弯曲,这种弯曲具有正的曲率;或者,它可以向着多个不同方向弯曲,像马鞍或薯片那样,这种弯曲具有负的曲率。

如果空间在任何地方都是平的,那就意味着空间可能会无限地延伸下去。你往一个方向走,你可以一直走下去。但如果我们发现空间在任何地方都有一个正曲率,那么只有在一种情况下才能让我们一直走下去——空间是球形或椭球型的情况,比如一个土豆的表面。如果我们都生活在一个相当于土豆表面的三维空间里,那么朝一个方向走下去,你可能会从一个相反方向回到原来的位置上!这个信息很有用,例如,你可以借此做个恶作剧。

但天文学观测表明,我们宇宙的空间看起来是“非常平坦的”。科学家是通过两种方法计算出宇宙空间曲率的。

一个方法是测量三角形。事实上,弯曲空间中的三角形内角之和不等于180度。正曲率空间中的三角形角之和大于180度,负曲率的要小于180度。科学家通过观察宇宙各个时期的图像,并研究图像中不同点之间的空间关系,发现我们宇宙中的三角形内角之和基本上等于180度,所以说我们的空间是平坦的。

另一种方式是通过观察能引起空间弯曲的东西——宇宙中所有的能量和物质的密度。根据广义相对论,在一个膨胀的宇宙中,如果宇宙的密度接近某个临界值时,空间就是平坦的;如果大于这个临界值时,空间就会具有正的曲率,能量和物质可战胜宇宙膨胀的趋势,宇宙最终会停止膨胀并开始坍缩;如果小于这个临界值时,空间就会具有负的曲率,宇宙会永远地膨胀下去。事实证明,我们测到的宇宙的密度,正好能让我们的空间保持平坦。

不过请不要对生活在一个平坦宇宙中而感到失望,因为据我们所知,我们生活在一个平坦的宇宙中是一个天大的巧合,因为宇宙的密度只要发生一点点的改变,宇宙就会不再平坦。观测显示,我们宇宙的密度为每立方米空间里平均有5个氢原子。天文学家推算,只要密度变为每立方米空间里平均有6个或者4个的话,那种我们的宇宙就会不再平坦了。

我们的宇宙是怎么保持平坦的呢?为什么会这样的?这是关于空间的一个最大谜团之一。

空间有没有边界?

你可能会认为,既然我们的空间是平坦的,而不是像土豆或马鞍(或马鞍上的土豆)那样,那就意味着它必须永远继续这样延伸下去,对吧?

这可不一定!空间可以是平坦的,也可以是无限的。或者,它可以是平坦的,但有一条边。实际上,没有任何理论告诉我们空间不许拥有边界。也许,我们的三维空间也有一个边界,在它的边缘会有一些奇怪的几何性质。

更有趣的可能是,空间是平坦的,而且边界还能“首尾相接”。这就像你在玩某些视频游戏(如吃豆人游戏)的时候,如果你超越屏幕的一个边界,你会在另一边界上出现。空间也许能够以类似这种方式与自身连接。

那么这是怎么发生的呢?也许虫洞能给我们一些启示。虫洞是广义相对论预言的一种时空隧道,两个相距遥远的不同的点可以借助虫洞连接起来。如果空间的边界都以相似的方式连接在一起,也许就能产生“首尾相接”的效果。

把空间量子化

空间究竟是由什么构成的?空间是由许多微小的结构单元构成的,就像电视屏幕上的像素那样?或者,空间是无限光滑,你可以无限地放大下去,但它始终会保持着连续光滑的结构?

无限光滑的空间对我们来说似乎更合理一些。毕竟,我们不是像视频游戏角色在屏幕上移动时那样,一个像素地一个像素地移动的。

不过,古代的科学家也曾认为空气是连续的,然而事实上,空气是由微小的离散分子组成的。类似地,空间也可能是由微小的离散结构组成的。而且,考虑到我们现在对宇宙的理解,空间更有可能是由许多微小的结构单元构成的,即空间可以是量子化的。因为我们知道其他的事物都是量子化的。物质是量子化的,能量是量子化的,力是量子化的。量子力学还认为,存在着一种最小可测长度,叫做普朗克长度,大约为10-35米。所以,空间量子化是很有道理的。

如果空间是量子化的,那当我们穿过空间的时候,我们实际上是从一个位置跨过一小段距离跳到另一个位置上。一些物理学家还推测,根据这个量子化的思路,空间其实是这些节点(空间量子,即空间的最小单位)连接起来的一种网络,每个节点表示一个位置,节点之间的连接表示这些位置之间的关系,即谁挨着谁。

也许,宇宙中的所有粒子可能只是这些节点的某种振动模式。如果你了解相关的量子场理论的话,那么这个观点听起来就不那么疯狂。事实上,宇宙中充满了各种场,比如电子场、光子场、希格斯场等,而我们所认识的每一个粒子只不过是这些场的一个局域的小振动。

一些人还怀疑,节点之间的连接其实是由量子纠缠产生的,但这个想法只是一群喜欢熬夜奋战的理论学家所做的一个数学推测。

空间的更深一层奥秘

如果空间是一种物理实体,而不是背景或框架,有一些动态的特性,比如可以弯曲,可产生涟漪,甚至可以量子化,那么我们就得想:空间还能做什么?

像空气一样,也许它有不同的状态和阶段。在极端的条件下,也许它可以以意想不到的方式来组合出自己,或者有更意想不到的特性,就像空气在气态、液态或固态下有不同表现一样。也许我们所知的空间只是一种罕见形式的空间,宇宙中还有其他类型的空间,只是等着我们来弄清楚如何创造和操纵它们。

为了了解空间是什么以及它能做什么,我们最好的办法是,仔细观察宇宙中最为极端的空间形变——黑洞。如果我们能探测到黑洞附近的空间,也许能看到一些关于空间最为奇怪的状态。

令人兴奋的是,我们比以往任何时候都更容易探测到黑洞。过去,我们完全察觉不到在宇宙中穿行的引力波,而现在,我们已经有能力倾听到它,并借此能了解到黑洞引发的太空暴力事件。也许在不久的将来,我们会借此揭示出更多关于空间的奥秘。

吞噬星空原始宇宙宇宙海都是啥?

吞噬星空中原始宇宙是一切族群的诞生之地,原始宇宙中的生灵通过修炼会不断成长,当修炼到界主级别时就会拥有自己的世界。再修炼成不朽后,小世界就需要和空间碎片结合,成为自己的神国。在修炼成为宇宙最强者之前,都会受到原始宇宙的保护,就像原始宇宙的孩子一样。当强者修炼突破成为宇宙最强者,他的神国就会被原始宇宙排出到原始宇宙之外,演变成为强者自己的小宇宙。

原始宇宙和这些小宇宙所在的广阔无垠的疆域称作宇宙海。宇宙海除了原始宇宙和这些小宇宙之外,还有各种险地和无尽的宝物,引得各强者争夺厮杀。

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宇宙为什么会有那么多星球?

宇宙中的各种星云;星团;星系;恒星;以及行星和人类身体中的各种细胞一样有着各自的生命周期,它们周而复始生生不息,这些宇宙中的巨大天体会发生各种碰撞,坍塌,消散,燃烧,她们的生命消逝之后,事情并没有结束,各种天体生命尽头遗留下来的物质在宇宙之中形成了新的生命,各种新的黑洞,恒星,类地行星就像地球上春风吹过的大地之中的生命一样,破土而出。

和细胞存活的短暂周期不同的情况是,宇宙之中这些巨大的“细胞”靠着是数百亿光年的距离和数百几年的时间来衡量的,这也是从地球上一片小小的树叶到广阔宇宙的美妙之处。

鉴于宇宙膨胀的速度,这个世界中的各种天体很可能会靠着各自星体之间的相互作用和生老病死越来越多,就好比地球上的人口数量栖息变迁一样,直到当宇宙膨胀的速度降低到某一情况下时,宇宙中的天体就会发生和人口数量达到某个比值会急剧降低类似的情况。然后这个世界就会归于平静。

最后附上一张哈勃望远镜拍摄的银河系全景图。

爆炸的内容是什么?

宇宙大爆炸理论,提出来的时候,当时还没有什么证据。保持质疑也是对的态度。 但是现在都过去一百年了,这套理论的各种预测也都成立了。不少科学家想否证,也都失败了。在科学体系里面,也只能接受这个理论。还有许多新发现都在明示宇宙的准确年龄和膨胀速度之类的。如果不看这些东西,或者不去理解,反对的道理都从哪里拉出来?一百年来,这已经是个中学生基础知识,又有大量数据支持。为什么题主要跟女娲这种传说比较啊?真的想不通。---其他回答提到了各种证据和线索。读者可以参考一下,也可以自己去百度搜一下。。。我这里想提供另外一个线索。大概是我个人认为最明显而且最有说服力的一种证据。虽然很少有专家之外的人提起,但是尽量解释吧。当时发现这一点,我也真是一脸懵逼。实在太obvious了。---先介绍一个比较基本的东西:那就是中学物理所学的 Cosmic Microwave Background (简称CMB图)这个玩意,简单说,就是宇宙的背景图。是一种微力辐射,来自宇宙的任何方向。一直存在,也不变,永远在任何其它天文对象的背后。包括所有遥远galaxy(星系)的背后。CMB是什么?是大爆炸的图片,或者大爆炸的影子。大爆炸当时发出来的辐射,永远都会受到。为什么?因为膨胀速度大于光速,无论原来的东西跑得多远了,我们最远能看到一直都是这个最早的影子。(随着宇宙的衰老和膨胀,背景图的频率会渐渐降低,可是分布完全不变)更准确地说,是大爆炸发生之后30万年左右发出的一波辐射。为什么?因为宇宙早期还是个物质非常密集的球。所谓“物质”就是我们整个宇宙的各种类型的小粒子,包括能量neutrino、photon之类的。也包括dark matter(黑物质)等等。即使已经膨胀了很多,比一个星系还大,物质还是特别密集,导致平均温度仍然非常高(几万度以上)。那时候的密集程度,夸张到所有的photon(光子)都跟其它物质一样挤,无法走。辐射本身就是一种光,自然就没法跑出来。可是那时候的宇宙球的温度,基本上就是均匀的。只有一些非常微小的冷热区别。过了30万年,通过膨胀,突然有那么一个时刻,温度低到5000度左右。奇迹发生,最早的原子诞生。就是说,能量密度低到粒子能够融到一块。这短时间(时刻),光子之类的重量很小的粒子,突然自由了,可以跑掉。因此我们看到的最早的最远的东西就是这一大批突然跑出来的光子。看不到更早的,或者很难。这就是CMB。红绿蓝分布,代表的就是当时宇宙球的不同地块的密度(温度)。有的地方,稍微冷了一些,或者稍微热了一些,发出来的光子能量不同。(但是必须强调,宇宙这次释放光子,也没那么大的能量差异。相差不到1%。当时宇宙密度还是非常均匀的。这张图很著名,但是故意把这个微小差异放大很多了)---CMB是宇宙物理学最重要的一个发现之一。频率等等,也都符合了之前对于大爆炸的各种理论。所以说,CMB本身,已经是大爆炸的最伟大的证据之一。可是在CMB里面,还有一些更加神秘的现象。我这篇要说的就是其中一个小现象:BAO(Baryonic Acoustic Oscillation)。---BAO是什么?也是一个现有理论预测,后来才得证的现象。专家是这样推理的:CMB图有温度小差异,所以大爆炸刚发生的时候,已经有一些小差异了吧,物质并没有完美100%均匀。先忽略什么原因导致,这到底能说明什么?这些宇宙早期密集点,无论跟周围差距多了少了,也都会发出一些影响,会发出一个“环”。这一些点所发出的“环”,也是一种日已积累的压力波,因为不同force有所差异。因为影响力(压力)是倍数发展的,当初小差都会导致这样的“环”现象。奇妙在于,这些“环”都是半径差不多的。都是同步的。为什么?因为在宇宙早期,宇宙膨胀的力量高于一切,任何物质现象都是跟着这种膨胀走的。然后呢?这些环,在30万年那次大放光子时刻,压力突然没了。意味着,这些密度环突然停了,不涨了!仍然继续膨胀,但是除了重力和膨胀力以外,还没有任何扩大压力。所以,这种环应该相当于我们目前宇宙所观察到的物质分布?---理论有了,也可以算出这些环现在的具体规模。期待证明。重点是,宇宙应该在这个具体规模保留了一种pattern,一种环形象。(不过,启发点分布是随机的,很多环可能是重叠的)预测这样的现象:(不过是3D的)这种东西应该存在于星系规模。按照理论,算出来的应该是:4亿光年左右的规模。这样要怎么证明啊?我们所看到的宇宙是这样复杂的:各种星系已经演化了几亿年,几万亿星系,还各种重力互相影响,非常乱。哪里有球?看不出来。因此,很多人都在着急。然后 2004年,终于有几十个人(包括许多华人)统计了全部星系位置,以及之间的距离。如果存在那种环(球),应该就有更大比例的galaxy是这种距离的(4亿光年)。哎呦,还真有:https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0501171.pdf图上那个凸出来的地方;意义非常大。说明星系分布有一种pattern。这个pattern,我们不能用眼睛找出来,但是计算机可以算出来。这就很奇怪,而且只有大爆炸理论才能解释。(素材来源于网络)

世界权威天文杂志排行?

1《天文爱好者》,目前国内最有名、历史最久的天文杂志;

2《中国国家天文》,刚发行的,但我感觉内容不如《天文爱好者》;

3《中国天文学和天体物理学》和《天体物理学杂志》属于专业类的杂志,是学报性质的

4《天空和望远镜》是世界上最好的天文杂志了,但那是美国的,是英文的,而且比较昂贵。

其他:《中国空间科学技术》,《星空》等。

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