谢选骏全集网络更新

Xie Xuanjun 谢选骏（1954年－），中国旅美学者、自由撰稿人。1978年凭借著文革前连小学都未毕业的学历，考入中国社会科学院研究生院，是当时中国年龄最小的研究生之一。1981年毕业，获得硕士学位。主要研究内容集中在哲学、历史、神话、宗教。1987年受邀参与中央电视台政论纪录片《河殇》的撰稿工作,1988年完成第一稿，1989年六四事件后，《河殇》遭到禁播、查封、批判，幷被定为“反革命暴乱的蓝图”——谢选骏也因参与《河殇》的制作过程而受到牵连入狱，以后不能继续举办讲座、发表文章、出版书籍。但谢选骏没有选择放弃，相反，用了三十年时间，孤军奋战至今——完成《谢选骏全集》二百余卷。其中的主要著作为《神话与民族精神》、《五色海》、《天子》、《新王国》、《现代南北朝的曙光》、《全球政府论》、《思想主权》、有关基督教的十卷书籍，以及《外星看地球》60卷。其中谢选骏自认最有创见的著作是《思想主权》，他把《思想主权》比喻为其著作的塔尖——因为【思想主权】的概念，来自圣经记载的【神说：“要有光。”就有了光。】【【【【【【【【【【【【以上是对于《维基百科》的修正。】】】】】】】】】】】】

2021年8月29日星期日

谢选骏全集第162卷：无垠宇宙

无垠宇宙

Boundless Universe

《宇宙朝圣》第二卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Two

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第162卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 162

（另起一页）

内容提要

宇宙像一个万花筒，随着人类的观测能力而不断延伸……

Synopsis

The universe is like a kaleidoscope, continuously extending with the observation ability of human beings...

（另起一页）

导论1、“星际文明”是为了保存最后的人种

导论2、光线弯曲是一种视觉错误

导论3、国际空间站是个贼窝

导论4、人类不仅需要共通的语言

导论5、太空垃圾迟早会砸扁人类的脑袋

导论6、太空领域的新冷战促成登陆火星的计划

导论7、太空移民可能耗尽地球资源

导论8、宇航员就是实验鼠

导论9、主动接触比被动接触好

导论10、庄子是银河年的鼠目寸光

001、宇宙起源

002、宇宙简史——行星的形成

003、嬰宇宙

004、平行宇宙

005、多重宇宙

006、宇宙中的天体究竟是从何而来？

007、宇宙火环！天文学家发现110亿光年外罕见环形星系

008、宇宙万物的诞生，都要感谢这个未解之谜

009、破解宇宙历史悬疑密码就在天外飞来的宝石里

010、你一定误解了大爆炸，这是5个常见误区

011、射电望远镜

012、射电天文学

013、哈勃深场

014、太空

015、引力波天文学

016、宇宙奥秘知多少：一组数字让你脑洞大开

017、“棉花糖”世界！一颗奇怪系外行星被发现，它叫WASP-107B

018、“中国天眼”发现 212颗暗弱脉冲星，挑战通用银河系电子密度模型

019、2万亿，科学家确定宇宙中星系数量，却发现另一绝望真相

020、3亿光年外出现2亿光年巨大空洞，如有智慧生命或被禁锢至灭绝！

021、39个古老大质量暗黑星系颠覆现有宇宙模型

022、A1689-zD1

023、BX442

024、ESO 146-5

025、Gliese 876 d

026、HD 85512 b

027、室女座70b

028、IC 1101宇宙中最大的星系，看到最后你就知道它到底有多大了！

029、IC1101星系：目前人类已知的最大星系，是银河系直径的二十多倍

030、IC1101真的是宇宙最大星系吗？

031、SN 1987A

032、比较行星学

033、比最远还远的星图：哈勃超深空场！

034、不可思议！光也可以被完整移动，这让科学家很兴奋

035、4种关于宇宙的理论，我听过一种，结果还几乎被推翻

036、11个科学发现塑造了我们现在的宇宙观

037、60亿颗类地行星在银河系

038、NAOJ发布银河系新地图：地球跟人马座A的距离比想象中更近

039、残酷的宇宙，这颗恒星正在吞噬它周围的天体，看着就让人揪心

040、超级地球

041、超巨星周围环绕明亮彩虹涡流气体星云

042、传说中的白洞在哪里？宇宙中能找到吗？是上百亿光年外的类星体？

043、大型望远镜揭示宇宙最冷之处

044、道破3000多个星系秘密

045、德国数学家证明了4维空间存在

046、地面上的望远镜，比太空里的哈勃还强？

047、多重宇宙可能存在的10个理由

048、俄成功发射天体物理观测卫星可拍银河系外图

049、关于宇宙的4个神秘现象，人类至今都没有“解开”

050、哈勃镜头下的宇宙星云图像

051、哈勃望远镜发现迄今最古老螺旋星系

052、赫歇尔望远镜首次捕获银河最年幼恒星图像

053、恒星的一生，何等壮丽？科学家将宇宙最大恒星的故事讲给你

054、哈勃空间望远镜

055、近代科学家对于“宇宙岛”的争论被哈勃画上了句号

056、距离地球最近的星团正在解体

057、哈勃太空望远镜30周岁纪念——给自己的生日礼物

058、哈勃太空望远镜的5大重要发现，哈勃升空前的天文观测有多难

059、哈勃太空望远镜的宇宙深场图片，带你看看宇宙有多么浩渺

060、绝美宇宙！哈勃望远镜为梅西耶天体拍出12幅新图

061、科学家：每2600万年地球生命周期性灭绝，现还有1500万年

062、科学家发现，6000多年前的“飞行器”，或能随意穿梭宇宙太空

063、科学家发现24颗超宜居行星，比地球更适合生命生存

064、科学家发现120亿年前“宇宙网” 数十亿矮星系现踪

065、天文学家发现罕见旋涡星系形成于100多亿年前

066、科学家发现寻找宜居系外行星的新方法

067、科学家发现已知最古老星系距今135亿年

068、科学家理论认为暗能量是宇宙加速膨胀的幕后黑手

069、科学家亲眼目睹降维“打击”，惊叹物理之奇妙！

070、科学家首次发现“超级地球”大气中有水或能支持生命

071、科学家提出宇宙可能在“大爆炸”中灭亡

072、科学家在120光年外发现两颗新系外行星：其中还有一颗超级地球

073、科学家在遥远恒星系统中，发现奇怪有机分子

074、科学解读：宇宙到底有多大？

075、科学界关于宇宙诞生的三种假说

076、美国宇宙模型震惊科学界宇宙有限形如足球

077、美射电望远镜拍到宇宙星系壮观“超级火山”

078、欧洲南方天文台拍摄美丽“室女座之眼”星系

079、欧洲新射电望远镜首次拍到遥远星系清晰照片

080、人类将视野拓展到越来越远的宇宙深处，探索距离已达360亿光年

081、人类首次发现银河系内超高能宇宙射线

082、人类眼前的宇宙都是假的？

083、人类已知的宇宙有多大，只能说心有多大，宇宙就有多大

084、如果两个宇宙高级文明在太空中打战，人类如何才能观察到？

085、如何理解平行宇宙/平行世界？

086、三裂星云区域天体碰撞演绎“暴力美学”

087、谁在操控着整个宇宙的命运？

088、神秘的宇宙之谜

089、生活在银河系中的最佳时间和地点找到了…

090、实验揭示宇宙大爆炸发生的可能机制

091、世界上有另一个你？平行宇宙不否认这种可能

092、适宜居住的行星

093、首次观测到神秘宇宙网

094、首颗系外行星的发现故事：“飞马座 51”摆动立大功

095、斯蒂芬森体积是太阳的100亿倍，可容纳1亿个地球，却存在重大弊端

096、天上有哈勃，地上有FAST 天文望远镜究竟能“看”多远？

097、天文学家用这9个方法，测量宇宙有多大

098、天文学家怎么知道河外星系真的存在呢？

099、外媒：科学家发现新宇宙之谜“巨婴行星”

100、为什么说：至少需要四种恒星？

101、为什么我们生活在一个多重宇宙中？

102、未来的智慧文明可能会“错过”宇宙大爆炸

103、我们的宇宙存在，是因为有无数个宇宙存在？

104、我们能看到最遥远的恒星有多古老？

105、我们生活在不对称的宇宙中？

106、我们生活在高维宇宙的一张膜上

107、新發現31光年外超級地球可能適於孕育生命

108、新型超新星获证实解开上千年的恒星之谜

109、旋涡星云是银河系内天体还是银河系外的“宇宙岛”

110、一张 “宇宙深场” 照片，延伸了人类的想象！

111、异常美丽：哈勃望远镜捕捉到一个正在消亡的星系

112、银河系发现一颗地球大小的流氓行星

113、有哪些奇异有趣的系外行星？

114、又见“地球2.0”，“宜居”到底是什么？

115、又一发现！这颗太阳系外行星比地球大50%，质量为地球的三倍！

116、宇宙暗物质分布图出炉揭星系间存无形桥梁

117、宇宙大爆炸并不是你所认为的“砰”的一声

118、宇宙大爆炸证据消失暗能量加速宇宙膨胀

119、宇宙大爆炸之前发生了什么？

120、宇宙诞生于180亿年前的大爆炸，哪此前是什么呢？

121、宇宙到底有多不真实！一文让你怀疑人生

122、宇宙的尽头在哪儿？

123、“宇宙尽头”的星系A1689—ZD1，人类还会在观测到更远的星系吗？

124、宇宙年龄多大？有的星系“静悄悄”？答案可能是……

125、宇宙膨胀，我们会跟着一起膨胀

126、宇宙如何度过了138亿年？它经历了什么时期？这些都有答案

127、宇宙是不是无限的？

128、宇宙是否处于伪真空状态？

129、宇宙首个星系诞生于大爆炸之后2亿年

130、宇宙外面是什么样子的？

131、宇宙网

132、宇宙网究竟有多“黑暗”？

133、宇宙为什么要限制光速，限制光速背后到底有什么的玄机？

134、宇宙物质汇总：星系，恒星，暗物质，重子物质，暗能量

135、宇宙有道理：宇宙的星球大都在转个不停，但这几个星球很特别

136、宇宙之大无奇不有！在早期宇宙中，有我们银河系的“双胞胎”

137、宇宙之大无奇不有，新“恒星之王”粉墨登场，碾压群雄

138、宇宙之外的恐怖世界，盘点宇宙十大迷人星系

139、宇宙之网——我们所处在这张“宇宙之网”之上

140、宇宙中的灯塔——脉冲星

141、生命起源又有了新发现！哈勃望远镜在宇宙中，发现了重要线索

142、宇宙中类地行星可能很常见

143、宇宙中奇怪的海洋世界——甲烷、焦油和熔岩海洋

144、宇宙中是否存在其他碳基生物？

145、宇宙中有多少个“地球”？

146、宇宙中有多少星系？大吃一惊

147、宇宙中最大结构在自转！“宇宙网”每小时转36万公里

148、宇宙中最明亮的爆炸，超超新星能量达超新星的100倍！

149、宇宙中最奇特的15个星系

150、宇宙最大天体？这个新发现的巨大星系团质量为1000万亿个太阳

151、宇宙最诡异十八个天体合集索伦之眼注视宇宙

152、远古星系内，恒星或经历了“生死时速”

153、在宇宙最大系统中，发现热气体晃动，前所未见！

154、早期宇宙中庞大发光气泡是中心星系所驱动

155、这不是好消息！4.2光年外疑似出现地外文明，朝着地球方向前进

156、这个星系诞生在宇宙大爆炸的4亿年后，质量约10亿个太阳

157、这群年轻恒星不到100万岁，而且位于1167光年的相似距离上！

158、重大突破！宇宙大爆炸溯源：第一微秒发生什么

159、壮观！数百个星系全景令人叹为观止

160、最新发现宇宙奥秘：宇宙大爆炸证据或消失

（另起一单页）

无垠宇宙

Boundless Universe

《宇宙朝圣》第二卷

Cosmic Pilgrimage Volume Two

【导论1、“星际文明”是为了保存最后的人种】

（一）

《为什么说人类不能跨入星际文明就没有未来？》（salong365）报道：

许多学者认为，如果人类不能跳出地球，不管是殖民火星，还是移民到比邻星，还是其它开普勒系类地星，只要能够成为星际文明，能在另一个星球发展独立的文明体系。那么，不管地球发生任何变故，就能保留人类的火种延续，而不会因为各种原因造成人类的灭绝。否则一旦地球受到打击，就有可能断绝人类文明的传承，而下一次地球文明的兴起，可能就不关人类的事了，也许几百万年几千万年后会变成猫星文明，猿类文明等类似的另一种地球文明，就如假设6000万年前如果恐龙不灭绝，也许现在的地球文明就是一个恐龙世界文明了。现今各种末日论中，存在着几种灭世观点。（当然，这是指人类文明的灭世。因为不管人类怎么灭绝，地球总会进化出各种物种。）

1是陨石灭绝说。具体可以参照6000万年前的恐龙世界灭绝，当地球天降陨石达到一定大小时，不管是掉落陆地还是海洋，其产生的地震，海啸，火海，以及随后发生的大气环境变化就足以灭绝陆地上大部份动植物，而人类这种生物更是首当其冲。

2是战争说。当自从有人类起，人类世界就不停的发生战争，从原始的弓箭到现代的枪弹，以及未来可能产生的核战，人类的战争规模及破坏性越来越大，而总有一天，当资源消耗将尽时，大规模的战争将无法避免，也许到时核战的规模将彻底断送人类文明，而使人类文明终结。

3是病毒说。也许是人为制造的，也许外来陨石携带的，或是病毒进化而来的。当人类技术无法解决时，人类灭绝就成了一件无法抵抗的事情。

4是外星入侵说。这种可能性相对来说更低些，因为只要不是遇到变态的文明，一般人类还可苟活着，最多是灭绝大部份或是成为殖民奴隶。而不太可能全部灭绝，但文明也不复存在。

5是资源耗尽说。人类文明要发展，就离不开能源，而地球能源目前不可再生资源中，不管是石油还是核能，如果技术不能进步，当所有能源资源都消耗完后，却又无法发展新的能源，如可控核聚变能源时，仅依靠太阳能，人类文明将无法把人类殖民到其它星球，那么人类在地球上只能倒退发展，将有可能不断产生战争，直到一步步退到封建社会，奴隶社会，甚至倒退到原始社会。虽然人类仍在，但人类文明也就不再存在。

6是科学技术瓶颈说。我们无法知道如果要走出地球，未来需要怎样的技术，也不知这种技术人的大脑能不能发现和理解，如果不能发展改造火星的技术，我们不能移民火星，如果无法解决航行以光年计的行程所需要的生态技术，冬眠等长时间航行所需要的技术，我们甚至无法到达最近4.22光年远的比邻星。那么我们将困在地球，直到所有的资源耗尽，直到人类文明的终结。

所以，如果人类不能在危机来临的时间内向其它星球移民，寻找更多的资源时，一旦地球遇到不可控的灾难，人类文明将遭受灭顶之灾，人类文明将难以为续，而这样的事情也许就发生在未来几年，也许几千年或是几万年后，但只要地球人类文明一天不能够跨入星际文明，就终有一天会面临种种绝境。

（二）

《人类在火星上的房子将会是什么样子？》（王作家）报道：

虽然人类移民火星的计划还遥遥无期，但已经有家具厂商为地球之外的居住环境操心了。

最近宜家在位于犹他州的火星沙漠研究中心（MDRS），重新设计了一个模拟火星环境生活舱，探索在这种不太适合人类居住的环境里，如何通过设计来改变人们的居住体验。

宜家改造的这个模拟火星生活舱，是一个高约 8 米的圆柱体，由上下两层甲板组成，下层甲板中有设有共享实验室和操作车间，上层甲板则有个小厨房，以及六个包含双层床的睡房。

六名研究人员在这个狭小的生活空间内居住了数周到数月不等的时间，来研究如何更好地在另一个星球生活，他们在温室中种植作物，并在实验室中研究土壤样本，看上去就像是电影《火星救援》中的场景。

而宜家的任务，就是通过设计让火星环境的中居住空间看起来「更像家」。据这个生活舱的设计师 Christina Levenborn 介绍，居住舒适的一大因素让保障居住者的隐私，营造空间感，即便是面积不大的居住环境也是如此。

Levenborn 通过改变家具设计来解决这个问题，宜家在操作车间安装了 BROR 巴拉搁架单元来放置各种工具，而在实验室中尽可能采用多用途的家具，比如书桌和凳子可以同时满足研究人员坐着办公或者站立式办公的需求。

其中六个卧室可以说是最大的挑战，因为分配给这六间房的空间实在很小，但这确实是这个生活舱里研究人员唯一可以独处的空间，宜家设计师为房间配备了悬挂式的收纳袋和 USB 充电插口，并通过暖黄台灯让整个房间看起来更加温馨。

虽然这个生活舱为了地球以外的环境而设计，但宜家希望将这些设计经验改善地球上的居住体验，尤其是居住在空间较小的公寓和宿舍，这些设计理念可以帮助消费者改造小户型的房子。

其实火星沙漠研究中心（MDRS）这个项目最早是由 NASA 和瑞典隆德大学的工业设计学院合作推出的，宜家后来加入，还在 2017 年派出了一组设计团队在模拟火星的环境中居住了 7 天。

宜家设计师在体验中记录下自己的想法，为 NASA 的火星居住计划提出设计建议，建筑师 Constance Adams 指出「太空中每一件东西都应该具备多种功能」，否则成本将难以承担。

设计师 John Karlsson 认为太空设计和宜家北欧的设计风格十分契合，「因为那是挖掘少数物品的功能性，当你制造工业化产品时，必须要追求效率，无论是生产过程还是使用过程。」

不过没有人知道宜家家具在火星上是什么样子，毕竟连火星是否适合人类居住也在存在争议，但在房价高企、环境问题日趋严峻的今天，通过设计来让人们的幸福感尽量不受空间大小限制，无疑是一件有意义的事情。

（三）

《贵州“天眼”有了新的使命，为人类寻找第二家园》（知乎用户）报道：

美丽的贵州，风景宜人，得天独厚的自然环境与地貌，注定未来有许多奇迹会在此发现。盛名全球最大的500米口径射电望远镜，坐落在贵州平塘县的山坳坳，建成于2016年9月，便成为全人类探索和认识宇宙的一只“天眼”。犹如一名严阵以待的战神，默默的潜伏在深山中，并密切窥听天上的一举一动。

近年来，外界对天眼的评价，似乎有些失落。主要因为它还没有全面正式工作，处于调试阶段，功能没有全面爆发。在中科院与全球十多个国家天文科学团队联合工作下，历经3年的周密计划调试，已取得了一系列非凡的探测效果。并决定，将于2019年9月正式启航，洞察宇宙深处的秘密。

在此之前，探测太阳系外的行星任务，主要由美国的开普勒太空望远镜担任。由于，开普勒早期的规划与设计，它只能寻找500光年外的行星。一旦发现可宜居的星球，依靠目前还是未来很长一段时间内，人类所掌握的飞船推进动力系统，也抵达不了。为了弥补开普勒的短板，全球天文学家决定在“天眼”正式投用后，将赋予它一个新的使命，为人类寻找第二家园，探寻100光年以内的宜居行星。

新的使命，意味着人类新的出发点。那么，在浩瀚的宇宙中，是否有适合人类生存的星球，答案是肯定的，而且还很多，如何挑选很有讲究。宇宙内，含藏着不计其数类似于太阳恒星系统。而确定行星是否适合生命的繁殖，核心是需要观测她是否拥有磁场。地球之所以被生命选中繁衍生息，主要是因为她拥有强大的磁场保护，可以让生物免受宇宙内各种辐射。除此外，水、适宜的温度和大气层也是探测重点。

在太阳系内，就有六颗行星具有尺度磁场，除了地球外，另外五颗分别是：水星、木星、土星、天王星和海王星，她们都能够在电子与磁层相互作用下拥有强射电源。因此，射电望远镜的诞生，就是为了研究具有磁场，并能够产生射电辐射的星球。这样，就能够在茫茫宇宙中筛选，找到人类可以赖以生存有保障的第二家园。

众所周知，随着发展与变化，促使地球生态持续恶化，资源枯竭。以此平台为生存的生命，在未来将会面临诸多挑战。如何延续人类文明的火种，星际移民或将是唯一的选择。

（四）

《移居火星这件事儿，又多了五种可能》（TOPYS）报道：

最近，NASA公布了他们自2014年启动的3D打印火星栖息地大赛的获奖方案，让人类移居火星这件事儿又多出了几种更可行方案。

之所以说“更可行”，是因为这次评选的，可不仅是天马行空的理念，而是来真的。

建筑效果图、材料技术、结构部件等都是此次比赛的考核因素，而且NASA要求参赛选手必须使用BIM（Building Information Modeling）软件绘制方案。这一建筑工程领域的全新工具的应用，意味着所有方案从建筑结构到内部机电设备搭建等，都必须符合实际建设要求。

来看看NASA帮你们的曾曾曾孙挑选的五个最佳方案吧。

（本次获选的五个方案，分走了10万美元奖金）

第一名：Zopherus

奖金：$20,957.95

Zopherus是本次拿走最多奖金的方案，以蜜蜂筑巢、蜘蛛织网为灵感。

一台形似蜘蛛的大型打印机，会在着陆火星后寻找一块最适宜建造的场地，而后在其内部完成整个小建筑的打印。当完成一所小房间后，它只要“起身”，向旁边挪几步，就可打印另一所房子。

体内正“孕育”着一座小房子的打印机

由于所有房间的打印都是在机器内部完成，让整个建造过程可以不受火星外部环境影响。另外，这一方案让所有活动空间如蜂巢一样，互相联通，是所有获奖方案中唯一将每个单独打印出的建筑串联起来的方案。

大概，考虑到在这样陌生的外太空，人类会更渴望聚居吧。

第二名：AI. SpaceFactory

奖金：$20,957.24

AI SpaceFactory的创作团队花了很大篇幅强调，从结构、用料、内部空间分配各方面来看，上窄下宽的圆柱体是最合适的建筑形体。

各层分工明确，互不干扰

另外，这一方案的最大特点，是通过内外“双层蛋壳”的设计，来应对火星上的极端天气带来的压力和结构应力问题。

第三名：Kahn-Yates

奖金：$20,622.74

Kahn-Yates的外壳设计很具有特点。他们也为栖息地设计了多层外壳，最外层光滑的表面可应对火星上的风沙，而里层通过一些镂空，让更多光线能进入内部。

也正是因为这样的设计，Kahn-Yates表示，他们的方案非常适合种植。而且，透过这些空洞，还能看到外面是否有危险靠近。

第四名：SEArch+/Apis Cor

奖金：$19,580.97

如果说Kahn-Yates的设计是为了让更多光线进来，那SEArch+/Apis Cor则在想“要有光，但不要有辐射”。

通过各种精心测算（此处省略具体测算方法），他们选择用一个造型酷似悉尼歌剧院的外壳，包裹核心活动空间，让居住期内的人可以在享受自然光的同时，免受各种辐射危害。

第五名：Northwestern University of Evanston

奖金：$17,881.10

第五个方案是个十分简单的建造方案，通过他们设计的可膨胀舱体，让3D打印机能轻松打印出一个简易的居住舱。

不过，这一方案的明显缺点，就是AI. SpaceFactory团队想回避的：半球体的建筑造型，因为这种形态会造成很多内部空间浪费。

上述五个获奖团队还没有真正结束他们的火星建造之旅。

在NASA这次比赛中，要赢取后续的200万美元奖金，获选团队要将他们的方案以1:3的比例，通过3D打印方式，实际建造出来。

因为，NASA在大赛介绍中说到，此次比赛不仅是为了在火星建造栖息地，更是为了推进建筑技术发展，以寻找在地球或其他地方建造可持续住房的更多方案。

所以，知道这次比赛为什么这么认真了吧。

发布于 2018-08-06

（五）

《重返月球，这是人类星际移民计划前奏》（极客公园）报道：

即使人类的火星梦再美好，跨出去的第一步可能依旧要踩在月球上。

虽然无论是马斯克还是登月英雄巴兹·奥尔德林都已经表示上月球已经没有意义了，人们宇宙探索的下一步应该是火星。但事实上，人类最早的地外星体基地依旧会选择在月球。至少你我有生之年，看见人类在月球短暂生活这件事距离我们已经越来越近了。

「纯天然」的探测基地

谁也没想到，其实月球上原本就存在着「完美」的探测基地。

就在几天前，日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 刚刚宣布，日本探月卫星「辉夜」(又称「月亮女神」) 的观测数据显示，月球的地下存在全长约 50 公里的巨大坑洞。据分析，可能是因为过去的大规模火山活动而形成。月球地下存在如此巨大坑洞，这给了人类探索月球一种前所未有的思路——利用坑洞作为探测基地。

坑洞所在的位置是月球表面「马利厄斯丘陵」的地下。从卫星拍摄的图像中可以看到直径和深度约 50 米的竖坑，遂使用电波进一步调查了地下结构。而结果发现，距离竖坑 3 公里远的地方有长约 50 公里的细长坑洞。虽然不清楚是否全部相连，但没有发现崩塌的痕迹，甚至还可能有水的存在。

其实，人类想要殖民月球已经是由来已久的想法，虽然还有很长一段路要走，但这次的发现或许能让这种未来提前几十年到来。

目前的人类想要在裸露的宇宙环境中生存，依旧面临着诸多困难，唯一的可行办法就是在月球表面搭建全封闭的遮蔽场所，而就目前的技术而言，这种计划所需要的时间、成本、面对的复杂状况都是非常巨大的。选址、建筑器材的研发、建筑器材的一趟趟运输和搭建，期间还要担心诸如巨大的温度波动、以及来自太空的各种辐射等等。

而如果尝试让宇航员们在相对恒温的月球坑或熔岩管道中生活，这将可以有效的避开上述那些麻烦，非常轻松的建立一个探索基地。发现月球坑洞的日本宇宙航空研究开发机构 JAXA 的研究人员，就提出了这样一个潜在可行的解决方案，充分利用月面上自然产生的空心熔岩管道作为临时避难所。这些天然管道的体型很巨大，宽度有百米、甚至延伸至一英里远。只需给它加上一个厚厚的盖子，就可以让「月球人」避免月面上大量辐射带来的冲击、同时避免小陨石等微小的撞击。一个「加了盖」的天然庇护所，有助保持温度的恒定且避开宇宙辐射。这让还没开始月球栖息地规划的 NASA，都对此兴趣浓厚。

不过在这些科学教和研究者们开始行动之前，美国的两家私企可能就会让自己的生意现在月球上开张……

月球轨道上的酒店

就在日本宣布发现月球大坑洞的同一天，坐落在美国拉斯维加斯的 Bigelow Aerospace（毕格罗航空公司）就宣布了一项脑洞大开的决定——他们决定在月球上空的轨道开一家酒店，旨在为宇航员和太空旅行者提供住宿。

毕格罗航空公司宣布将和联合发射联盟公司合作，在 2022 年年底前把一个充气式太空栖息舱安置到月球轨道上，充当「月球航空站」。在这份声明中两家公司计划向月球轨道发射 B330 太空栖息舱，这将能够支持美国重返月球的计划，其实也是对最终送人上火星等其他任务的一个有力补充。

按计划，联合发射联盟将利用其正在研制中的新一代火箭「火神」把 B330 太空栖息舱发送至近地轨道，测试它能否在太空正常工作。在此期间，联合发射联盟再发射两次「火神」火箭，每次携带 35 吨低温燃料，其中一枚火箭的第二级将为另一枚火箭的第二级加「油」。加满「油」的火箭第二级将与通过测试的 B330 对接，通过多次操作把它送至月球轨道。

这种月球酒店和国际空间站有所不同的是，这种 B330 太空栖息舱每个都有国际空间站的三分之一大，足够容纳六个人在里面生活。它的内部空间能达到 330 立方米，安装有太阳能电池和热辐射片、半私人床位、一个零重力厕所、4 个窗户和两套控制推进系统。不过它是通过充气的方式让其膨胀，可以一次成型并开始运作。

按照目前的设想，这座「月球酒店」的配置以及几乎可以算作一艘完整的太空飞行器了，一旦这座特殊的「酒店」真的在绕月轨道上开始运行，可以围绕它开展很多的月球项目，这其中自然就包括了月球探测基地的建设、月球资源开发等等的未来幻想。

在去年这家毕格罗航空公司其实就曾把一个充气式试验性太空舱发送到国际空间站并与其对接，通过这种方式来测试充气式太空舱的可行性。先前发射的重启太空舱由「毕格罗扩展式活动模块」（BEAM）组成，发射上天之后，需要宇航员花费大约 7 个小时来帮助它完成充气。对接成功以来，空间站的宇航员每年都会进入舱内空间做一些简单的例行试验，例如：收集空气样品、监测阻挡辐射的有效性等，以此来验证毕格罗公司的充气太空舱的安全性。而 NASA 表示，迄今为止，Bigelow 用于制造 BEAM 的柔性充气模块证明，它们与目前在太空中执行任务的刚性金属材料效果是一样好的。

所以，原计划要在国际空间站待上两年的 BEAM，最近美国航天局表示正考虑延长其停留时间。

其实这种充气式太空舱的优势很明显，体积小、重量轻、可扩展，造价便宜、发射成本……这些都是让 BEAM 能够成为未来宇宙探索中建立空间站全新方式的重要因素。

而再想想，2022 年其实距离我们不过也只剩下 5 年时间了，也就是说，5 年之后，人类就在月球轨道上开一家酒店了。

月球是「移民火星」的最佳演练场

月球肯定是人类太空殖民计划的第一站，但也必然只是一个开始。

最近几年人类又重新燃起了对太空和宇宙的想往，也是自从俄美冷战之后人类重新开始将大量的资源和金钱投入到太空探索中，可以算是人类的第二次「大航天时代」了。美国副总统 Mike Pence 日前就称「要把美国太空计划的重点重新调整到人类的探索与发现上，美国将重返月球，为未来前往火星奠定基础。」

这波浪潮中，冲在最前面的无疑就是「硅谷钢铁侠」马斯克，他曾无数次向公众展示过自己殖民火星的伟大计划，更是将在火星上构建城市，把火星表面「地球化」等看来遥遥无期的事都提上了日程。

但在所有的设想和航天计划中，无论是加速还是运送、甚至构建城市，月球都无疑是人类最近也最优的演练场地。

当我们真的以及可以在月球上开酒店时，或许距离人类开始成为一个多星球物种也就没那么远了。

（六）

《科幻作品为什么都是写移民到火星上？》（赵泠）报道：

遗迹是曾经讴歌繁荣的生命留下的缺页的梦。

这是因为时代的局限性。我们现在知道火星没有任何适合移民的特点，还有一些不适合地球型碳基生命的特点，但大部分关于移民外星球的科幻小说是在知道这些之前创作的，不能奢求作者掌握超越时代的知识。

19世纪，一些天文学家和天文爱好者用现在看来很是简陋的望远镜观察火星，发现火星上有一些疑似地形的条纹、明暗变化、颜色变化，引起一些人幻想火星上有季节、植被、城市乃至运河。这催生出一批关于火星智能生命的作品，尤其是威尔斯的名作《世界之战》，在广泛的读者群体里形成了“火星能够支持智能生命存活”的印象。从这些读者中成长起来的新一代作家写了更多的这种故事，将“火星可以居住”变成了刻板印象。在科幻作品里，火星殖民地的总人口经常突破百万。

现实不是人们的美好愿望里那个样子。火星的环境对地球生物是致命的，将它改造得像地球需要至少一千年时间和天文数字的投入（后详），在近未来无需考虑。在本世纪，火星上种植的农作物需要被温室完全覆盖以隔绝火星的低温和低气压、使用处理过的土壤或水培（火星土壤不能直接支持植物生长）。SpaceX的计划是40~100年内达到让一百万人自给自足的水平——这很难兑现。

火星地表的重力大约是地球的37.5%，长期生活在这样的低重力环境会造成不可抵御的伤害，还可能破坏人的生殖能力。火星地表强烈的辐射对人是致死性的。生活在火星地下或建设具有辐射屏蔽作用的厚重基地可以减缓辐射的损害，但随着在火星上生活的时间延长，癌症发病率将出现几何级数上升。

人类是否可以在火星上完成繁衍目前是一个开放性问题。火星的强辐射对人类胚胎没有任何好处。虽然精子可以运动，但由于低重力，发育中的胚胎在子宫里的位置将偏高，可能对孕妇的横膈膜产生压迫、引发呼吸困难。低重力环境也可导致妊娠阶段异常，出现大量早产。你可能需要每天将孕妇用离心机甩一甩。

在可预见的未来，所谓火星基地里的人们不得不长时间生活在采用人工光源的地下设施或厚重掩体里，可能会整月不见天日，最大限度控制外出时间。长期生活在封闭环境将导致其它健康问题：精神沮丧，视力减退，高血压，缺乏外界刺激引起的反应迟钝和注意力涣散。

此外，火星基地和空间站一样缺乏微生物多样性，对维持人体微生物菌落平衡也有害。

火星轨道上的太阳辐射强度约为591~594瓦每平方米，约为地球轨道上的43.3%。由于火星轨道偏心率比地球大（达0.09），接收的太阳辐射强度随时间变化幅度较大，加之卫星与着陆器受运行轨道、火星大气、火星自转等影响，能利用的太阳辐射要比这少。根据NASA实测，火星同步卫星随火星绕太阳一周的时间内，在其轨道上接收的平均辐射强度约为311瓦每平方米（包括斜对太阳导致的强度减弱和被火星遮挡）。对于降落在火星赤道上的着陆器，由于昼夜变化和火星时常有沙尘暴等天气影响，每个火星年接收的平均辐射强度只有同步轨道上的约六分之一，你当做52瓦每平方米就可以了：这微弱的光照就是人类在火星上的主要能源了（火星大气稀薄，风能效率更低）。

根据NASA估计，在火星赤道上居住时，每个人需要约64平方米的效率为28%的太阳能板提供的电能，才能过跟地球上相似的生活（此时火星居住者人均年耗能8000千瓦时）。这还只是为小规模科考行动做的打算。谈在火星大规模居住（特别是在火星地下居住），一百万人需要的64平方千米太阳能电池板只是毛毛雨，农业那压倒性的使用面积与能耗会成为严重问题。

在维持生命所需的能量方面，一个人纯素食的话每天要服食约3千克谷物和蔬菜，生产肉类来食用的能量效率是直接吃植物的十分之一。因此，100万人的居住区平均每天要生产出至少3000吨谷物和蔬菜，每26个月约238万吨[1]。这么多食物是无法期待从地球上运输的，只能在火星上种植。

在地球上，一个人纯素食需要的最低耕地面积为600平方米，想吃到肉类或蛋类就需要更多的耕地面积，目前全球人均耕地面积为3200平方米，中国人均耕地面积为867平方米。而火星的光照情况远逊于地球——你可以想象接下来会是什么情况了。

地球植物光合作用的理论效率极限是百分之十三，实际上只有百分之一程度[2]。植物身上又只有一小部分可以给人作为食物，例如一棵玉米或小麦身上人可以吃的部分只有约百分之一，这样植物性食物的效率是万分之一。

一个人躺在床上睡大觉，新陈代谢的平均功率约为67~87瓦。过正常生活的人，新陈代谢的平均功率约为120瓦。一百万人正常生活的新陈代谢功率约为1.2E8瓦，按照万分之一的农业生产效率，对一百万人来说农业的最低能量输入是1.2E12瓦。对于平均光照效率是52瓦每平方米的火星赤道来说，即使农业技术保证植物在每个白天尽可能地接收太阳照射、收割速度极快且全无浪费，一百万人需要的最低限度的温室总面积也会达到23077平方千米——这个温室总面积，已经超越了在地球上中国大陆现有的温室设施总面积！

光是建设和维持这样巨大的温室群，就已经不是40年里能做的事情了——连建设它的钱都不知道从哪里来。但这还不算完。在这么巨大的耕地面前，一百万人撅着屁股耕作是没用的（何况那还增加他们的能耗），需要大机器整地、播种、管理、收割，需要化肥，需要运输系统。要知道，人类文明在地球上2%程度的能耗是用来生产氨水作为化肥的合成材料了。

也有好消息：这么多植物进行光合作用产生的氧气给一百万人使用是绰绰有余的（它们足够支持1667万人呼吸），多出来的氧气可以往火星大气里排放。

关于改造火星的困难与低价值，以下截图引自《巫师、外星人和星舰》：

以上是对火星地球化改造的困难与低价值的简单介绍。

可以看到，相当乐观的学者认为改造火星要花超过300年、或许长达30000年的时间，1E25~1E26焦耳的能量，这能量约为现在每年全球能耗的10万~100万倍。即使改造火星只要1000年时间且发电成本变成现在的千分之一，从现在开始需要每年投资2020年不变价1000亿美元、连续投资一千年，在年通货膨胀约3%的情况下也会成为天文数字。人类并不一定能存在到这个工程结束。

就像上面的截图里谈到的那样，无论是科幻小说还是科研报告，人们经常考虑将火星冰盖的二氧化碳释放到大气里。但NASA资助的一项研究已经发现火星表面的二氧化碳总量并不足以让火星有你想要的大气：

拿核武器去炸也是一样的：你把火星极地冰盖炸了也只能将其大气密度从地球的0.6%提升到地球的1.2%程度，整个火星地表的二氧化碳全部弄出来也只能达到地球大气密度的7.5%。

无论你认为人类今后的发展是顺利还是不顺，人类可能永远不需要大量居住在火星上。地月拉格朗日L1基地、月球挂绳、火卫一双侧长绳之类比“火星科考站”更值得建设。人类现在的社会形态和身体能力还没达到要考虑“太空资源”的时候。照目前的不可持续发展和瘟疫流行、社会分裂的状况，用不了几百年我们就可能自我毁灭。所谓“去太空开拓新的生存空间”，不是说“地球装不下的人口扔到天上去”，而是在地球上发生灾难性的战争、超级传染病、严重天体撞击、巨大火山爆发等全球性自然灾害乃至失控纳米机械风暴等状况的时候，让人类还有延续下去的可能。执行这个任务的居住区根本就不需要什么几百万人，几百个人就够多了。

能够进行宇宙航行的技术可以轻易建造巨大的太空建筑。不锈钢就可以撑起10万倍地球表面积的片状刚性体，行星支持生物圈的能力根本就是垃圾。

在有限技术下的太空环境中，水是最有价值的东西之一。你可以把它分解成氧气和氢，用于呼吸、推进剂、燃料电池。你可以喝水，也可以用水支持藻类生产食物。水也可以用来保护你免受辐射。将水从地球送入轨道确实很贵，所以规划太空居住区的人们首先要考虑从哪里取水。月球环形山的阴影里有大量的水冰，而火卫二在数百年内可能成为重要的水供应中心，并顺带发射硅酸盐、金属和碳，需要的速度改变量远小于从月球上发射。

小行星带非常稀薄。实际上，以人的视力，站在一个小行星带天体上很难看见其它的小行星带天体。整个小行星带的总质量只有月球的4%。尽管如此，我们已经知道超过200颗直径大于100千米的小行星，还有70万~170万颗直径大于1千米的小行星。其中，小行星16 Psyche几乎是纯粹的铁镍合金，大概可以搞个矿场。

在人类有效抵达巨行星与冰巨星的时代，我们可以在这些天体附近建立资源工厂和空间居住区。如果有少数人就是喜欢住在火星上，土星环的冰可以被投向火星来为其增加水量。小天体的轨道距离太阳越远，射向火星需要的速度变化量就越小——当然，这对射向地球也适用。为了防止有人蓄意破坏，主要航天势力得在这些星环附近设立基地并互相牵制。在大型工业与军事基地建立起来后，服务业站点会跟着发展起来。

而且，根据现代地球上的情况，30~50%的食物会被人们浪费，因此每26个月要搞出476万吨食物才能安心——这还是少数很厉害的植物，大部分低于0.5%……

谢选骏指出：看来建设“星际文明”，仅仅是为了能在“地球末日”的时候，保存最后的人种。但是这一切，岂不都是基于现代人的“文明末日”幻想？

【导论2、光线弯曲是一种视觉错误】

《爱因斯坦世纪：爱因斯坦的四大错误》（2015年11月22日《环球科学》）报道：

和所有人一样，爱因斯坦也犯过错误。和大多数物理学家一样，他有时把这些错误写入论文发表出来。对于我们中的大部分人来说，误入歧途的事很容易遗忘。但对于爱因斯坦，即使是错误也是值得一提的。通过这些错误，我们可以看出爱因斯坦的思想经历了怎样的发展过程，关于宇宙的科学观念随之发生了怎样的变化。爱因斯坦的错误也为前沿发现带来了挑战。在推进人类知识的极限之时，我们很难知道写在纸上的理论是否与真实现象相符，也很难知道激进的新想法究竟是会带来更深刻的认识，还是会不了了之。

多年以来，爱因斯坦——大胆地重新了定义空间和时间的人——低估自己的发现并在事后批评自己的次数多得有点惊人。今天，宇宙学中三个蓬勃发展的领域均建立在他曾误判的想法之上：引力透镜、引力波和宇宙的加速膨胀。

引力透镜

在引力透镜的问题上，爱因斯坦的关键错误是轻视了自己的一个最重要的成果：光会在引力场中弯曲。1936年12月，爱因斯坦在《科学》杂志（Science）上发表了一篇题为《恒星通过引力场偏折光线的类透镜行为》（Lens-Like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field）的短文。这篇文章以一种现代学术论文中不可能找到的方式开头：“不久以前，R·W·曼德尔（R．W．Mandl，一位捷克工程师）拜访了我，让我把在他请求下进行的一点计算的结果发表出来。这篇短文实现了他的愿望。”这个“一点计算”探讨了引力导致光线极端偏折的可能性。

对于爱因斯坦来说，很容易就可以证明，如果天体质量足够大，且来自这个天体后方的光线与它的距离足够近，那么这些光就可以被引力强烈地扭曲，从而可以汇聚到一起，产生远方天体放大或者多重的像。这种效应与光线通过透镜时的弯折类似，故得名引力透镜。引力透镜已经发展成为了现代宇宙学中最重要的观测工具之一，因为它提供了一种得到宇宙中质量分布的方法，甚至对不可见的物质也能奏效。

然而，爱因斯坦没有意识到引力透镜效应的强度和重要性。相反，他在1936年的文章中得出结论，光线经过临近恒星时形成的多重像之间的间隔太小，实际上是分辨不出来的。毫无疑问，这可以解释为什么他文章的引言会如此自谦。严格地说，爱因斯坦的结论是对的，但是他显然没有意识到恒星不是唯一能导致光线弯曲的天体。

考虑到引力透镜对其科学声誉的重大影响，爱因斯坦的健忘就更令人惊奇了。光线被大质量天体弯曲是广义相对论的一个关键性的观测预言。在1919年，物理学家亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington）领导的一个远征队观测了日食，确认经过太阳的星光正如爱因斯坦所预言的那样发生了弯曲。这个广义相对论得到证实的新闻出现在了世界各地报纸的头版上，英国远征队在一战末期证实德国科学家工作的戏剧性情节无疑也助长了公众的兴趣。爱因斯坦很快获得了无与伦比的科学知名度。

故事还有另外的插曲。爱因斯坦在1912年已经计算了同样的光线弯曲。那时，他同样没有意识到自己的结果在宇宙学中的重要性。更糟糕的是，他犯了一个近乎灾难性的数学错误：他使用了一个早期版本的广义相对论进行计算，得出引力造成的光线偏折程度只有真实值的一半。当时，有研究者已经计划组织考察队，在1914年日食期间寻找太阳造成的光线弯曲，不过这个计划被第一次世界大战的爆发打断了。这次观测未能进行对于爱因斯坦而言是幸运的。如果这次观测成功进行，那么爱因斯坦新引力理论的第一个预言就会和观测数据不符。无法预料这将如何影响他的生活以及之后的科学史。

在1936年的文章发表之后，爱因斯坦给编辑写了一封信，错误评价了自己的研究：“谢谢您帮忙发表这篇小文章，这篇文章是米斯特·曼德尔从我这里榨取出来的。它几乎没有什么价值，但它会让这个可怜的家伙感到高兴。”加州理工学院的天文学家、脾气暴躁但绝顶聪明的弗里茨·兹维基（Fritz Zwicky）在爱因斯坦发表文章几个月之后投稿到《物理评论》（Physical Review）的一篇文章中尖锐指出，爱因斯坦所忽略的是，恒星结合起来可以形成星系。兹维基指出，单独恒星产生的引力透镜效应或许太弱而观测不到，但包含千亿颗恒星的大质量星系造成的引力透镜是有可能观测到的。

兹维基于1937年发表的篇幅仅有一页的论文极为成功。在这篇文章中，他提出了引力透镜的三个用途，预言了天文学家在接下来几十年中设法实现的几乎所有应用：检验广义相对论、使用星系的引力透镜放大本来看不到的遥远天体，以及用引力透镜测量宇宙中最大尺度结构的质量。兹维基错过了第四个，后来被证明同等重要的应用，即用星系的引力透镜在最大尺度上探索宇宙的几何结构和演化。谈到对某种计算重要性的低估，很难想象物理学中还有比这更严重的例子了。

引力波

在引力波（时空涟漪）的问题上，爱因斯坦很早就意识到他的理论暗示了引力波的存在，但一段时间后他收回了自己原本正确的论断。今天，探测来自黑洞碰撞和恒星爆发，或来自暴胀时期（大爆炸后紧接着的一个极快速膨胀的时期）的引力波有希望打开新的窗口，帮助物理学家更好地探测宇宙。

爱因斯坦在1916年完成广义相对论后不久，就预言了引力波的存在。尽管引力波背后有很复杂的数学，但是他的推导思路并不复杂。根据电磁学定律，如果我们来回移动电荷，那么就制造出了振荡扰动。这种振荡将表现为电磁波，例如光。类似地，如果在池塘水面来回移动一块鹅卵石，那么就制造出了水波。爱因斯坦已经证明了物质会令空间弯曲，故运动物质应该可以产生类似的、空间本身的振荡扰动。不过，他随后开始怀疑这样的扰动在物理上是不是真实存在。

爱因斯坦在1936年提交给《物理评论》（发表了兹维基的引力透镜文章的著名学术期刊）的论文中宣布自己的想法有所改变。他如何犯了这个错误以及之后如何发现自己错误的故事近乎滑稽。此时，他已经在三年前从德国移居到了美国，但他显然还没有适应新世界的行事方式。在投出题为《引力波是否存在？》（Do Gravitational Waves Exist？）的文章之时，爱因斯坦写了一封信给他的同事马克斯·波恩（Max Born）说，“我和一个年轻的合作者一起得到了有趣的结论，引力波不存在，尽管在一级近似下它们被认为确实存在。这告诉我们，广义相对论场方程比我们过去认为的更复杂，可以告诉我们更多信息，更确切地说，对我们的限制更大。”

爱因斯坦投到《物理评论》的文章原版已经不存在了，因为它从未在那里发表。按照通常的流程，杂志编辑将他的文章［共同作者为随后成为他在普林斯顿高等研究院研究助手的纳森·罗森（Nathan Rosen）］发给同行评审。一位匿名审稿人返回的批评性审稿意见被转给爱因斯坦。他惊异于他的文章还需要评审，因为他之前在德国发表论文时，学术期刊都没有这样的流程。

作为回复，爱因斯坦写了一封傲慢的信给编辑：“我们（罗森先生和我）把文章发给你是用于发表的，并没有授权你在出版之前给其他专家看。我觉得没有必要回复匿名专家的这些意见——无论如何都是错误的。基于此，我将在别的地方发表这篇文章。”他此后再也没有给《物理评论》投稿。显然，他也没有阅读审稿意见。这份审稿意见是美国著名宇宙学家霍华德·珀西·罗伯逊（Howard Percy Robertson）写的，正确地解释了爱因斯坦思考中的关键错误。

爱因斯坦和罗森尝试写出平面引力波（平的、间隔均匀的波，类似于远处落入池塘的石头产生的涟漪）的公式，但是在计算过程中他们碰到了一个奇点——一个物理量变为无限大的地方。这个难以理解的结果让他们推断，这样的波不可能存在。

实际上，爱因斯坦误解了自己理论中的数学。广义相对论告诉我们，自然规律与科学家如何在空间中定义坐标系是无关的；现在我们知道，解相对论方程得到的许多看似奇怪的结果，其实只是使用了错误坐标系而导致的人为产物。例如，在黑洞周围有一个名为事件视界的区域，在此之内物体无法摆脱黑洞的引力。在分析一个黑洞周围的时空几何结构时，很多物理量——包括距离和时间——看起来都在视界上发散，变成了无穷大。

然而，这些无穷大是非物理的。通过光在空间中的运动定义另外一组坐标系，这些无穷大就都消失了。引力波也是如此。没有任何单一坐标系能消除平面引力波的奇异性，但这种奇异性依然是不真实的。使用两个不同的、互相重叠的坐标系，这些奇异性就消失了。

爱因斯坦仍然坚信其论断，他把文章重新投到《富兰克林研究所杂志》（Journal of the Franklin Institute）。但在文章发表之前，他意识到了问题，并告诉编辑他发现了错误。最终发表的版本，标题变为《关于引力波》（On Gravitational Waves），文章提出了用一个不同坐标系得到的广义相对论方程的解。这个坐标系适用于柱引力波而不适用于平面引力波，其中没有奇异性。而这正是罗伯逊所建议的。

爱因斯坦最终是怎么得到正确结论的？根据他后来的助手利奥波德·因费尔德（Leopold Infeld）所说，罗伯逊找到因费尔德并善意地向他解释了最初那篇论文中的错误和可能的解决方法，因费尔德把这些都告诉了爱因斯坦。罗伯逊显然从未透露他是审稿人，而爱因斯坦也从未提到最初的审稿意见。结果是，爱因斯坦从未发表他关于引力波是否存在的错误论断，但这多亏了一位特别勤奋的审稿人的干预。

关于黑洞，爱因斯坦的运气就没有这么好了。他一直困惑于事件视界上非物理的奇异性，并认为自然必然会通过某种手段禁止事件视界的存在。他认为角动量守恒会导致一个塌缩天体中的粒子稳定在一个半径有限的轨道上，使得事件视界无法形成。他从未接受黑洞是一个物理上真实存在的天体。

宇宙学常数

爱因斯坦最著名的错误是他修改广义相对论来让宇宙不膨胀。这个错误变得广为人知，是因为他自己称其为一个“大错”。在他1915年完成广义相对论时，学术界普遍的看法是，我们的银河系被一个静态、永恒且无穷大的虚空所环绕。是爱因斯坦意识到，在广义相对论中（与牛顿理论一样），物质产生的引力无处不在地互相吸引，因而宇宙的静态解是不可能成立的。引力应该会导致物质向内塌缩。

在1917年的一篇文章《使用广义相对论的宇宙学思考》（Cosmological Considerations in the General Theory of Relativity）中，爱因斯坦在广义相对论方程中引入了一个额外的常数项，以保证宇宙是静态的。这个宇宙学常数项在整个空间中提供了抵抗引力的排斥作用，如爱因斯坦所希望的“抵挡住引力”。除了避免塌缩，这一项没有任何物理依据。

引入宇宙学常数后的十年内出现了很多宇宙并非静态的证据。起先，爱因斯坦是抗拒这些结果的。比利时物理学家、天主教神父乔治·勒梅特（Georges Lematre ）在1927年建立了一种类似大爆炸的膨胀宇宙模型——还得等到两年之后，埃德温·哈勃（Edwin Hubble）才会发表其关于星系退行的里程碑文章。

勒梅特后来回忆，自己曾被爱因斯坦告诫：“你的计算是对的，但是你的物理是恶劣的！”最终爱因斯坦转过弯来了。他访问了哈勃并且观摩了哈勃在威尔逊山天文台的望远镜。1933年，爱因斯坦赞扬了勒梅特的宇宙学理论：“这是我听过的最优美和令人满意的对自然的解释。”

在一个膨胀宇宙中，不再需要宇宙学常数来保持静态，这对爱因斯坦来说不算损失。他甚至在1919年就指出这个常数“严重损害了这个理论的形式美”。在乔治·伽莫夫（George Gamow）的著作《我的世界线》（My World Line ：An Informal Autobiography）中经常被引用的一段文字中，伽莫夫提到了以下轶事：“很久以后，当我和爱因斯坦讨论宇宙学问题时，他说引入宇宙学常数是他一生中所犯的最大错误。”

现在再回头看，爱因斯坦认为宇宙学常数没有价值，这也是完全错误的。但他当初引入宇宙学常数的确是个重大错误，原因有两个。如果他当时有勇气坚持自己的信念，他可能会认识到广义相对论和静态宇宙的不一致是一个预言。在那个没人能想到宇宙在大尺度上运动的时代，爱因斯坦就有可能预言宇宙膨胀而不需要在后来勉强接受这一点了。

引入宇宙学常数也是一个更基本的错误。简单地说，这个常数并不能起到爱因斯坦相要的那种效果：它并不允许爱因斯坦想让方程与之匹配的那种静态宇宙存在。之所以出现这个错误，部分还是因为爱因斯坦在计算中使用了错误的坐标系。但从物理的角度来看，他的概念也是错的。尽管有可能简单地用宇宙学常数的排斥去平衡物质引力的吸引，但是最小的扰动也将导致失控的膨胀或塌缩。无论有没有宇宙学常数，宇宙都必然是动态的。

事实证明，宇宙学常数本身的生命力比催生这个常数的那些有限的天文知识强韧。虽然这个常数是人为加入爱因斯坦方程的，但是物理学家现在认识到，从量子理论的角度来看，这个常数对应于可能存在于真空中的能量。实际上，量子物理要求存在这样一个宇宙学项。此外，真空能不仅是一个理论概念。

在近几十年最为惊人的一项研究中，两个团队在1998年观测到，虽然宇宙学常数是人为加入爱因斯坦方程的，但是物理学家现在认识到，从量子理论的角度来看，这个常数对应于可能存在于真空中的能量。

在某种类似宇宙学常数的东西的驱动下，宇宙膨胀是在加速的。在这种情况下，或许可以说爱因斯坦实际上犯了两次错误：一次是因为错误的理由引入了宇宙学常数，另一次则是丢弃它而没有探索它的意义。

他从未承认的错误

爱因斯坦的错误是有营养的，因为它们都根植于爱因斯坦关于物理学如何运作的宏大而富有挑战性的思想。即使是公认的他的最大错误——拒绝接受量子力学是自然的基本理论，也是如此。

尽管爱因斯坦用光电效应理论（他随后因此获得了诺贝尔奖）为量子力学奠定了基础，但他从未摆脱经典物理学的思维定式。粒子的位置要用概率描述或一个粒子可以瞬时远距离影响另一个粒子的想法对于他来说是荒谬的，尽管他对量子理论的见解比人们以为的更加深刻（参见本期文章《爱因斯坦被误解了》）。他在晚年花了大部分时间试图在经典框架下统一引力方程和电磁学方程，建立所谓的统一场论。

在努力研究统一场时，爱因斯坦被德国数学家托德·克鲁扎（Theodor Kaluza）在1921年提出，随后经瑞典物理学家奥斯卡·克莱因（Oskar Klein）改进的一个假设所吸引。他们指出，如果宇宙有五个维度——三个我们熟悉的空间维、一个时间维和一个蜷曲而不可见的第五维——则有可能构建一个对电磁力和引力的统一描述。对于爱因斯坦而言，这个理论迷人的一面是，它是纯经典的。克莱因证明，在这个模型中，电荷的表观量子化可以是电磁作用对闭合的、圆形的第五维几何的反映。

爱因斯坦建立统一场论的努力最终一无所获，但是他有缺陷的想法又一次带来了重要的突破。在关注克鲁扎和克莱因的额外维的过程中，爱因斯坦可能为现代弦论（当前流行的一种将广义相对论和量子力学融合起来的理论）中的高维数学提供了灵感。爱因斯坦或许会排斥广义相对论产生于量子层面而不是反过来的想法，但正如我们已经看到的，他也会犯错。

谢选骏指出：爱因斯坦的成就——瞎猫碰着死耗子，摔了跟头捡到钱。因为他不懂“光线弯曲”乃是一种视觉错误！这里人眼所谓的“弯曲”，其实就是那里宇宙的直线。正如太阳的“升起和降落”，从银河系看来岂不都是正确的。

《爱因斯坦说引力使光线弯曲，地球上的光线为什么没有发生弯曲？》（2020-04-01 科学美少男）报道：

最早人类对于引力的理解是牛顿的万有引力，两个物体会互相吸引，跟物体间的距离和物体的质量大小有关。引力和光扯上关系是源于《广义相对论》，爱因斯坦描述了引力其实是时空扭曲的产生的现象，并非是力的作用，约翰·惠勒，解释时空几何时说：“质量告诉时空如何弯曲，时空告诉质量如何运动。”

1919年，爱丁顿团队拍摄了日食太阳的照片，发现了星光偏转证实了广义相对论。太阳背后的星光，路过了由于太阳质量扭曲的时空，发生了角度的偏转，星光表述的星系位置与实际位置不符，就如同放在水中的筷子，好像发生了弯折。所以不能说能让光发生弯曲的引力有多大，而是说让光发生弯曲的时空扭曲曲率需要多大。

爱因斯坦的引力——等效原理

光线在引力场中弯曲源于《广义相对论》，而《广相》又基于《等效原理》，等效原理其实就是一个在电梯称体重的故事。

当我们进入电梯的时候，电梯还未上升时，我们与电梯是相对静止的，人受到了地球的引力，还受到了电梯的底部对人的支撑力，所以人静止不动。

假设电梯里有一个体重秤，人在站上面。突然你感觉到电梯对人的支持力变大了，秤上的示数增加了。原因很容易想到，因为电梯动了，匀加速上升，有了一个向上的加速度a。

还有另外一种情况，电梯并没有动，因为某些原因，地球的引力突然间增加了，也就是重力加速度g增大了，电梯对人的支持力也增加了，所以人相对于电梯静止不动。

如果你看到秤上的示数重100斤涨到了120斤，其实并不是你变胖了。爱因斯坦说：如果这个电梯是封闭的，那么你无法清楚电梯到底是在上升，还是地球引力变大了，这两种情况是等效的，并且我们可以发现这个过程中其实变量是加速度a和g，所以恒星引力（引力场）与加速度（惯性场）是等效的，这就是广义相对论的基础《等效原理》。于是，描述物体下落，恒星之间相对运动的关系，就不需要万有引力中的相关概念，牛顿就可以领盒饭了。

光线弯曲

当爱因斯坦悟出等效原理之后，突然想到了一件事，如果在一个可以透光的电梯里射入一道光线也会出现等效原理。

当电梯不受任何力，一束光不受任何力从电梯中的一个小孔中射入，就会从同一高度射出。

惯性场：如果电梯处于加速上升的状态，那么光线在电梯内的轨迹就会发生弯曲，但在电梯之外的人看来，光线是同一高度进出的。

引力场：如果电梯处于恒星当中，因为恒星中具备向下的加速度（重力加速度），那么光线在电梯内的轨迹也会发生向下弯曲，在引力场外的人看来，光线发生了向下偏移。

如果我们拿掉地球上静止的电梯，地球之外的人，就可以发现地球的引力场，使光发生了偏转。

为什么地球上的人感受不到光线发生偏转？

加速度a有强弱之分，g也有强弱之分，宇宙学中常用强引力场和弱引力场来表述，因为爱因斯坦描述引力的现象是时空的几何性质，所以也可以说是时空曲率大或时空曲率小，决定这一性质的是天体的质量。

2019年，人类首张黑洞的照片，就是强引力场的证明，黑洞产生的时空曲率最大。太阳使光发生轻微的偏转，而光一旦进入黑洞的视界中，将无法逃脱。

地球在太阳面前更不够看了，不过地球并非没有引力场。宇宙中的任意一处时空时时刻刻都在发生着扭曲，因为物质在宇宙中无处不在，大到天体，小到一颗粒子。只要有物质就有质量，有质量就会产生时空弯曲，哪怕质量极其小，曲率接近于0，那也是产生了时空弯曲。

我们之所以可以在地面上行走，之所以有上下之分，因为地球也存在引力场，火箭发射需要达到第二宇宙速度11.2km/s，就是为了摆脱地球的引力场。

地球的引力场太小，曲率太小，并且人类的视野有局限性，所以光线偏转的角度太小，人类无法感知。就像虽然你知道地球是圆的，但是如果你站在地面上，你无法用肉眼观察到地球表面的弯曲。

谢选骏指出：地球表面的弯曲，是文明的发现，是思考的结果，正如光线弯曲是一种视觉错误。

网文《光线弯曲》报道：

光线在通过强引力场附近时会发生弯曲，这是广义相对论的重要预言之一。

基本信息

广义相对论光线弯曲预言的验证，通过直接面对大众的媒体，和一些科学文化类书籍，往往被戏剧化、简单化和夸张地再现给观众和读者。譬如在一部艺术地再现爱因斯坦一生的法国电影《爱因斯坦》中，有这样一个镜头，1919年秋季某一天在德国伯林，爱因斯坦举着一张黑乎乎的照相底片，对普朗克说：（大意）多么真实的光线弯曲啊，多么漂亮的验证啊！而一些科学类读物中的说法，譬如“爱丁顿率领着考察团，去南非看日食，真的看见了”这样的描述也过于粗略，容易产生误导。

理论预言是否已经被观测证实，直接关系到该理论应否被人们接受为正确理论。因此，笔者以为，广义相对论作出光线弯曲的预言后，对该预言验证的真实历史如何，值得做一番认真的考查。并且，在此考查基础上，笔者将对广义相对论在何种意义上、在什么时候才成为正确的理论作进一步的讨论。该讨论对于如何看待科学史上其他理论的正确性问题也应该具有一定的借鉴意义。

预言和证实简要澄清

围绕光线弯曲的预言和证实，有以下三个方面的史实容易产生混淆。在叙述验证光线弯曲预言的真实历史之前，先分别作简要澄清。

首先，光线弯曲不是广义相对论独有的预言。早在1704年，持有光微粒说的牛顿就提出，大质量物体可能会像弯曲其他有质量粒子的轨迹一样，使光线发生弯曲。一个世纪后法国天体力学家拉普拉斯独立地提出了类似的看法。1804年德国慕尼黑天文台的索德纳（Johann von Soldner，1766-1833）根据牛顿力学，把光微粒当做有质量的粒子，预言了光线经过太阳边缘时会发生0.875角秒的偏折。但是在十八世纪和十九世纪里光的波动说逐渐占据上风，牛顿、索德纳等人的预言没有被认真对待。

1911年，时为布拉格大学教授的爱因斯坦才开始在他的广义相对论框架里计算太阳对光线的弯曲，当时他算出日食时太阳边缘的星光将会偏折0.87角秒。1912年回到苏黎世的爱因斯坦发现空间是弯曲的，到1915年已在柏林普鲁士科学院任职的爱因斯坦把太阳边缘星光的偏折度修正为1.74角秒。

其次，需要观测来检验的不只是光线有没有弯曲，更重要的是光线弯曲的量到底是多大，并以此来判别哪种理论与观测数据符合得更好。这里非常关键的一个因素就是观测精度。即使观测结果否定了牛顿理论的预言，也不等于就支持了广义相对论的预言。只有观测值在容许的误差范围内与爱因斯坦的预言符合，才能说观测结果支持广义相对论。二十世纪六十年代初，有一种新的引力理论――布兰斯－迪克理论（Brans-Dicke Theory）也预言星光会被太阳偏折，偏折量比广义相对论预言的量小8%。为了判别广义相对论和布兰斯－迪克理论哪个更符合观测结果，对观测精度就提出了更高的要求。

第三，光线弯曲的效应不可能用眼睛直观地在望远镜内或照相底片上看到，光线偏折的量需要经过一系列的观测、测量、归算后得出。要检验光线通过大质量物体附近发生弯曲的程度，最好的机会莫过于在发生日全食时对太阳所在的附近天区进行照相观测。在日全食时拍摄若干照相底片，然后等若干时间（最好半年）之后，太阳远离了发生日食的天区，再对该天区拍摄若干底片。通过对前后两组底片进行测算，才能确定星光被偏折的程度。

预言的验证历史

这里还需要指出，即使是在日全食时，在紧贴太阳边缘处也是不可能看到恒星的。以1973年的一次观测为例，被拍摄到的恒星大多集中在离开太阳中心5到9个太阳半径的距离处，所以太阳边缘处的星光偏折必定是根据归算出来的曲线进行外推而获得的量。靠近太阳最近的一、二颗恒星往往非常强烈地影响最后的结果。

在广义相对论光线弯曲预言的验证历史上，一个重要的人物就是英国物理学家爱丁顿（Arthur Eddington 1882-1944）。1915年爱因斯坦给出太阳边缘恒星光线弯曲的最后结果时，正值第一次世界大战各方交战正酣。处在敌对国家中的爱丁顿通过荷兰人了解到了爱因斯坦理论，并对检验广义相对论关于光线弯曲的预言十分感兴趣。一战结束后，爱丁顿说动了英国政府资助在1919年5月29日发生日全食时进行检验光线弯曲的观测。英国人为那次日食组织了两个观测远征队，一队到巴西北部的索布拉尔（Sobral）；另一队到非洲几内亚海湾的普林西比岛（Principe）。爱丁顿参加了后一队，但他的运气比较差，日全食发生时普林西比的气象条件不是很好。1919年11月两支观测队的结果被归算出来：索布拉尔观测队的结果是1.98″±0.12″；普林西比队的结果是1.61″±0.30″。1919年11月6日，英国人宣布光线按照爱因斯坦所预言的方式发生偏折。

但是这一宣布是草率的，因为两支观测队归算出来的最后结果受到后来研究人员的怀疑。天文学家们明白，在检验光线弯曲这样一个复杂的观测中，导致最后结果产生误差的因素很多。光线在不同密度的空气中是弯曲的。这个我们在海市蜃楼和强光照射的马路上都是知道原理的，所以光线经过太阳周围，由于空气密度不同发生弯曲也可以成为误差的一个因素。其中影响很大的一个因素是温度的变化，温度变化导致大气扰动的模型发生变化、望远镜聚焦系统发生变化、照相底片的尺寸因热胀冷缩而发生变化，这些变化导致最后测算结果的系统误差大大增加。爱丁顿他们显然也认识到了温度变化对仪器精度的影响，他们在报告中说，小于10°F的温差是可以忽略的。但是索布拉尔夜晚温度为75°F，白天温度为97°F，昼夜温差达22°F（室内温度或是经过一定处理后温差会减小一些）。后来研究人员考虑了温度变化带来的影响，重新测算了索布拉尔的底片，最大的光线偏折量可达2.16″±0.14″。

底片的成像质量也影响最后结果。1919年7月在索布拉尔一共拍摄了26张比较底片，其中19张由格林尼治皇家天文台的天体照相仪拍摄，这架专门用于天体照相观测的仪器聚焦系统出了一点问题，所拍摄的底片质量较差，另一架4英寸的望远镜拍摄了7张成像质量较好的底片。按照前19张底片归算出来的光线偏折值是0.93″（《天文学名著选译》，p.460），按照后7张底片归算出来的光线偏折值却远远大于爱因斯坦的预言值。最后公布的值是所有26张底片的平均值，只不过前19张底片的加权值取得较小。1929年德国的研究人员对英国人的观测结果进行验算后发现，如果去掉其中一颗恒星，譬如成像不好的恒星，会大大改变最后结果（《日全食》，200-201页）。

后来1922年、1929年、1936年、1947年和1952年发生日食时，各国天文学家都组织了检验光线弯曲的观测，公布的结果与广义相对论的预言有的符合较好，有的则严重不符合。但不管怎样，到二十世纪六十年代初，天文学家开始确信太阳对星光确有偏折，并认为爱因斯坦预言的偏折量比牛顿力学所预言的更接近于观测。但是广义相对论的预言与观测结果仍有偏差，爱因斯坦的理论可能需要修正。

1973年6月30日的日全食是二十世纪全食时间第二长的日全食，并且发生日全食时太阳位于恒星最密集的银河星空背景下，十分有利于对光线偏折进行检验。美国人在毛里塔尼亚的欣盖提沙漠绿洲建造了专门用于观测的绝热小屋，并为提高观测精度作了精心的准备，譬如把暗房和洗底片液保持在20°C、对整个仪器各个部分的温度变化进行监控等等。在拍摄了日食照片后，观测队封存了小屋，用水泥封住了望远镜上的止动销，到11月初再回去拍摄了比较底片。用精心设计的计算程序对所有的观测量进行分析之后，得到太阳边缘处星光的偏折是1.66″±0.18″（《日全食》，206页）。这一结果再次证实广义相对论的预言比牛顿力学的预言更符合观测，但是难以排除此前已经提出的布兰斯－迪克理论。

光学观测的精度似乎到了极限，人们想到通过观测太阳对无线电波的偏折来检验广义相对论的预言。从1970年左右开始进行了这样的观测，1974年到1975年间，福马伦特（A. B. Fomalont）和什拉梅克（R. A. Sramek）利用甚长基线干涉技术，观测了太阳对三个射电源的偏折，最后（1976年）得到太阳边缘处射电源的微波被偏折1.761″±0.016″。终于天文学家以误差小于1%的精度证实了广义相对论的预言，到1991年利用多家天文台协同观测的技术，以万分之一的精度证实了广义相对论对光线弯曲的预言。只不过这时观测的不再是看得见的光线而是看不见的无线电波。

认识历程

根据前述的对光线弯曲的验证历史，似乎就存在这样一个疑问：难道只能说直到1973年甚至1991年才能说爱因斯坦的广义相对论才成为“正确”的理论？为了消解这个疑问，笔者认为需要在三个层面上谈广义相对论的正确性问题，

公众眼中

第一个层面是在一般公众眼里广义相对论的正确性问题。

在1919年11月6日召开的英国皇家天文学会和皇家学会联合举行的大会上，天文学家罗伊尔宣布：“星光确实按照爱因斯坦引力理论的预言发生偏折”。第二天，历来谨慎的英国《泰晤士报》（Times）赫然出现醒目的标题文章：“科学中的革命”，两个副标题是“宇宙新理论”、“牛顿观念的破产”（Pais, p.306-307）。1919年12月14日《柏林画报》（Berliner Illustrierte Zeitung）周刊的封面刊登了爱因斯坦的照片，并配上这样的标题说明：“世界历史上的一个新伟人：阿尔伯特·爱因斯坦，他的研究标志着我们自然观念的一次全新革命，堪与哥白尼、开普勒、牛顿比肩。” （Pais, p.308）

从广义相对论提出之后半个多世纪里人们对光线弯曲预言的检验情况来看，1919年所谓的验证在相当程度上是不合格的。但毋庸置疑的是，爱因斯坦因这次验证的公布获得了极大的荣誉。在媒体的宣传下，爱因斯坦迅速成为一个传奇人物，一个万人敬仰的英雄。1921年爱因斯坦首次访问英国，下榻在负责接待的霍尔丹勋爵在伦敦的住所，霍尔丹的女儿见到这位著名的客人来到她家时激动得晕了过去。

英雄的行为总与正确、正义等属性联系在一起。在那个世界上还没有几个人能理解广义相对论的年代，《泰晤士报》和《柏林画报》等媒体的读者们显然大多已把广义相对论当作正确的理论接受了。而事实上，如今的媒体和大多数科学史家、科学哲学家也都把1919年的日食观测当作证实了爱因斯坦理论的观测。

爱因斯坦本人

第二个层面是广义相对论提出者爱因斯坦本人眼里广义相对论的正确性问题。

爱因斯坦是如何看待他的理论作出的预言和观测验证的呢？早在1914年，爱因斯坦还没有算出正确的光线偏折值，就已经以十分的自信在给贝索（Besso）的信中说：“无论日食观测成功与否，我已毫不怀疑整个理论体系的正确性（correctness）。”（Pais, p.303）

还有一个故事也广泛流传，说的是当光线弯曲预言被英国人的日食观测证实的消息传来时，爱因斯坦正在上课，一位学生问他，假如他的预言被证明是错的，他会怎么办？爱因斯坦回答说：“那么我会为亲爱的上帝觉得难过，毕竟我的理论是正确的。”（Pais, p.30）

关于广义相对论的预言和观测验证，爱因斯坦有他自己的观点。1930年爱因斯坦写道：“我认为广义相对论主要意义不在于预言了一些微弱的观测效应，而是在于它的理论基础和构造的简单性。”（Pais, p.273）在爱因斯坦看来，是广义相对论内在的简单性保证了它的“正确”性。1919年的证实确实给爱因斯坦带来了荣誉，但那是科学理论之外的事情；1919年的证实或许还让更多的人“相信”广义相对论是“正确”的，但这种证实很大程度上只是起到了“说服”的作用。

从科学史上来看，精密的数理科学的进步模式确实有着这样的规律和特点：它们往往是运用了当时已有的最高深的数学知识而构建起来的一些精致的理论模型，它们的“正确”性很大程度上由它们内在的简单性和统一性所保证。虽然它们必然会给出可供检验的预言，譬如哥白尼日心说预言了恒星周年视差，爱因斯坦广义相对论预言了光线弯曲，霍金的黑洞理论预言了霍金辐射，但不必等到这些预言被证实，那些理论就应该并已经被当做科学理论。

科学家和研究人员

第三个层面是科学家和相关研究人员眼里广义相对论的正确性问题。

众所周知，爱因斯坦在1921年获得诺贝尔奖物理学奖是由于他提出的光量子理论。瑞典皇家科学院诺贝尔物理学奖委员会主席阿雷纽斯在颁奖致辞中总结爱因斯坦的主要物理学工作时提到“爱因斯坦第三方面的研究是关于普朗克在1900年所创立的量子理论的研究，他特别是为此项研究才获得诺贝尔奖。”阿雷纽斯在致辞中当然也提到了爱因斯坦的相对论工作，但他把相对论说成是“从根本上说是与认识论有关的”，“著名的哲学家柏格森（Bergson）在巴黎批评了这个理论”，并且“天体物理学界也对此理论持怀疑态度，因为相关结论目前正在受到严格的检验。”显然在这位诺贝尔物理学奖委员会主席眼里，两年前英国人的所谓验证似乎没有发生过。

所谓天体物理学界的怀疑，可以从下面的例子可见一斑。1920年在华盛顿召开了一次天文学史或者说宇宙学史上的一次重要会议，这次会议的主要目的是为沙普利（Harlow Shapley）和柯蒂斯（Heber Curtis）提供场所，为他们各自关于宇宙结构的观点展开了辩论。这次会议在科学史上被称作“大辩论”。“大辩论”的组织者阿伯特（C.G.Abbot）拒绝把相对论当作为一个可能的会议议题，他说：“我向上帝祈祷，科学的进步会把相对论送到第四维空间之外的某个地方，它就永远不会从彼处回来折磨我们了。”

虽然说，可以把这位阿伯特看作是反对广义相对论的极端例子。但科学史的史实是，在专业领域内，广义相对论走过了比狭义相对论更为曲折的道路。在广义相对论提出后的较长一段时期里，物理学家对广义相对论不感兴趣。正如斯蒂芬·温伯格曾指出的那样，当时在最基本的层次上研究物质的全部现代物理学，在很大程度上依靠两大支柱：一是狭义相对论，二是量子力学。也就是说，广义相对论与狭义相对论不同，它对于当时主要的研究课题如物质理论和辐射理论并不是必须的。

除了对广义相对论不感兴趣的一部分科学家之外，另外一部分对之感兴趣的，则在对广义相对论进行更严格更精密的检验。就光线弯曲预言来说，从1919年到1973年，进行了12次光学观测检验；另外从1970年到1991年又还进行了12次射电观测检验。

在爱因斯坦看来，似乎无须这些检验，早在1914年他的理论已然由内在的简单性保证其正确了；在一般大众看来，1919年的检验就已经足够证明广义相对论是正确的。那么1919年以后几十年里对光线弯曲的检验还有什么意义呢？

笔者以为，通过观测来证实某一理论，对于该理论被科学共同体接受有至关重要的作用。在理论提出者譬如爱因斯坦来说，他自信理论的正确性有内在的保证。而对于更多的其他人，他们并没有能力在深刻理解理论的基础上来判断该理论的正确性，所以只能采取“预言－证实”这样一种在其他场合也能行之有效的模式来判断理论的正确性。假如那位阿伯特能活到1991年，只要他使用科学共同体通行的科学思维和科学方法对待问题，那么他也必定承认广义相对论在万分之一的精度范围内是正确的。

谢选骏指出：“广义相对论在万分之一的精度范围内是正确的”？那么，在万万分之一的精度范围内它是否正确呢？毕竟，对于宇宙来说，万分之一、亿分之一的精度范围都太太太小了。

《爱因斯坦的宇宙：弯曲和波动的空间》（《大科技》杂志　2005-04-18）报道：

我们的宇宙是一个弯曲而波动的宇宙，一种最隐秘的宇宙涟漪——引力波，将成为人类洞察宇宙世界的秘密通道。这个宇宙是爱因斯坦发现的，从这个意义上来说，我们的宇宙就是爱因斯坦的宇宙。

上篇：这是一个弯曲的空间

月球为什么不离开地球，地球为什么不离开太阳，恒星为什么不离开星系？牛顿说，那是因为万有引力；爱因斯坦说，那是因为空间在弯曲。牛顿认为，引力就像联系宇宙万物的纽带，将物体拴在空间中运动不止；爱因斯坦认为，引力其实不是一种真正存在的力，而是看不见的空间弯曲不平造成的假象。从广义相对论提出以来，越来越多的实验和天文观测结果都在表明，我们这奇异而美丽的宇宙，到处都是坑洞，到处都是坡坎，到处都是褶褶叠叠的弯曲。

在镜子中放大的宇宙——弯曲空间中的引力透镜效应

当你凝视星空的时候，你会感到自己很渺小而宇宙如此宏大，你会惊叹宇宙像一个复杂的难解之谜一样幻象万千。但是，真正的宇宙也许并不是你所想象的那样广袤无边，也不是你眼中看到的那样拥挤嘈杂。在一个立满哈哈镜的屋子里，空间可以被无限放大，房间中的事物也可以反复出现，满世界都变得热闹非凡。我们的宇宙太空，也立满了这样的哈哈镜，那就是天文学家眼中的“引力透镜”，它让星系光影交错，让空间繁复莫辨，让物体虚实共存。这其实是空间弯曲后最奇诡的特性。

在1979年以前，关于空间弯曲在宇宙中形成庞大的引力透镜的观点，还只是爱因斯坦理论上的推测。他预言，在一些具有大质量星系聚集的太空区域，空间会像一张“橡皮毯子” 被铁球一般的大质量天体压出凹陷，原本笔直经过的光线在这里也要沿着凹陷的空间转弯，产生像凸透镜一样使光线转弯的效应，并最终汇集起来。实际上，这将得到跟我们透过照相机看物体一样的效果，在我们的底片上将落下另一个有光的影像。但是这个透镜比较怪，越靠近中心部位的地方聚焦能力越强，越远离它聚焦能力越弱。因此爱因斯坦预言，如果我们观察的位置选取得当，将可以同时看见遥远星体的数个虚像。

这个有趣的推测在1979年得到了证实。科学家们首次观察到银河系外一个遥远明亮的类星体Q0597+561，被它前面一个较大的星系挡住了，这个巨大星系对空间的弯曲使类星体Q0597+561穿过附近的光芒转折、汇集，形成了另一个一模一样的类星体影像。这个类星体和它的像在宇宙中看起来像一对双胞胎紧紧靠在一起，形成虚实莫辨的奇观。

但是与所谓的“爱因斯坦光环”比较起来，这种只形成单个星像的景观实在太平常了。如果观察者恰好站在远方发光星体、星系引力透镜所成的一条直线上，将能够从上到下、从左到右地看见星像连续出现在天空中，形成一圈由星星组成的光明耀眼的环，就像晚会表演时观众手里拿的荧光圈一样。哈勃望远镜观看到的牛眼星云，其实就是一个典型的爱因斯坦光环。并且当引力透镜对远方星体聚焦后，产生的新的星体像会比星体本身明亮数百数千倍。如果你有足够的能力将黑洞、中子星或者大质量的星系移动，你就随意控制了一个硕大无比威力无穷的放大镜了，你可以用它来汇集太阳光芒，就像你用放大镜聚焦阳光点燃一张纸一样，你可以制造一个比太阳灼热几千倍的亮点，当地球碰到亮点时，就像水滴落在烧红的铁板上一样，“滋啦”一声地球烟消云散了!

因为引力透镜的出现，天空更加热闹，各种星体的面貌更加离奇，有的星光被放大，有的星体仿佛被克隆，整个宇宙都呈现出虚幻的放大，在这样的空间里，你能够不被迷惑吗？我们又该怎样理解“有限无界”宇宙的真正来由？牛顿所设想的平直空间是无法解决这些疑问的，平面透镜一样的空间不会形成哈哈镜中的奇迹，也无法帮助人们识别谁是星体中的“真假美猴王”。只有爱因斯坦设想的弯曲、崎岖的空间——虽然我们无法用肉眼感知它——才能告诉我们真实的一切。

陷阱里，鬼魅般闪耀的光芒——弯曲空间中光的红移与蓝移

经过弯曲空间的光线产生的引力透镜效应，看起来好像被一种力量暂时劫持了一样。那么当光线垂直落入弯曲空间中时，会发生什么情况呢？

光的颜色丰富多彩。但每一束光的颜色一般是不会改变的，所以，人们才能利用不同颜色的光做成信号，如以红绿灯来指挥交通，以穿透力强的红色氖灯在迷雾中引导飞机和船只航行等等。但是，假设我们人类可以像在地球上一样生活在中子星甚至黑洞上面，希望依靠光的颜色来传递信息的梦想将永远不可能实现，因为在强引力场中，按照与空间弯曲的不同走向，光的颜色会发生不同程度的改变，产生所谓的“光的红移或者蓝移”现象。人们发现光有这样的特性，它的速度是绝对不变的，但它的频率或者波长能够改变，影响光子能量的惟一因素就是频率，也就是它的颜色。颜色越暗红，频率越小，能量就越低，反之，颜色越蓝紫，频率越高，能量也就越高。当光子失去能量时，频率降低、波长变长，颜色变红，物理上把这种现象叫做“红移”；相反，如果获得了能量，光的特征就会反着改变，而颜色也变得更幽蓝，这叫“蓝移”。

还让你回到我们未来设在中子星上的城市，你马上就会发现自己到了一个到处是鬼魅光芒的世界：海边巨大灯塔发出的本来橘黄色的光芒，你越远离它，它就越变越橙红、褐红、暗红直到不再发出光芒；而正朝在灯塔上守望的你驶来的船只上橘黄色的信号灯光，你将发现越来越绿、越蓝、越紫直到变成刺眼的电弧一样的闪光，最后你也会看不见灯光了，不过不是它太暗了，而是变成了X射线甚至伽马射线，超出了你的视觉范围。地球上如此稳定的光的颜色，为什么在中子星上就变成了最捉摸不定的鬼魅呢？

爱因斯坦的广义相对论告诉我们：引力场对于质量是一种陷阱，空间在那里弯曲，有质量的物体会自然地沿着倾斜的陷阱壁下落。对于光线也是这样的。中子星上的灯塔使它的周围空间凹陷成倾斜的井，光在这样的陷阱中，当沿着井壁下滑时，它就获得了能量，就像人顺着斜坡下滑一样，人体会获得更大的能量；相反，要从井底爬上来，你要消耗很多能量。越靠近巨大质量的地方，空间弯曲越厉害，越陡峭，光线在这个井中运动时获得能量与消耗能量越厉害。所以你就自然地看到了光的颜色在中子星上剧烈地变化。

其实，中子星只是地球上情景的夸大。我们地球上一样存在这样的现象，只是微小得任何人都无法去感觉，因为地球质量所引起的空间弯曲非常微不足道。但是，我们的仪器能够感觉到。

所有的光都属于电磁波，引力场中光子的行为改变可以用各种电磁波来实验。20世纪60年代，哈佛大学的研究者们将一个发射伽马射线的放射性铁块放置在20米高的塔尖上，当他们在地上测试接受到的射线时发现，伽马射线的频率的确变强了，产生了蓝移现象；反过来，在塔顶测试塔底下传过来的射线发现，其能量损失了，频率降低，产生了红移。所以你在自己家中看见的节日的灯火颜色，和你在太空飞船或者月球上俯视它们时看见的颜色一定不一样（如果你能看见的话），光在地球的空间陷阱中“爬”到月球上你的眼中时红移了。

行星，在看不见的井中飞驰——弯曲空间中的水星进动

即使如光子这样急速而又极轻的物质也会驯服地被空间摆布，更不用说那些行星恒星等天体了。用万有引力来解释天体运动，总是很虚幻而抽象，但当你想到它们不过是在倾斜的空间舞台上转动时，不但能够形象地感知，而且会觉得更合理。

被摇动的骰子可以在碗沿上转动而不落到碗底；驾驶摩托车前进的井底飞车演员可以在倾斜的井壁上转圈而不摔落下来。一旦它们都停止前进，只有一个结果：落到最低处。我们的地球以每小时10万多公里的速度绕太阳公转，如果它停下来，不但马上失去四季更替的自然景观，而且将携带着所有生命落入太阳的熔炉中化为乌有。对于地球是这样，对于太阳系的其它行星也是这样，这就是行星公转运动的必要性。为什么行星停止公转就必然落入太阳的熔炉中呢？因为太阳利用自身重量在它的周围空间制造了一个凹陷的陷阱，地球和其它行星像一个个弹珠一样在这个陷阱的边缘向前快速滚动而不至于落入井底的太阳中。

当然，有人一定马上跳出来反对这样的说法，他们列出的理由是：应该是牛顿的万有引力像一根无形的绳子一样牵住了地球在绕行，就像你用绳子拉住一个铁球转圈一样简单。但是在解释水星的进动现象中，牛顿的引力定律遭受了彻底的失败。

1846年，法国巴黎天文台的青年天文学家肋维烈根据天王星的运动，采用万有引力公式进行计算准确预测了海王星的位置，这使他更坚信太阳系内还有新的行星没有被发现，并把目光转向了水星轨道以内。他很快发现，水星绕太阳的轨道并不是固定不变的，而是每转一周，其椭圆轨道的长轴便会像时钟上的时针一样前进一点，形成所谓的“水星近日点进动”现象。水星近日点进动幅度很小，在天空中每年约挪动0.12度的位置，相当于时针在钟面上走了面前书中逗号大小的1/6，这样大约每3002年水星的长轨道轴将会像走动的时针一样转过整整一圈。按照发现海王星的经验，这就意味着水星轨道内还有一颗未知的行星。这个发现使肋维烈十分兴奋，他甚至为它取好了名字叫“祝融星”。可是直到肋维烈去世后的100年中，所有根据牛顿理论寻找“水内行星”的努力都只是竹篮打水。“水星近日点进动”现象成了牛顿引力理论无法破解的谜。

直到1915年，爱因斯坦发表了广义相对论，并用这个理论计算出水星的近日点进动幅度与当时的观测值只有千分之二的误差，达到惊人的一致。爱因斯坦是这样用相对论来描述水星进动的：水星最靠近太阳，这里的引力场比其他行星所处的引力场强多了，时空也就弯曲得更厉害，形成一个陡峭的深井。特别是在近日点，水星不得不在那里下陷得更靠近太阳，就像飞车在更陡直的井壁下滑了一段距离一样，这段距离改变了它的轨道。其实后来测量到地球、金星等行星都在近日点有进动现象。这使我们相信，行星的运动不是平面运动，它们在空间里转圈的同时，还顺着倾斜的弯曲空间下滑。

对空间弯曲的崭新认识，使人们抛弃了寻找“祝融星”的陈旧观点，也使人们认识到牛顿建立在平直空间认识上的万有引力理论不过是对宇宙小范围观测上的近似处理。

时空为什么这样崎岖？

空间为什么会弯曲，在弯曲的空间中物体究竟怎样行走才能最省力省时？

空间弯曲在常态下是不容易感知的，而像黑洞和中子星这样的极端环境人们又无从达到。所以在人类连续几千年的智慧中，都没有实现过对空间弯曲的感知。包括牛顿，他把平直的引力观念推广到了整个太阳系，并认为可以推广到整个宇宙。是爱因斯坦从那种错误中将真理拯救了出来。爱因斯坦认为，空间是四面八方立体交错的有纹理织物，是一张厚厚的看不见的网，在这样的网中，任何物体也不可能真正实现自由运动，而且我们眼中看见的物体因为吸引产生运动的动力其实甚至不是一种力，而是处在时空倾斜情况下的必然行为。

牛顿曾经无法弄清引力是怎么回事，他只好把引力的来源归之于“上帝”。只有爱因斯坦的相对论，才使人们明白，空间曲率才是引力现象真正的原因。在这个曲面中，我们中学一直学习的平面几何理论都只是对空间弯曲极小情况下的近似描述。所以一到弯曲厉害的空间中，它就完全失灵甚至成为彻底的谬论。

有了物质才有空间，但空间又与物体截然不同。空间为物体存在提供了一个支撑的舞台，这个舞台的形状只会被质量改变，密度越大质量越大的物体，在空间舞台上会凹陷得越深，这就跟在一块橡皮毯子上放一个哈密瓜和一个同样大小的铅球一样，后者会把毯子压出一个深深的坑。不过，我们的空间才不是像橡皮一样柔软呢，虽然你能非常自由地在地面上穿行。让空间发生形变的难度有多大？我们让一块钢板发生弯曲、凹陷这样的形变已经很困难了，但让空间发生同样形变的难度是钢板的1032倍。这个数字在牛顿看来是无穷硬，是不可弯曲的，但爱因斯坦告诉我们，不管使空间有多难，它总有一个度。所以在空间的毯子上面放上一个太阳，它产生的凹痕也只有几个原子大小!但黑洞就不同了，它能将附近的空间拉过来包住自己，所以你看不见黑洞，只能发现它周围的空间捂得严严实实。

总之没有质量的地方空间确实是非常平直的，是质量改变了这一切，而质量无处不在，所以空间无处不崎岖。

谢选骏指出：真理是地球人的错觉，因为人的知觉和感觉都是服从于自己的生存需要的，因而都是地球生命的产物。任何仪器都是感官的延申，任何理论都是试错的结论。

【导论3、国际空间站是个贼窝】

网文《国际空间站（一项国际太空合作计划）》报道：

国际空间站（International Space Station），是目前在轨运行最大的空间平台，是一个拥有现代化科研设备、可开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室，为在微重力环境下开展科学实验研究提供了大量实验载荷和资源，支持人在地球轨道长期驻留。国际空间站项目由16个国家共同建造、运行和使用，是有史以来规模最大、耗时最长且涉及国家最多的空间国际合作项目。自1998年正式建站以来，经过十多年的建设，于2010年完成建造任务转入全面使用阶段。

目前，国际空间站主要由美国国家航空航天局、俄罗斯联邦航天局、欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机构、加拿大空间局共同运营。

2020年8月，美国国家航空航天局和俄罗斯联邦航天局发布声明称，国际空间站发生轻微漏气，泄漏点可能在美国舱段，3名宇航员将集中在俄罗斯舱段三天，并于本周末查找漏气原因。声明表示，这次漏气没有对驻站成员或国际空间站构成威胁。10月14日，俄罗斯载人飞船仅用3小时抵达国际空间站。11月18日，俄罗斯国家航天集团表示，国际空间站宇航员已经在俄罗斯“星辰”号服务舱裂缝处打上了“补丁”，以此来阻止空气泄漏。

建造历程

国际空间站于1993年由美国、俄罗斯、11个欧洲航天局成员国（法国、德国、意大利、英国、比利时、丹麦、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士）、日本、加拿大和巴西共16个国家联合建造，是迄今世界上最大的航天工程。国际空间站最初的大体分工是：

美国研制试验舱、离心机调节舱、居住舱、节点－1舱、气闸舱、夯架结构和太阳能电池阵。

俄罗斯研制多功能货舱、服务舱、万向对接舱、对接段、对接与储存舱、生命保障舱、科学能源平台和2个研究舱。

欧洲研制试验舱、自动转移飞行器及节点舱－2、3。

意大利研制3个多用途后勤舱。

日本研制试验舱，它由增压舱、遥控机械臂系统、暴露设施和试验后勤舱组成。

加拿大负责研制移动服务系统，该系统包括空间站遥控操作机器人系统――加拿大机械臂－2、移动基座系统和专用灵巧机械手。

巴西提供一些特殊试验设备。

空间站计划装配13个增压舱，其中6个是用于科学试验的研究舱，1个是为空间站提供初始推进、姿控、通信和存储功能的多功能货舱，以及3个对接用的节点舱。

建造阶段

国际空间站的建造大致可分为三个阶段。第一阶段（1994年-1998年），主要进行了9次美国航天飞机与俄罗斯和平号空间站的交会对接，取得了宝贵的经验。第二阶段（1998-2001年），初期装配阶段。1998年11月20日，国际空间站首个组件——曙光号功能货舱（美国出资，俄罗斯制造）发射成功。1998年12月4日，美国团结号节点舱由奋进号航天飞机送入轨道，并于12月7日与曙光号成功对接。第2阶段的主要目标是建成1个具有载3人能力的初期空间站。第三阶段（2001年-2006年），最终装配和应用阶段。装配完成后的国际空间站长110米，宽88米，大致相当于两个足球场大小，总质量达400余吨，将是有史以来规模最为庞大、设施最为先进的人造天宫，运行在倾角为51.6°、高度为397公里的轨道上，可供6～7名航天员在轨工作，之后国际空间站将开始一个为期10～15年的永久载人的运行期。

基本参数

加压模块长度240英尺（73米）

桁架长度357.5英尺（109米）

太阳能电池阵列长度239.4英尺（73米）

质量925,335磅（419,725公斤）

可居住体积13,696立方英尺（388立方米），不包括对接飞船体积

加压体积32,333立方英尺（916立方米）

毕格罗可扩展活动舱（BEAM）体积32,898立方英尺（932立方米）

发电量8个太阳能电池阵列提供75至90千瓦的功率

计算机代码约230万行

主要结构国际空间站装配状况（至2011年5月为止）

国际空间站装配状况（至2011年5月为止）

国际空间站总体设计采用桁架挂舱式结构，即以桁架为基本结构，增压舱和其它各种服务设施挂靠在桁架上，形成桁架挂舱式空间站。其总体布局大体上看，国际空间站可视为由两大部分立体交叉组合而成：一部分是以俄罗斯的多功能舱为基础，通过对接舱段及节点舱，与俄罗斯服务舱、实验舱、生命保障舱、美国实验舱、日本实验舱、欧空局的“哥伦布”轨道设施等对接，形成空间站的核心部分；另一部分是在美国的桁架结构上，装有加拿大的遥操作机械臂服务系统和空间站舱外设备，在桁架的两端安装四对大型太阳能电池帆板。这两大部分垂直交叉构成“龙骨架”，不仅加强了空间站的刚度，而且有利于各分系统和科学实验设备、仪器工作性能的正常发挥，有利于航天员出舱装配与维修等。

俄罗斯部分

1.曙光号功能货舱（Zarya）

曙光号（Zarya）功能舱为国际空间站的第一个组件，于1998年11月20日由俄罗斯“质子-K”火箭从拜科努尔航天发射场发射升空。曙光号是国际空间站的基础，能提供电源、推进、导航、通信、姿控、温控、充压的小气候环境等多种功能。它由“和平”号空间站上的“晶体”舱演变而来，寿命13年，电源最大功率为6千瓦，可对接4个航天器。曙光号重量为24.2吨（其中包括4.5吨燃料），长13米，内部容积约72立方米（可用面积为40平方米）。它可以在不补充燃料的情况下连续飞行430昼夜。

命名由来：Zarya名字源于俄语Заря，用英语解释是dawn，Sunrise的意思。“曙光”号功能舱源于俄罗斯当年为“礼炮”号空间站所研制的TKS飞船，由美国出资，俄罗斯制造，命名为“Zarya”的含义在于此功能舱的发射标志着航天领域国际合作新时代的到来。

2.星辰号服务舱（Zvezda）

星辰号（Zvezda）服务舱是国际空间站的核心，是航天员生活和工作的主要场所，星辰号服务舱由俄罗斯出资和建造，于2000年7月12日发射，7月26日与国际空间站联合体对接。星辰号长13米，重19吨，由过渡舱、生活舱和工作舱等3个密封舱，和一个用来放置燃料桶、发动机和通信天线的非密封舱组成。生活舱中设有供宇航员洗澡和睡眠的单独"房间"，舱内有带冰箱的厨房、餐桌、供航天员锻炼身体的运动器械。星辰号发射之后，对接的3个舱段和辅助设备组成了质量为73吨、运行在397千米、倾角为51.6度的轨道上的空间联合体，每90分钟环绕地球一周，使国际空间站具备了接待航天员居住和工作的基本条件。

命名由来：Zvezda 源于俄语 Звезда，用英语解释是“star”的意思。该舱基本框架结构被称为“DOS-8”，是20世纪80年代中期俄罗斯计划建造的“和平号-2”（Mir-2）空间站的核心，因此在制造过程中，“星辰”号服务舱常被称为“Mir-2”。1999年初，俄罗斯正式将其命名为“星辰”号。

3.码头号对接舱

码头号（Pirs）对接舱由俄罗斯"能源"火箭航天公司研制，重约4吨，体积为13立方米，于2001年9月15日发射。舱外有1mm厚的微流星防护板和多层隔热材料。共有2个对接口，1个主动对接口和1个被动对接口，主动对接口与星辰号服务舱对接，被动对接口留给联盟飞船和进步飞船等对接。对接舱的一侧还有一个隔舱，当航天员穿上宇航服，调节好隔舱中的气压后，就可以打开隔舱门进行太空行走，出舱舱门直径为1000mm。码头号有助于增加国际空间站与地面间的货物、人员运输。

4.搜寻号小型研究模块

搜索号小型研究模块（Poisk ）于2009年11月10日发射，为舱内和舱外的基础和应用实验和研究提供支持，在停靠到星辰号服务舱后为联盟号载人飞船和进步号货运飞船等提供对接口。可作为气闸舱提供2个航天员的出舱口。在密封舱内为实验设备和货物存储提供2立方米的可用空间，它还有2个基准点用于安装舱外实验载荷及货物，在其密封舱内可储存870kg的货物。

5.黎明号小型研究模块

黎明号小型研究模块在2010年5月由美"阿特兰蒂斯"号航天飞机运送至国际空间站。黎明号实验舱长约7米，重约7.8吨，主要用于科学实验。

美国部分

1.团结号节点舱（unity node module）

团结号（Unity）节点舱是国际空间站的第二个组件，也是国际空间站的第一个节点舱，于1998年12月4日由“奋进”号航天飞机送入轨道。舱体长5.49米，直径4.57米，重11612千克，用于存贮货物和调节电力供应，是国际空间站上负责连接6个舱体的主要节点舱。

命名由来：由于该舱是国际空间站的第一个节点舱，因此也常被称为“节点1”（Node 1）。根据NASA国际空间站计划主任兰迪·布林克利的解释，“Unity”这个名字代表了NASA、波音还有全世界国际空间站团队的共同努力，反映了国际空间站计划中的国际合作。

2.命运号实验舱（destiny laboratory module）

命运号实验舱（Destiny）是NASA在1974年2月“空间实验室”（Skylab）退役后的第一个永久性运作的在轨实验室，由美国波音公司制造，形似圆筒，长9.3米、直径4.3米，重13.6吨。于2001年2月与团结号节点舱顺利对接。命运号实验舱是美国进行微重力科学与研究的场所，包括材料加工、生命科学、生物医学实验、流体试验和地球科学等。

3.寻求号（Quest）

寻求号（Quest）气闸舱是国际空间站主要的气闸舱，由美国于2001年7月14日发射升空的。气闸舱的作用是为航天员提供出舱活动前穿戴航天服的场所。寻求号被连接到空间站之前，俄罗斯航天员只能在星辰号服务舱内穿戴航天服，美国航天员只有在有航天飞机停靠的情况下，在航天飞机里穿戴航天服。寻求号气闸舱能同时兼容美国和俄罗斯航天员穿戴使用航天服。

4.和谐号（Harmony）

和谐号（Harmony）节点舱是国际空间站3个节点舱中的第2个，于2007年10月23日由“发现”号航天飞机发射升空。在国际空间站所起的作用是把美国“命运”号实验舱和后来送入太空的欧洲航天局“哥伦布”号空间实验舱、日本“希望”号空间实验舱连接在一起。

命名由来：之前被称为“节点2”舱，2007年3月15日更名为“和谐”号。这个名字源自于一个名叫“节点2挑战”的校园竞赛，来自全美32个州的2200多名高中生参加了这个竞赛。这个竞赛要求参与学生学习国际空间站知识，制作比例模型，并解释自己所取名字的含义。最后六个不同的学校提交了“Harmony”这个名字。由NASA教员、工程师、科学家和高级管理人员组成的评选小组选定这个名字，并解释称这个名字不仅体现了国际空间站国际合作的精神，还形象地表现出“和谐”号节点舱在国际空间中所担负的把各合作伙伴的实验舱连接在一起的职责。

5.宁静号节点舱（Tranquility）

宁静号（Tranquility）节点舱是国际空间站的第3个节点舱，由意大利泰利斯阿莱尼亚航天公司为NASA建造，长约7米，直径约4.5米，在轨重量约18,160千克。宁静号能够为国际空间站上的航天员，以及包括氧气生成器、水循环系统、废物清理-卫生维护系统和“科尔贝尔”跑步机等在内的许多生命支持和环境控制系统提供额外的空间。与宁静号节点舱相连的“瞭望塔”观测舱是国际空间站机械臂的控制站，长约1.5米，直径约2.96米，在轨重量约1882千克。观测舱四周有6个窗口，顶部有1个窗口，能够帮助航天员以一个全景的角度观察地球、宇宙星体以及与国际空间站对接的飞船，窗口能抵御空间碎片的撞击。“宁静”号节点舱和“瞭望塔”观测舱于2010年2月8日随“奋进”号航天飞机被运往国际空间站。

命名由来：宁静号节点舱在2009年4月之前一直被称作“节点3”，名字源自于NASA所举办的征名活动——“帮节点3取名”。活动期间，公众可登陆NASA官网参与活动，可选择NASA提供的4个名字中的其一，也可以建议自己认为合适的名字。2009年3月20日活动截止时，NASA收到数千个提议，“Tranquility”是建议次数最多的前十名之一。在经过评选之后，曾经作为国际空间站第14和第15远征考察团成员的女宇航员苏尼塔·威廉姆斯在一档晚间电视节目中宣布“节点3舱”被命名为“宁静”（Tranquility）。NASA空间运行部副主任比尔·格斯登迈尔表示选取“Tranquility”这个名字与纪念“阿波罗”—11有关。40年前的7月，“阿波罗”—11飞船在月球上的静海（Sea of Tranquility）登陆，“Tranquility”与探索和月球有关，同时“Tranquility”也象征了空间站的国际合作精神。

6.穹顶号观测舱

该舱由ESA研制但属于NASA，它为机械臂操作提供直接视角，并可看到航天飞机有效载荷设备区域。

7.莱奥纳尔多号多功能后勤舱

莱奥纳尔多号多功能后勤舱由意大利研制，价值1．6亿美元。它是一个由金属铝制成，长21英尺（约为6.4米）、直径为15英尺（约4.6米）的圆筒，分为16个货箱，能携带9.1吨货物。后勤舱可重复使用，其功能是为国际空间站运送必需的物资，再将空间站上的废弃物带回地面。莱昂纳多后勤舱于2001年进行了首次太空飞行。意大利航天局根据与NASA的协议建造了前三个“莱昂纳多”服务后勤舱。2010年3月，“发现”号航天飞机将携带莱昂纳多后勤舱执行最后一次货运任务。返回地面后，莱昂纳多后勤舱进行了改装，具备了更好的碎片防护功能，并能使航天员更容易使用其内部的设备，并更名为“永久性多功能舱”。

命名由来：该舱是由意大利制造的多用途后勤舱（MPLM），以意大利文艺复兴三杰之一莱昂纳多·达芬奇（Leonardo Di Ser Piero Da Vinci）命名。

8.毕格罗可充气活动模块（BEAM）

BEAM由美国内华达州拉斯维加斯毕格罗航天公司生产。该模块由柔软的、可折叠的适应太空严酷环境的纤维构成，重达1.4吨。由铝和可折叠的特殊面料制成，在飞行时会被压缩起来，形成一个长2.4米、直径2.36米的“大包裹”。与空间站对接后，长度和直径分别会增加到3.7米和3.2米，内部空间将从3.6立方米扩展到16立方米，与一间小型卧室大小相当。

与金属制成的传统太空舱相比，充气式太空舱的优势是体积小、重量轻、造价也更为便宜。由于在运输的过程中可大幅缩小体积，这种太空舱能为火箭省出大量的空间，这也意味着可以节省燃料和降低发射成本。按照计划，BEAM将会在空间站上停留两年，在此期间，宇航员每年会进入其中数次，安装仪器设备、收集数据并对其状态做出评估，但不会在这个充气舱内居住。

欧洲部分

哥伦布实验舱

哥伦布实验舱是继美国命运号之后的第二个国际空间站实验舱，它由欧洲10个国家的40家公司共同参与制造，是欧空局最大的国际空间站项目。“哥伦布”实验舱装备有多种实验设备，能开展细胞生物学、外空生物学、流体和材料科学、人类生理学、天文学和基础物理学等多方面的实验，其使用寿命至少10年。

日本部分

希望号实验舱

日本实验舱 (Japanese Experiment Module，JEM)，命名为“希望”号，日语为Kibō（Hope)，意为希望。“希望”号实验舱是日本对国际太空站的贡献，由JAXA于2001年9月制造完成，也是国际太空站上最大的舱组。“希望”号实验舱是日本有史以来第一座连接到空间站上的载人太空舱，是日本的载人航天器。

“希望”号实验舱是日本首个载人航天设施，最多可容纳4人。它由舱内保管室、舱内实验室、舱外实验平台、舱外集装架、机械臂和通信系统6大部分组成。舱内保管室主要作为保管仓库使用，室内有实验设备、维修工具、实验材料以及万一仪器出现故障时供替换的设备。舱内实验室是一个外径4.4米、内径4.2米、长11.2米的圆筒状设备。实验室内的气体成分和地表大气几乎相同，保持着1个标准大气压以及便于宇航员活动的温度和湿度，所以宇航员可以身穿普通衣服在实验室内工作。舱外实验平台可利用宇宙微重力、高真空等特殊条件进行地球观测、通信、材料实验等研究。舱外集装架是向舱外实验平台运送以及回收实验设备的过渡平台。机械臂分主臂和子臂两大部分，主臂可抓起7吨重物。宇航员可在舱内实验室里利用监视器，通过操纵台控制机械臂工作。希望号实验舱在日本设计和组装完毕之后被运送到美国国家航空航天局(NASA)，然后其各部件由美国航天飞机分3次运往国际空间站，并在太空完成组装。实验舱的第一部分——保管室于2008年3月11日由美国“奋进”号航天飞机携载先期运往国际空间站。

运输方式

俄罗斯联盟号载人飞船

联盟号载人飞船由俄罗斯科罗廖夫能源火箭航天集团研制，自20世纪60年代中期开始使用，并定期升级。联盟号可以独立支持三名机组乘员长达5.2天，并在国际空间站停靠200天。该飞船具有自动对接系统，可以自动驾驶或由机组乘员手动驾驶。联盟号负责乘员和货物往返国际空间站的运输。

进步号货运飞船是由俄罗斯科罗廖夫能源火箭航天集团研制，是基于联盟号设计的货运补给飞船，用于向国际空间站运送货物、推进剂、水和天然气。停靠在国际空间站后，推进器可以帮助国际空间站升到更高的轨道高度，并控制国际空间站的方向。通常情况下，每年向国际空间站发射四次进步号飞船。进步号可以自动驾驶或由机组乘员手动驾驶。进步号在装满国际空间站产生的垃圾之后，在再入地球大气层过程中焚烧。在自主飞行（最多30天）期间，进步号可以作为开展空间实验的研究实验室。

日本HTV货运飞船

HTV货运飞船是JAXA专门为国际空间站计划研发、由三菱重工制造的非载人货运飞船。使用空间站远程操纵系统（SSRMS）停靠在国际空间站。 HTV货运飞船能够在其内部的加压载体和外部非加压载体中携带物流材料，可以运送货物、天然气和水。 HTV货运飞船在装满国际空间站产生的垃圾之后，在再入地球大气层过程中焚烧。

美国航天飞机

1998年12月4日-2011年7月21日期间，NASA的三艘航天飞机——发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号帮助建造了国际空间站，并运送了大部分国际空间站舱段和主要部件，是一种能够重复使用的运输方式。

欧洲ATV货运飞船

ATV货运飞船是欧洲宇航防务集团研制的一种自动后勤补给飞船，可以运送货物、大气、水和推进剂。货物卸载后，重新装载垃圾和废品，与空间站脱离，在再入地球大气层过程中焚烧。2008年3月-2015年2月期间共发射了五艘ATV货运飞船，分别是：Jules Verne，Johannes Kepler，Edoardo Amaldi，Albert Einstein和GeorgesLema tre。

研究领域

国际空间站上的科学实验项目主要由NASA、Roscosmos、ESA、JAXA和CSA合作进行，涵盖物理科学、生物学与生物技术、技术开发与验证、人体研究、地球与空间科学以及教育活动与推广6大研究领域。

1.生物学与生物技术

微重力环境下，细胞核组织生长方式与形状可能与地面不同。该领域的实验重点研究空间飞行状态下生物体( 动物、植物、微生物、细胞) 的生命活动，生物组织破坏过程，器官和组织再生特性，细胞间相互作用，生物技术产品试验性开发，获取关于生命科学基本问题的新认识。

2.技术开发与验证

该领域的实验旨在发展并改进空间技术及其组件，开发新的空间技术提高舱段利用率，开发未来空间基础设施关键组件。

3.地球与空间科学

国际空间站运行的近地轨道为收集地球空间科学数据提供了独特优势。该领域的实验旨在研究地球表面、大气层和电离层的物理过程。收集地球冰川、农田、城市和珊瑚礁等信息，并与轨道卫星数据互补，获得全面的地球信息。

4.物理科学

国际空间站是在微重力环境下长期研究物理现象的唯一场所。该领域的实验重点研究微重力环境下各种物理和化学过程；空间材料科学，制备在陆地条件下无法获取或难以获取的新物质与材料；地面技术现代化研究；为先进载人空间设施和无人探测器开发关键技术进行技术储备。

5.教育活动与推广

国际空间站为鼓励学生参与航天活动提供了独特平台，对数千名学生产生了积极影响。

6.人体研究

利用国际空间站研究长期微重力环境对人类健康造成的风险，并制定降低这些风险的对策，有助于解决未来近地轨道以外长期任务的相关问题。

典型科学发现

1.阿尔法磁谱仪

“阿尔法磁谱仪”是迄今为止在太空运行的最强大，最灵敏的粒子物理探测器。自从2011年5月安装在国际空间站上，开始获取数据，将一直持续运行到国际空间站使命结束。AMS谱仪精确测量多种宇宙线粒子的结果是宇宙线观测的一个里程碑，并对暗物质和反物质的寻找等物理学前沿研究有重大意义。

2016年12月8日24时，国际著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者丁肇中在瑞士欧洲核子研究中心，总结发布了阿尔法磁谱仪（简称AMS）在国际空间站运行五年来的物理成果。目前，AMS已经收集了超过900亿宇宙线事例，更多的数据分析还在进行中。丁肇中报告的AMS最新结果涵盖多种宇宙线粒子的精确独特的数据，包括在宇宙空间测量的正电子流强和正电子比例，反质子—质子比，以及电子、质子，反质子、氦核以及其它核子的流强。

2.双胞胎实验

航天员迈克·凯利和斯科特·凯利参与实验，他们是一对出生于1964年的双胞胎。兄弟俩从1996年开始为太空飞行训练。斯科特参与了1999年 "发现"号航天飞机STS-103太空飞行和2007年 "奋进"号航天飞机STS-118太空飞行、2010年俄罗斯"联盟TMA-M"号飞船太空飞行和国际空间站第25次和第26次长期考察。迈克·凯利曾四次前往太空，分别参加2011年 "奋进"号航天飞机STS-108太空飞行、2006年的"发现"号航天飞机STS-121太空飞行、2008年 "亚特兰蒂斯"号航天飞机STS-124太空飞行、2011年"奋进"号航天飞机太空飞行。

2015年3月，斯科特·凯利再次参与太空飞行，在国际空间站上度过了创纪录的340天8小时42分钟。迈克·凯利留在了地球上，在这段时间与在国际空间站的斯科特接受同样的检测和分析。研究覆盖面很广，从肠道细菌的组成到各种基因和认识能力的活跃性。获得的结果交由10个研究小组分析。

最意外的结果产生于观察端粒之后。端粒是染色体末端的部分，保护 DNA主要部分不在细胞分裂期间受损。每一次细胞分裂后，染色体都会缩短一些。为了这种缩短不影响编码区，端粒都位于染色体末端。在新的分裂和分裂周期后，染色体变得更加短，细胞衰老就是这样发生的。斯科特的端粒在太空中变得比迈克的端粒更长，原因尚不明确。

3.空间DNA测序

2016年8月30日，NASA航天员凯特·鲁宾斯在国际空间站（ISS）上利用MinION微型测序仪成功完成首次微重力条件下的DNA测序，这标志着人类已经迎来“在空间对活体生物进行基因测序”的新时代。开启了一个全新的科学领域——太空基因组和系统生物学。

这次空间测序是“生物分子测序研究项目”的一部分。测序使用的是英国牛津纳米孔公司提供的MinION测序仪，只有手掌大小，既方便又快捷。测序原理是通过纳米孔施加电流，同时让含有检测样本的液体流经检测仪，不同的DNA分子会引起不一样的电流变化，通过电流变化就能识别出这种基因序列的生物。项目组将事先准备好的老鼠、病毒和细菌的DNA样本带到空间站，由鲁宾斯在太空进行检测，而地面团队成员同步对类似样本进行测序。比较后发现，太空和地球上的两种测序结果能完美匹配。有了在空间中测序DNA的方法，就能识别出国际空间站内的微生物是否威胁航天员的健康，帮助地面科学家随时了解航天员们的生活环境，及时告知他们是否要做清洁或服用抗生素。空间DNA测序仪对未来造访火星等需要长时间待在空间站的航天员来说，是保护他们健康的重要工具。

4.空间蔬菜种植

“蔬菜生产系统”（Veggie）是迄今为止国际空间站上最大的植物种植实验设施，此项研究将为延长航天员驻留时间提供支持，还将用于研究植物对重力的感知和回应，改善地球上的植物生长并提高产量。Veggie探索种植能够制作色拉的蔬菜，未来可能用于提供新鲜食物以改善航天员的食欲、营养，也可能用于帮助航天员减压放松和娱乐。在实验中，Veggie为作物提供光照和营养，国际空间站提供温控和二氧化碳。

2014年5月，航天员利用Veggie系统成功种植了“Outredgeous”红色长叶莴苣，并在最近第一次品尝了这种宇宙蔬菜。这是太空种植上重大的一步，同时，NASA也希望进一步扩展作物的数量和种类，以满足未来登陆火星的宇航员的营养需求。在Veg-01验证之后，航天员于2016年10月25日对Veg-03进行检测。Veg-03改良了输水系统，并测试确认不同环境对作物的影响，让六株生菜同时生长。

飞行控制中心

美国地面中心

美国国家航空航天局总部（HQ），负责管理NASA各领域中心、制定管理政策、评估国际空间站计划项目的各个阶段；

约翰逊空间中心（JSC），负责管理国际空间站计划计划以及美国舱段的任务控制，并与合作伙伴国控制中心合作共同管理整个ISS上进行的活动；

肯尼迪空间中心（KSC），为每次任务开展ISS模块和航天飞机准备工作，协调发射，并管理航天飞机的发射以及着陆后的运行；

马歇尔空间飞行中心（MSFC），其载荷运行和集成中心（POIC）负责控制美国实验的运行并协调合作伙伴国的在轨实验；

远程科学支持中心（TSC），美国有多个TSC来实施国际空间站计划上科学实验的运行，分别位于马歇尔空间飞行中心、埃姆斯研究中心（ARC）、约翰逊空间中心和格兰研究中心（GRC）。

俄罗斯地面中心

莫斯科任务控制中心（TsUP），是俄罗斯最主要的国际空间站计划计划相关机构，负责俄罗斯载人空间飞行活动控制和俄罗斯舱段的运行；

加加林航天员训练中心（GCTC），负责提供俄罗斯舱段全尺寸训练器、出舱行走用训练水池、模拟重力离心机，以及天体导航用天文馆。

拜科努尔航天发射场，是俄罗斯载人和非载人航天器的主要发射中心。

欧洲地面中心

欧洲空间研究与技术中心（ESTEC），是欧洲航天局（ESA）最大的研究机构和技术核心；

哥伦布控制中心（COL-CC）和自动转移飞行器控制中心（ATV-CC），COL-CC和ATV-CC负责控制和运行欧洲的ISS项目。COL-CC负责控制和运行哥伦布研究实验室、协调欧洲实验载荷，ATV-CC负责控制和运行自动转移飞行器（ATV）；

圭亚那空间中心（GSC），最初由法国国家空间研究中心（CNES）创建，由法国航天局和欧空局共同资助和使用，作为阿丽亚娜5运载火箭的发射场；

欧洲航天员中心（EAC），欧洲航天员培养基地；

用户支持和运行中心（USOC），欧洲各国在各自国家空间中心中建有用户支持和运行中心，这些中心负责空间站欧洲载荷的使用和布置。

日本地面中心

筑波空间中心，是一个综合运营中心，拥有各类测试设施，具备航天员培训能力；

种子岛发射基地，是日本最大的火箭发射中心。

加拿大地面中心

移动服务系统（MSS）运行综合中心（MOC），提供MSS工程设计和监控所需的资源、设备、专家，同时负责航天员训练工作；

有效载荷远程科学操作中心（PTOC），支持在轨加拿大有效载荷的实时运行。

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周三 · 太空探索/ 周三· 天文测试

周四 ·观测指南|周五· 深空探测

周六 ·星空的诗| 周日· 天文周历

“时间回到100年前，人类眼中的宇宙和现在大不相同。我们认为：银河系上千光年的遥远恒星就是宇宙的边际，天空中的漩涡星系和椭圆星系被认为就在银河系中。宇宙还被认为是静态的，并且牛顿的经典力学仍未被爱因斯坦的新理论所动摇。那时，还没有大爆炸、暗物质和暗能量的概念。随后的100年，一个个重要的科学发现逐渐让我们更清楚的认识宇宙…

斯隆数字巡天红外波段下的银河系。100年前，银河系就是我们概念中的整个宇宙。

1910s-广义相对论

爱因斯坦相对论被证实！广义相对论因能解释让牛顿经典力学费解的水星进动而闻名于世，但作为一个科学理论，仅仅解释已有现象是不够的，需要能够正确的预测未知，并能够被进一步验证。此后的一个世纪里，相对论预测的时间膨胀、引力透镜效应、惯性系拖曳效应和引力红移等，均被一一验证。第一个成功预言而被验证的是引力场下星光弯曲。1919年，爱丁顿和他的伙伴远征观测日全食。经测量，星光在太阳附近的弯曲程度与爱因斯坦的测算值相近。从此，我们的宇宙观发生了非常大的变化。

1919年伦敦新闻报道这一事件的插图

1920s-银河系外的世界

在此之前，人们认为银河系就是宇宙的全部，哈勃彻底改变了这一认知。他持续观测天空中的几个涡状星云，通过比对那些“星云”中的和银河系内的造父变星，认为这些昏暗的恒星是在百万光年以外，远超过银河系的范围。除此之外，哈勃还测量了很多星系的距离和退行速度，揭示了庞大的、膨胀中的宇宙。

哈勃对仙女座星系造父变星的研究

1930s-暗物质

之前，很长时间人们认为测量出恒星的质量，还有气体和尘埃的质量，如果把这些加起来基本就是宇宙的质量。弗里茨·兹威基通过观测致密的星系团，发现仅仅是星系团中的恒星、尘埃和气体，无法解释他们的内部运动速度。他认为存在我们直接观测不到的暗物质，这一重大发现一直到七十年代才被重视起来，现在我们认为暗物质大量存在于宇宙当中，这些暗物质与常规物质的质量比大约是5:1。

后发座星系团中心两个明亮的大星系NGC4889(左)和NGC4874(右)，他们的直径都超过100万光年。但他们外围的星系正快速分离，说明很有可能存在庞大的暗物质环贯穿整个星系团。

1940s-大爆炸

这个年代，虽然大量的实验和观测资源投入到火箭和核技术上，理论物理学家仍未停止努力工作。1945年，乔治·伽莫夫做出宇宙大爆炸的猜想：如果宇宙在膨胀和冷却，那在过去它一定是炽热和致密的。在过去的某个时间，它的炽热和致密程度足以让中性原子无法形成，在此之前甚至原子核也无法形成。这样，在恒星还没有形成的时候，最初的宇宙会存在特定比例的轻量“元素”，而现在宇宙的各个方向应该残存略高于绝对零度的“余光”。

大爆炸后的可见宇宙

1950s-恒星物质演化

霍伊尔等科学家并不认同大爆炸理论，他们坚守“稳恒态宇宙模型”，双方阵营激烈辩论重元素是何时和如何产生的。后来，“稳恒态宇宙模型”渐渐退出理论物理学的舞台，但是霍伊尔为代表的科学家关于重元素形成的理论是成功的，宇宙中的重元素并不是在大爆炸时形成的，比如地球上的重元素是太阳系几代恒星演化的产物。

太阳的结构

1960s-宇宙微波背景辐射

经过20年的争论，一个重大发现确立了大爆炸理论！1965年，彭齐·亚斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙大爆炸残留2.725开尔文的宇宙微波背景辐射……

如果我们可以看到微波，整个夜空都应该是像绿色区域这样的背景辐射

1970s-宇宙暴涨理论

1979年，美国科学家阿兰·古斯提出了“暴涨理论”：宇宙的初期是一个异常炽热和致密的状态，是一个指数级膨胀的状态，所有的能量都束缚在宇宙结构中。也就是在大爆炸前也存在着一个快速演化的状态和过程。后来，更多研究让阿兰·古斯的理论更加丰满，逐渐发展成现在我们的宇宙膨胀理论。

宇宙膨胀示意图

1980s-超新星

1987年，位于大麦哲伦云的一个超新星被观测到，这是自1604年以来有历史记录的第一个可以被肉眼观测到的超新星。因为距离相对较近，这次超新星能够让我们捕捉到它带来的中微子，这次超新星让全世界多个探测器探测到20多个信号，标志着中微子天文学的开始，分支研究包括中微子振荡、中微子质量以及百万光年外超新星的中微子研究。

2011年拍摄的超新星1987A的残迹，位于16.5万光年的大麦哲伦云

1990s-宇宙膨胀的结局

对宇宙膨胀的未来，之前我们会有几种猜想：从膨胀到收缩、加速膨胀或趋向于匀速的膨胀。1998年，科学家通过对大量Ia型超新星的观测，提出震惊的结论：宇宙在加速膨胀。这样，宇宙的结局不仅将进入冷寂，而且星系之间的距离将越来越远，1000亿年以后，我们很可能看不到其他星系。

猜想中的几种宇宙膨胀发展

2000s-宇宙的物质构成

1965年发现宇宙微波背景辐射之后，我们继续深入研究，逐步了解了宇宙的构成。从宇宙背景探测器到威尔金森微波各向异性探测器，再到普朗克卫星，获取了大量宇宙背景辐射的数据，再加上诸如斯隆数字巡天等对宇宙大尺度结构的研究以及遥远的超新星数据，现代宇宙的构成包括：

0.01%光子辐射

0.1%中微子

4.9%通常的物质(即由原子构成的物质)

27%暗物质

68%暗能量

普朗克卫星数据的宇宙微波背景辐射波

2010s-宜居带行星、引力波等

这个十年还没有结束，但目前为止我们通过开普勒等任务已经从成千上万的地外行星中发现了宜居带类地行星。并且，我们通过激光干涉引力波观测台首次直接探测到引力波，这是爱因斯坦1915年基于相对论的一个大胆预测。

恒星系统开普勒186、开普勒452和太阳系的对比

示意图展示了计算机模拟中的黑洞合并，即首次探测到的引力波的来源

对宇宙的探索还在继续，我们还有很多疑惑。这11个重要发现，让我们的视野扩大到银河系外；让我们认知了暗物质和暗能量的存在；让我们知道138亿年前宇宙发生了大爆炸；让我们了解了宇宙在加速膨胀。我们窥探到了宇宙的起源还有未来的宿命，今后伴随着科技进步，还会发现更多惊天的奥秘！

翻译：毛明远 | 校对：李可为

编排：毛明远 | 配乐：解仁江

『天文湿刻』牧夫出品

原文網址：https://kknews.cc/science/53zv932.html

【037、60亿颗类地行星在银河系】

2021-04-10 科学宇航员

对生命来说，地球是一颗宜居行星，那么按照地球上的生命形成和发展的标准来看，宇宙中只要是拥有地球生态环境条件的星球上，就有可能存在生命，只要时间足够，生命就有可能进化到高级阶段。

地球是一颗岩质行星，有岩质表面和大气层，由于位于太阳系的宜居带中，因此表面有着适宜的温度，允许水以液态存在，而水的蒸发和降落形成了水在大气中的循环，种种有利条件下，生命在地球上出现并发展了起来，经过30多亿年的演变进化，造就了复杂多样的生物世界，其中最高等的生物是我们人类，也是唯一一种拥有创造科技文明能力的物种。

在宇宙中的宜居行星上，很可能也有我们地球上这样的情况，上面的生命体已经进化到了高级阶段，甚至已经创造了文明，而且很可能有些星球上的文明已经比我们地球更先进。

那么在地球之外，宇宙中有宜居行星吗？其实我们人类目前的观测能力还不足以判断太阳系之外的星球是否宜居行星？只可以判断较近距离上的星球是否类地行星，也就是岩质行星，因为行星中主要包括两类，就是内地行星和气态行星，气态行星是像木星土星那样的，没有岩质表面的星球，依照地球上的生命形成标准，这样的星球显然是不适合生命存在的，因此科学家们在寻找地外生命的时候对类地行星更感兴趣。不过这里所说的类地行星，不仅是说具有岩质表面，而且是说的位于主恒星的宜居带，质量与地球相差不大的行星，在这样的星球上，很可能存在大气层、液态水和适宜的温度等生命必须的条件。

那么宇宙中有多少类地行星呢？据加拿大媒体报道，近日加拿大不列颠哥伦比亚大学给一份最新研究显示，仅在银河系中，很可能就存在约60亿颗类地行星。

该大学的米歇尔·库伊莫托和杰米·马修斯在检索全部开普勒二号数据时，预估FGK型恒星的发生率，发现每一个G型恒星所拥有的类地行星上限为0.18颗，而假设我们的银河系拥有4000亿颗恒星，其中7%属于G型恒星，那就意味着我们的银河系中有60亿颗恒星可能有类地行星。当然这只是一种保守估计，实际上银河系中仅红矮星的数量就占到了70%以上，这些恒星的附近都有可能存在类地行星。

迄今为止，科学家们已经观测到了数百颗类地行星，但是还无法判断这些星球上是否真的宜居，不过或许几十年后，天文观测技术或许就可以帮助我们分辨某颗行星是否宜居了。

【038、NAOJ发布银河系新地图：地球跟人马座A的距离比想象中更近】

2020年11月29日 cnBeta.COM 科学探索

据外媒报道，由日本国家天文台(NAOJ)绘制的一幅银河系新地图显示，地球螺旋运动的速度比想象中更快，其距离银河系中心超大质量黑洞的距离比之前认为的要近2000光年。1985年，国际天文联合会宣布，地球距离这个名为人马座A*的黑洞有27,700光年。

但日本射电天文学项目VERA通过15年的时间分析发现，地球实际上离我们只有25800光年。另外他们还发现，地球的移动速度比他们之前认为的要快7km/s。

人马座A*及类似的黑洞之所以被称为超大质量黑洞是因为它们的质量是太阳的数十亿倍。

但NAOJ表示，对此没有必要担心，因为最新的数据并没有表明我们这颗星球正在坠入黑洞。它只是意味着现在有了一个“更好的银河系模型”。

科学家通过利用VERA天体测量目录创建了一张位置和速度图以此展示银河系的中心和驻留在其中的物体。其中第一份VERA天体测量目录于今年出版，当中包含了99个天体的数据。

而定位表明，地球以227km/s的速度绕黑洞所在的银河系中心运行。天文学家最初认为该轨道的速度为220km/s。

NAOJ在一份新闻声明中说道：“由于地球位于银河系内部，所以我们无法后退一步从外部看银河系是什么样子。天体测量显示，准确测量物体的位置和运动是了解银河系整体结构和我们在其中的位置的重要工具。”

VERA全称Very Long Baseline Interferometry Exploration of Radio Astrometry，于2000年制造，其使用干涉测量法来收集遍布日本的射电望远镜的数据。NAOJ表示，通过这个项目，科学家们得以创造出跟直径2300公里的望远镜相同的分辨率，“理论上，这个望远镜的清晰度足以分辨放在月球表面的一枚美国硬币”。

NAOJ的科学家们希望能收集更多天体的数据来重点关注那些靠近人马座A *的天体。

039、残酷的宇宙，这颗恒星正在吞噬它周围的天体，看着就让人揪心

【2021-05-18 天文在线】

御夫座在距离我们1400光年外的星群中，是至今为止发现的最奇怪的系外行星之一。

Wasp 12B是一个黑暗的蛋状世界，它被归为系外行星并称之为“超热木星”，这是一颗巨大的气体行星，在物理特性上与木星相似，但由于其轨道非常靠近其宿主星，就像水星更靠近太阳，因此它具有灼热的大气层。

事实上，这颗超热木星离它的母星如此之近，以至于它只需要大约26个地球小时就能完成一个轨道。Wasp 12B离它的恒星只有340万公里或210万英里，且正在被慢慢地吞噬。但尽管它每秒钟都在被撕裂，它仍然是一颗巨大的行星，半径约为木星的1.8倍，质量为木星的1.4倍。然而，它的形状像个鸡蛋而且是至今为止发现的最黑暗的世界之一，这些特征使Wasp 12B行星很有趣。这种不寻常的形状是由于它的恒星施加的巨大潮汐力扭曲了这个巨大的气体行星，并带走了数百万吨炽热膨胀的大气层。

最近的研究表明，仅仅在300万年后，Wasp 12B将被完全吞噬，再也观察不到了。然而为什么它如此黑暗，还没有被完全探究。但有一个原因可能是，由于它太靠近其宿主星，无法形成反射云。取而代之的是，入射光渗透进行星大气层中，被氢原子吸收并转化为热能。

尽管这个过热巨星非常暗，但它可能不是漆黑一片，因为它灼热的温度可能会让它发出昏暗的光芒，可能像熔化金属那样的光。这颗命中注定要毁灭的行星还被潮汐锁定，这意味着这颗气态巨星总是面对恒星的同一侧，使得Wasp 12B的白天温度达到2500摄氏度，或4600华氏度，这也导致它的部分大气层表现得更像一颗低质量的恒星。

另一方面，行星较冷的晚上是一个不同的故事，因为早在哈勃观测就已经探测到可能的云、大气霾甚至水蒸气。Wasp 12B是在2008年4月被发现的，由一个SuperWASP行星调查部门通过凌星方法发现的，这是一个非常成功的系外行星搜寻方法。这种类型的检测方法通过下面结论得以实现：当一颗行星直接通过它的恒星和观测者之间，阻挡了一些恒星的光，并在短暂的时间内使恒星变模糊，这就向观察者证明存在系外行星。

从这儿天文学家完成了进一步的研究，揭开了这颗神秘行星的面纱，诸如它的尺寸大小，质量及大气组成，表面温度等等。在三百万年后，这个奇怪的超热木星可能被它的主序星撕裂，直至完全吞噬，而后便消失不见了。但在遥远的地方——一颗来自行星地球的好奇心将继续研究WASP-12B巨星并且进一步调查它的极端条件。

木星是距离太阳第五近的行星并且也是太阳系中体积最大的行星，它是颗巨行星，质量为太阳系中其它行星质量总和的2.5倍多，仅略小于太阳质量的1/4。木星是除月球和金星外在地球夜空亮度排名第三的自然物体。由于它的巨大尺寸，木星在史前时期便被发现且由罗马主神朱庇特命名。木星主要由氢构成，但只构成其体积1/10的氦却占了总质量1/4。它可能有岩石核心和重元素，但像其它巨行星一样，木星缺乏可以明确界定的固体表面，并且其内部持续收缩释放的热量远高于从太阳那儿接收的热量。

由于快速自转，木星外观形状为扁球体。从外表上看，它有着微弱却可观测到的赤道隆起。可以明显发现，木星的外部大气被分隔成了不同纬度的几个波段，而在波段与波段的交界处，存在着湍流和风暴。这样显示的突出结果便是大红斑，一种至少在17世纪第一次被望远镜看到前便已经存在的巨大风暴。围绕木星的是一个昏暗的行星环系统和强大的磁层。木星的磁尾接近8亿千米长，覆盖了到土星轨道的整个距离。木星有着近一百种已知卫星并且可能拥有更多，包括在1610年被伽利略发现的四大伽利略行星。木卫二是伽利略卫星中体积最大的一颗，直径比水星还大。

先驱者10号是第一个探测木星的航天器。在1973年12月取得了木星表面的最近距离。木星至今已被自动化飞船探测过多次，比如最初在1973——1979实行探测的先驱者号和旅行者号，1995年抵达木星的伽利略号。2007年，木星被新视野号探测器观测。新视野号利用与木星之间的引力提速并在前往冥王星的途中改变自身轨道。最新探测木星的飞船是朱诺号，在2016年6月抵达木星轨道。未来在木星系统的探索中，包括可能存在冰雪覆盖的木卫三海洋。

【040、超级地球】

超级地球是太阳系外行星，其质量高于地球，但远低于太阳系的冰巨星天王星和海王星，后者分别是地球的14.5和17倍。它仅是指行星的质量，并不意味着有关表面状况或可居住性。自从2005年格利泽876d被尤金尼亚·里维拉（Eugenio Rivera）所率领的团队发现之后，相继有数颗超级地球被世人发现。地球作为太阳系中最大的类地行星，其所身处的太阳系并不包含这一类能被当作范例的行星，举凡那些体积大过地球的行星，质量至少都在其十倍以上。

定义

在一般情况下，超级地球只以质量作为判定条件，而温度下、组合成分、轨道属性、适居性、或星球环境等条件则不包括在内。目前在超级地球质量上限定义上，普遍认同为地球质量的10倍（约天王星质量的69%，这是太阳系的气体巨型最小的质量），而下限为地球质量的1倍、1.9倍、5倍不等，在不同的大众媒体下有不同的标准。一些学者进一步指出，在超级地球定义上应该增加是否有显著的大气层；或是不但有大气层，还有固态表面或如海洋行星般，有着广大的海洋且有一层大气层覆盖其上，这种类型的行星没有出现在太阳系内。若系外行星超过地球质量10倍的上限，依照其是否由岩石、冰、或是气体组成成分，确定该行星是否为类地行星、巨无霸行星、或是气体巨行星。

发现

在太阳系内没有超级地球类别的行星，因为地球在太阳系内为最大的类地行星，而太阳系内大于地球的行星其质量皆至少地球质量的14倍。

首颗被人发现的超级地球

开普勒太空望远镜任务候选行星分类表。此数据建立在2013年11月4日。(NASA)

亚历山大·沃尔兹森（Aleksander Wolszczan）与戴尔·费雷欧（Dale Frail）在1992年发现脉冲星PSR B1257+12旁有着系外行星，其外围两颗行星质量皆为地球的4倍左右。

以尤金尼亚·里维拉为主的一支团队于2005年发现了首颗围绕主序星的超级地球，它因绕行格利泽876公转，而被命名为格利泽876d（先前已有两颗体积近似木星的类木行星在其星系中被发现）。它的质量估计有地球的七点五倍大，轨道周期相当短，只有两天左右。鉴于格利泽876d的与日距离，它高温的表面最高可到华氏650度。

第一颗位在适居带的超级地球

2007年4月，由斯特凡·乌德里所领导一支根据地在瑞士的团队，宣布在格利泽581周边可栖息区域的边陲发现两颗新的超级地球，其表面有可能存有液态水。有地球质量五倍大，距离格利泽581为0.073天文单位或一千一百万公里的格利泽581c，座落在可栖息区域的“暖陲”，其平均温度（不考虑来自大气的影响），估计在反照率可比照金星的摄氏零下三度，至反照率可比照地球的摄氏四十度之间。

其他被发现的超级地球

2006年两颗超级地球陆续被发现，经由微引力透镜所发现的OGLE-2005-BLG-390Lb，质量为地球的五倍，另一颗HD 69830 b的质量则是地球的十倍。

2008年

2008年，一颗名为MOA-2007-BLG-192Lb的超级地球被发现，这颗星球是已知的质量最小的超级地球之一。该星球是由天体物理学家大卫.P.巴内特等人于新西兰约翰山大学天文台进行天文物理重力微透镜观测（HARPS）时，于2008年6月2日发现。该星球的质量约是地球的3.3倍大，其母星为一褐矮星，发现该星球时是因为发生一次微引力透镜现象而发现之。

2008年6月，欧洲南天天文台研究团队宣布在一颗名为HD 40307恒星周边，发现三颗超级地球。这三颗行星其质量从小到大分别为地球质量的4.2倍、6.7倍、及9.4倍，发现时都是使用高精度径向速度行星搜索器以径向速度法于智利发现。

欧洲南天天文台研究团队另外也宣布，在一颗名为HD 181433恒星周围，发现一颗地球质量7.5倍大的超级地球，该恒星另有两颗行星为气体巨行星。

2009年

2009年2月3日，一颗名为柯洛7b的超级地球被发现，该星球质量初步估计为地球质量的4.8倍，轨道周期为0.853天。在估计柯洛7b的密度时，显示它可能是一颗硅酸盐行星，类似于太阳系类地行星。在柯洛7b被发现后，一颗名为HD 7924 b的超级地球被发现，该星球是首颗在G型主序星等级以上发现的超级地球。

2009年4月21日，瑞士日内瓦大学天文学家米歇尔·麦耶所带领的团队宣布发现一颗名为葛利斯581e超级地球，该行星的质量至少为地球的1.9倍，半长轴为0.03AU，公转周期约3.15天，显示其并非在适居带上，该星球显示有潮汐加热现象，并且比木卫一至少剧烈100倍。

2009年12月，MEarth计划大卫·夏邦诺等人发现一颗名为GJ 1214 b的超级地球，直径大约是地球的2.7倍，其围绕之恒星格利泽1214发光度及体积比太阳小。哈佛大学天文学教授兼MEarth计划主持人大卫·夏邦诺认为该星球可能有液态水，然而之后的星球模型显示，在大多数情况下，它不具有液态水。

总计至2009年11月为止，共有30个超级地球被发现，其中24个是首次发现是使用高精度径向速度行星搜索器（HARPS）观测的。

2010年

2010年1月5日，名为HD 156668 b被发现，其质量至少为地球质量的4.15倍，这是利用径向速度法发现第二小系外行星，仅大于2009年发现的格利泽581e。

2010年8月24日，日内瓦大学教授克里斯多福·洛维斯（Christophe Lovis）领导的团队利用欧洲南方天文台智利拉西拉天文台ESO 3.6米望远镜上的高精度径向速度行星搜索器（HARPS），于太阳型恒星HD 10180发现其拥有至少7颗系外行星环绕着。当中HD 10180 b初估其质量至少为地球质量的1.35 ± 0.23倍，这是至此发现在主序星轨道上质量最小的系外行星。虽然未经证实，但此7颗系外行星存在的几率为98.6％。

2010年9月29日，美国国家科学基金会宣布在红矮星葛利斯581上，发现一颗名为葛利斯581g的超级地球，该星球质量至少为地球质量的3.1倍，半长轴为0.146AU，公转周期约36.6天。在葛利斯581星系上，距恒星距离从里到外排第四，于葛利斯581c与葛利斯581d之间。此行星由华盛顿卡内基学会和加州大学圣克鲁斯分校（UCSC）等机构利用径向速度法发现。然而有部分天文学家及团队包括ESO和HARPS研究小组对葛利斯581g的存在产生质疑，目前太阳系外行星百科仍将葛利斯581g列为未证实系外行星。

2011年

2011年2月2日，开普勒太空望远镜任务宣布一项主要研究结果，至少列出1,235颗候选行星，其中68颗为地球等级〈Rp < 1.25 Re， Rp：星球半径、Re：地球半径〉，288颗为超级地球等级(1.25 Re < Rp < 2 Re)，另54个已确认位在适居带。有6颗位在适居带的候选行星的半径小于地球半径两倍，6颗候选行星分别为KOI 326.01（Rp=0.85）、KOI 701.03 （Rp=1.73）、KOI 268.01（Rp=1.75）、KOI 1026.01（Rp=1.77）、KOI 854.01（Rp=1.91）、KOI 70.03（Rp=1.96）。近期研究显示，其中一颗候选行星（KOI326.01）其体积可能比首次结果显示更大，表面温度也比首次结果显示更热。基于近期开普勒太空任务的发现，美国天文学家赛思.肖斯塔克〈Seth Shostak〉估计在距离地球一千光年内，至少有30,000颗星球是人类可居住的世界。开普勒太空任务团队也基于研究结果，估计银河系至少有500亿颗行星，其中至少5亿颗行星在适居带上。

2011年8月17日，两组欧洲科学家团队分别发现HD 85512 b，以及绕行天园增三的三颗系外行星，这两组发现的超级地球皆可能位在适居带上。如果HD 85512 b覆盖着50％的云层，水便可能以液态的形式存在于行星表层。在随后不到一个月期间，包括10颗超级地球在内的45颗系外行星被科学家发现。

2011年12月5日，NASA开普勒太空望远镜发现第一个位于类太阳恒星适居带的太阳系外行星，该行星名为开普勒22b，半径为地球半径的2.4倍，距离其母恒星开普勒22b的距离比地球距离太阳少15%。母恒星开普勒22半径比太阳略小，温度比太阳低，依此推论开普勒22b表面温度类似于地球，显示开普勒22b可能存在于液态水。

2011年12月5日，开普勒太空望远镜任务小组宣布已经发现2,326颗候选行星，其中207颗与地球大小相似、680颗是超级地球、1181颗为海王星大小、203颗为木星的大小、55颗则比木星更大。相较于2011年2月的数据，与地球大小相似及超级地球等级的行星数量分别增加了200％和140％。此外，48颗候选行星被发现在适居带，该数据对照于2月期间为下降，这是由于十二月数据使用的是更严格的标准来判定候选行星是否在适居带。

2011年，巨蟹座55e星球密度计算结果显示略大于地球密度，该星球半径约地球半径的2倍，直至2014年为止确认其没有氢气组成的大气层前，巨蟹座55e是发现最大的行星。

2011年12月20日，开普勒太空望远镜任务小组宣布第一次发现2颗与地球体积类似的行星，分别为开普勒20e与开普勒20f，两颗行星皆位在开普勒20行星系统上。

葛利斯667Cb是由HARPS团队宣布与其他29颗行星同时于2009年10月19日发现，而葛利斯667Cc则由相同团队于2011年11月21日的论文公开，另葛利斯667Cc详细资料于2012年2月公布。

2012年

2012年9月，葛利斯163旁发现2颗系外行星。其中一颗行星葛利斯163c的质量大约是地球的6.9倍，表面温度略高于地球，并可能位于适居带上。

2013年

2013年1月7日，开普勒太空望远镜的团队发现开普勒69c，其半径为地球半径的1.5倍，轨道位置在该恒星的适居带中，其母恒星开普勒69为类太阳恒星。开普勒69c可能是有外星生命的星球之一。

2013年4月，美国国家航空航天局以威廉.伯鲁奇（William Borucki）领导的团队，以凌日法搜寻太阳系外行星的开普勒太空望远镜观测视野时，在距离地球约1200光年开普勒62，其适居带内发现5颗系外行星。这五颗超级地球的半径从小到大为地球的0.54、1.3、1.4、1.6、及1.9倍。其中开普勒62e与开普勒62f的理论模型显示，这两颗行星可能拥有固体表面，其表面可能是岩石，或是岩石与固态水组成。

2013年6月25日，欧洲南天天文台发布消息，宣称在葛利斯667C的适居带内同时找到3颗超级地球，并且显示很可能有外星生命存在。葛利斯667C拥有7颗系外行星的行星系统，位在天蝎座一带，在内的3颗超级地球约距地球22光年。这3颗超级地球包括在太阳系外7颗最可能存在生命的行星。在观察这3颗超级地球与母恒星的距离，以及表面平均温度，推论3颗行星皆可能有液态水存在，而不是被恒星辐射带走，或是以固态冰存在。

2014年

2014年5月，先前发现的开普勒-10c，其质量约地球质量的17倍，类似于海王星。半径约为地球的2.35倍，是目前已知最大的类地行星。由于开普勒-10c的质量超过超级地球等级的地球质量10倍上限，因此提出将其归类为“巨无霸地球”（mega-Earth）。

2015年

2015年1月6日，美国国家航空航天局宣布由开普勒太空望远镜发现第1000个被确认的系外行星。三个新确认的系外行星被发现在适居带内；其中两个行星开普勒438b和开普勒442b接近地球尺寸，其组成成分可能是岩石；第三个行星开普勒440b则为超级地球。

2015年7月30日，天文与天体物理学报宣布他们发现一个行星系统，当中有三颗超级地球绕着一颗明亮的矮星。位于仙后座的格利泽892发现其拥有四行星系统，但这些行星并不在适居带内。当中最短轨道的行星是HD 219134 b，是当时已知距地球最近的超级地球。

2015年12月17日，澳洲天文学者宣布发现至今为止离地球最近的超级地球沃夫1061c，距离地球只有13.8光年。

2016年

2016年2月，美国国家航空航天局公布哈伯太空望远镜在分析巨蟹座55e的大气层中，检测到氢和氦（可能是氰化氢）等元素，但是没有检测到水蒸气。美国国家航空航天局并宣布首次针对超级地球大气层分析任务成功。

2016年8月，天文学家宣布发现一颗系外类地行星比邻星b，其位红矮星比邻星的居住区，是目前已知距太阳系最近的系外行星，也是已知距离最近的适居带内系外行星。由于比邻星b非常靠近地球，该行星可能突破倡议中，像系外天体探测前进的小探测器其中之一目的地。

特性

密度与组成成分

在科学计算上，如果可以同时利用径向速度及凌日法侦测到某超级地球，那该星球的质量与半径便可确定，并可延伸计算出出该星球的平均总体密度。低密度的星球可能是由氢和氦元素组成，类似于迷你海王星；中密度的星球主要元素组成可能包括水，类似于海洋行星，或是该星球内部有一颗密度大的核心，但外围被一层广大的气体覆盖着，类似于较小的气体行星。另一项常用的推论条件是当某超级地球的星球半径大于地球半径1.5倍条件下，其密度随星球半径增加而增加；但若是其密度随星球半径增加而下降，则该行星可能是其内部为岩石核心，但其被一层气体包覆着；这推论条件主要建立在观察过65个小于地球半径4倍的超级地球统整出来的资料。高密度的超级地球推论是由岩石、金属或岩石与金属混和组成的，如地球和太阳系其它类地行星。而在超级地球内部可能是分层不明显，部分明显或内部分层完全明显。研究人员在美国哈佛大学天文系开发用户友好的在线工具来表征超级地球的主体组成。由哈佛天文系的研究员开发一套简单的模拟软件来分析超级地球内部组成特性。

鉴于超级地球相对较大的质量，它们与地球在物理特性上有着一定的差距。一份以戴安娜·巴伦西亚（Diana Valencia）为主的团队针对格利泽876d的研究报告显示，使用经由检测行星及其相应质量的凌日法所测得出来的半径，有可能推测出超级地球的组成结构。计算绕行格利泽876的行星所得出的范围，可以是在九千两百公里（约为地球半径的一点五倍）的固态行星到地核大到超过一万两千公里以上（约为地球半径的两倍）有着冰层覆盖表面的液态行星。在这半径的范围之内，超级地球格利泽876d的表面引力为~3.3g与~1.9g之间。巨大的表面引力（通常大过海王星与土星这样的行星，在某些情况下则大过木星）是超级地球一项众所周知的特性。

温度

由于大气层的影响，对于测量超级地球上的反照率、温室效应与表面温度无法得知，通常只能得知该星球的行星平衡温度。例如：地球的行星平衡温度为254.3 K（19 °C 或 2 °F），这是由于地球上的温室气体让地表温度能保持温暖；但像金星的行星平衡温度为184.2 K（89 °C 或128 °F），然而金星表面实际温度却是737 K（464°C 或867°F），因其浓厚的大气层让热量无法散发出去。在以上的例子可以得知，目前无法从行星平衡温度来推算外星球的反照率、温室效应与表面实际温度。

磁场

地球的地磁场主要成因为地球内部的液态金属外核，但在超级地球上，其质量高的状况下在超级地球内部会产生高压，伴随着超级地球内部核心组成成分黏度更大，熔点也更高，导致内部核心地核与地幔分界不明显，成为无核心之星球。如果能在某个超级地球的岩石中找出氧化镁之存在，可推估氧化镁会以液态形式存在于超级地球内部，从而可推导出该星球地幔处可产生磁场。

【041、超巨星周围环绕明亮彩虹涡流气体星云】

2011年06月24日腾讯科技

[导读]这张最新甚大望远镜照片是由该望远镜上中红外VISIR仪器拍摄的，显示近距离接近恒星的羽状气体很可能连接至星云外部的结构。这个超大质量的恒星育儿所不能通过可见光线观测到。

腾讯科技讯（悠悠/编译）据美国太空网站报道，明亮的涡流气体星云环绕在一颗著名超巨恒星周围呈现出彩虹般的色彩，该图像显示壮观的气体星云在红外线下呈现出的详细状况。

超巨星周围环绕明亮彩虹涡流气体星云

明亮的涡流气体星云环绕在一颗著名超巨恒星周围呈现出彩虹般的色彩

天文学家使用智利帕拉纳尔天文台的甚大望远镜来研究环绕参宿四(猎户星座中的一等星)的星云，这颗红色超巨恒星位于猎户星座，距离地球600光年。甚大望远镜是欧洲南方天文台运营的望远镜之一，部署在智利地势较高的阿塔卡马沙漠。

如图所示，这张最新拍摄的甚大望远镜图像是于6月23日发布的，显示环绕的美丽气体星云比这颗超巨恒星更大，在恒星表面延伸至600亿公里。该束状纤细结构类似于从恒星释放的火焰苗，是该恒星向外喷射大量物质形成的。

参宿四位于猎户星座的右肩侧位置，该恒星非常巨大，大约是太阳体积的600倍，太阳质量的20倍，也是天空中最明亮的恒星之一。事实上，该恒星的直径相当于木星轨道直径，也是地球轨道直径的4.5倍。

参宿四周围的“火焰”

像参宿四这样的红色超巨恒星是超大质量恒星生命最后阶段，在这短暂的生命阶段，该恒星体积进行膨胀，并以惊人的速度向太空喷射大量物质，在仅仅1万年里脱落的恒星物质就相当于太阳的质量。

此前甚大望远镜上敏锐的NACO自适应光学仪器也探测到类似参宿四恒星喷射的宇宙物质形成从恒星表面至太空壮观的巨型羽状气体现象，参宿四喷射宇宙物质也是由于该恒星大气层中巨型气泡上下移动所导致的，它就像在茶壶中循环的沸水，该过程加速了羽状气体喷射。

这张最新甚大望远镜照片是由该望远镜上中红外VISIR仪器拍摄的，显示近距离接近恒星的羽状气体很可能连接至星云外部的结构。这个超大质量的恒星育儿所不能通过可见光线观测到。

喷射物质的无规律非对称性外形表明参宿四并未以对称性形式释放物质，所产生的恒星物质气泡和巨型羽状气体形成多块状星云结构。

满是灰尘的星云

研究人员称，这张最新照片中的可见物质很可能是由硅酸盐和氧化铝灰尘构成。这是形成地球和其它岩石行星地壳的主要物质，在远古时期，地球的硅酸盐来源于一颗类似参宿四的超巨恒星。

欧洲南方天文台发布的这张合成图像重现了NACO自适应光学仪器早期观测的中心盘的羽状喷射物，在图像中心的较小红色圆形区域跨越大约4.5倍地球轨道，呈现出参宿四可见表面的所在位置。

黑色环状结构是该图像中非常明亮的一部分，它使相当光线昏暗的星云清晰可见。这张VISIR图像是通过红外过滤镜拍摄的，对不同波长的放射线均十分敏感，图中蓝色部分是波长较短的喷射物质，红色部分是波长较长的喷射物质。

【042、传说中的白洞在哪里？宇宙中能找到吗？是上百亿光年外的类星体？】

2019-07-08

如果说宇宙中黑洞吞噬一切物质，那白洞是否会吐出一切物质？

黑洞曾经是广义相对论预言中的天体，当然随着天鹅座X-1以及发现越来越多的黑洞，再是2019年4月10晚上的M87*黑洞的实锤，至此全世界都确信黑洞是宇宙中普遍存在的天体！那么白洞呢？是不是会随着科技的进步而被证实也会在宇宙中存在？

一、什么是白洞？

白洞是根据爱因斯坦相对论中的黑洞而描绘出的一种对应天体，或者说是一个数学模型，甚至对于白洞仅仅只停留在猜想中，从来没有科学理论涉及过这种传说中的天体！

根据白洞与黑洞相反的特性勾勒出所谓白洞的特征：

1、白洞周围将会堆积物质，很明显质量将会产生强大的引力，导致它将成为某处的质量中心！

2、同样可能存在吸积盘，因为强大的引力会使附近的物质成为吸积盘高能辐射的源头。

3、假如黑洞是一个物质与能量的压缩过程，那么黑洞似乎是一个物质与能量的解压缩过程很明显这个位置将会有大量的诸如X射线和γ射线等整个射电全频段的辐射产生！也就是说我们可以根据类似黑洞辐射特征来寻找白洞？

二、宇宙中有类似对应的天体吗？

也许类星体是唯一能对号入座的天体，因为它的特征似乎很像那么回事！

1、距离地球超过100亿光年以上

2、类星体比星系小很多，但释放的能量是星系的上千倍！

3、光度极高，100亿光年外都能被观测到。

但有一个很大的问题，每个星系都有难以计数的黑洞，比如距离地球最近的黑洞是2800光年外的麒麟座V616，而银河系中黑洞数量保守估计高达上亿个，白洞是不是也应该有一一对应？还是到达了某个阀值的才能打通虫洞、开通升级白洞？

即便是黑洞达到了某个阶段才能打通白洞，那么从理论上来看白洞的分布也应该是随机的，为什么都统一到了上百亿光年以外？当然这上百亿光年外代表另一个意义就是这些天体事件是在上百亿年前发生的，也就是说我们现在看到的类星体是宇宙诞生约38亿年时发生的天文事件！我们所有发现的类星体都在100亿光年以外，这表示它就是在宇宙发展某个阶段时存在的天体，而不是所谓的白洞！

【043、大型望远镜揭示宇宙最冷之处】

2016-07-15 光明网

了解了更多有关这一“宇宙最冷之处”的特征信息，并确定了它的真实形状。

天文学家最初是用地面望远镜对回力棒星云进行观察，发现其呈现弯曲的，类似澳洲原住民使用的回力棒形状，这也是其名称的由来。之后，哈勃太空望远镜的观察显示，该星云呈现类似蝶形领结的形状。最新的ALMA数据显示，哈勃望远镜其实只给出了一部分信息，其观察到的双叶形结构可能实际上只是可见光波长下的一个“误会”。

研究负责人，来自美国航空航天局(NASA)喷气推进实验室的首席科学家拉夫温德拉·萨哈伊(Raghvendra Sahai)说：“这个超级寒冷的物体让我们非常感兴趣，通过ALMA，我们对它的本质有了更多的了解。”NASA的喷气推进实验室位于加州的帕萨迪纳。萨哈伊及其同事的研究成果发表在近期的《天体物理期刊》( Astrophysical Journal)上。“从地面的光学望远镜，我们看到的似乎是一个双叶形，或‘回力棒’形状的星云，但实际上这却是一个更加宽广，正快速扩展到太空中的结构。”萨哈伊说道。

回力棒星云距离地球大约5000光年，位于半人马座，是一个相对年轻的“行星状星云”。与其名字刚好相反的是，行星状星云其实是恒星(如太阳)生命末期时的形态，此时恒星的外层抛散，留下中心的白矮星，白矮星能发射出强烈的紫外辐射，导致星云中的气体发光并产生明亮的色彩。

目前，回力棒星云即将进入行星状星云阶段，届时其中心的恒星温度将不足以维持足够的紫外线辐射，因而也不能产生标志性的光亮。到了这一阶段，该星云只有通过其尘埃颗粒反射的恒星光线才能看到。

天文学家观察到，星云中心恒星所流出的气体正迅速扩散，并在扩散过程中冷却下来。这与冰箱通过气体膨胀来进行冷却的原理相似。研究者通过观察气体吸收宇宙微波背景辐射的过程，来确定星云中气体的温度。宇宙微波背景辐射的温度很均匀，为2.8开氏度(零下270.35摄氏度)。

“当天文学家在2003年通过哈勃望远镜观察这一星云时，他们看到的是一个非常经典的‘沙漏’形状，”萨哈伊评论道，“许多行星状星云具有类似的双叶形状，这是高速气体流从恒星中发射出来而形成的。这些气流会在周围的气体云中制造空洞，而气体云则是由较早时期，当恒星还是红巨星的时候喷射出来的。”

通过单碟毫米波射电望远镜的观察，天文学家并没有发现哈勃望远镜所看到的狭窄“腰部”结构。与之相反，他们发现了一个更加均匀，几乎呈球形的物质外流结构。ALMA具有无与伦比的分辨率，这使得研究者可以将这两种形状差异统一起来。

通过观察在毫米波长可发出明亮光线的一氧化碳分子，天文学家发现，哈勃望远镜图像上的双叶形结构只位于星云的内部区域。在更外层，他们发现了拉长的、近乎圆形的低温气体云。此外，研究者还发现了包围恒星的一道密集的毫米级尘埃颗粒，这解释了为什么在可见光下，外层的气体云具有类似沙漏的形状。这些尘埃颗粒形成了一个遮蔽物，减弱了中心恒星的一部分光线，使光线只能从狭窄而且相反的方向进入气体云，从而形成了类似沙漏的外形。

“这对理解恒星的死亡过程，以及它如何变成行星状星云有十分重要的意义，”萨哈伊说，“利用ALMA，我们可以一窥似太阳恒星垂死挣扎时的景象。”这项研究还表明，回力棒星云外圈的温度已经开始上升，尽管还是稍低于宇宙微波背景辐射。这种升温有可能是由于光电效应所致。光电效应最早是由爱因斯坦提出，指光子能被固体物质吸收，而后者重新发射出电子的现象。

第九行星再次撞击地球恐龙灭绝真相揭晓，科学家终于发现了疑似第九行星的X星球，这将成为宇宙的又一大发现，然而经过众多专家的推论，这颗第九行星目前可能正在向地球进发，可能会在年底撞上地球，恐龙灭绝的事件又要再度重演。

可能会在年底撞上地球，恐龙灭绝的事件又要再度重演。

美国加州理工学院的行星天文学家Mike Brown和他的同事指出已经找到有力的证据证明太阳系边缘存在一个未被发现的星球，这颗神秘的星球暂时将其命名为“行星九”，据信是一个巨型气态行星，几乎有海王星的两倍大。这一发现震惊了整个科学家，这可能又是人类宇宙史上的重大发现。

这一发现震惊了整个科学家，这可能又是人类宇宙史上的重大发现。

而最近，位于伦敦的航空总局表示地球正处于危险之中，他们观测到一个比地球大十倍的小行星可能正在接近地球，持续下去将会撞击到地球，到时候地球将会毁灭。

持续下去将会撞击到地球，到时候地球将会毁灭。

超过100位科学家和宇航员联名签署了一份声明要求增加行动对抗这个行星，为此还将在2015年的6月30日安排一场现场音乐会来告诉人们如果不采取行动，我们将会处于危险之中。这个时间正好是1908年在西伯利亚通古斯卡事件的107周年纪念日。西伯利亚通古斯卡是历史上最大的行星撞击地球事件，受灾面积约有800平方英里(约合2000平方公里)。

西伯利亚通古斯卡是历史上最大的行星撞击地球事件，受灾面积约有800平方英里(约合2000平方公里)。

第九行星是一个很近的星球，虽然它所处的位置比地日距离要远大约700倍。”天体物理学家估计，第九行星是天王星和海王星的缩小版，是一个包裹在氢气和氦气之中的巨大的冰封星球。

大量由于轨道扰动而进入内太阳系的彗星体不仅会撞击地球造成大灭绝事件，同时彗星在接近太阳时造成的大批解体也将部分遮盖太阳光并减少地球接收太阳的光热总量。这样的结果可以造成地球生命的大灭绝，其中可能就包括恐龙的灭绝事件

科学界对于周期性出现的彗星大撞击事件主要有3种解释。其中就包括在太阳系边缘可能存在一颗未知的大行星，被称作“行星X”( Planet X)；其他可能性还包括可能存在一颗太阳的伴星，以及太阳在围绕银河系核心公转时产生的垂向震荡。

而目前，虽然这颗第九行星撞地球还只是推测，但也希望宇航局能够尽快研究出解决方案。防止灾难的发生。

无论什么时候UFO永远是人们争论的焦点，近日UFO再次成为热点，有视频拍到了月球附近的不明飞行物。

不明飞行物

根据外国媒体报道，近日有人观看月球表面视频时有了惊奇的发现，一个神秘的物体在飞速移动，此后视频被转发到互联网上便引起热议，月球出现UFO的呼声越来越高。

拍摄月球视频惊现不明飞行物 UFO再次成为热点

视频中显示，一个白色物体自飞速移动，此前在黑暗处他并不明显，在明亮处它则十分显眼，且运动速度极快。

观看视频的丹尼斯-詹森最先发现了这个奇怪现象：“我刚开始认为这仅是个卫星，但随后我发现它的速度比一般卫星快许多，而且运行轨迹并不稳定，我想或许它是其他东西，UFO的可能性很大。”

随后网络中次视频也引起热议，网友们大多将其认为是UFO，但目前为止官方还没有最终的消息。近日UFO事件在美国连发，德克萨斯州的石油工人就爆料，他连续多次在夜晚发现UFO。

据报道，美国“51区”可堪称是世界上最为神秘的地方。不仅仅是美国军方对于“51区”守口如瓶，民用飞机等等一切飞行器都禁止飞跃“51区”。这就给本来神秘的“51区”蒙上了一层极为神秘的面纱。

“51区”究竟有着什么，让得美国军方如此小心翼翼的对待!直到，几名曾在“51区”工作过的科学家终于破例接受采访，首次向外界披露了“51区”的内幕。

日前，72岁的“51区”前工程师索恩顿·巴尼斯、87岁的美军前牌飞行员休·斯莱特上校等5名美军研究专家首次打破沉默，披露了发生在“51区”内的种种惊人内幕和鲜为人知的美军“牛车计划”。据称，他们在“51区”的地下掩体中所从事的研究“飞碟”，主要就是为了打造出一种几乎超出人类想象的高科技间谍飞机。

这些专家暗示称，许多美国人和英国人看到的一些被疑为外星飞碟的UFO，其实就是他们在“51区”花费成年累月时间打造出来的“未来派”高科技间谍飞机。

上世纪60年代初，由于经常有目击者看到速度奇快的不明飞行物飞越世界各地的天空，从而引发了蔓延全世界的UFO热。然而事实上，那些UFO其实就是A-12间谍飞机。A-12间谍飞机是个球状钛金属体，外形看起来就像是一艘外星飞船。

斯莱特上校称，他曾驾驶A-12间谍飞机飞过“51区”上空，它比以前或现在的任何飞机都要飞得更高和更快，这种高科技间谍飞机的飞行速度高达每小时2300英里，比一颗子弹射出后的速度还快!

美国核物理学家、UFO研究人员斯弗里德曼说：“这些出面谈论 51区的研究人员，也许说的都是真相，但他们不知道在 51区中发生的其他事件。”几年前，弗里德曼曾访谈过美国空军少校杰西·马塞尔，马塞尔是1947年罗斯维尔飞碟坠毁事件中负责找回飞碟残骸的美军官员。

马塞尔当时透露称，这艘外星飞碟在坠毁前3天，就被雷达跟踪到了，它以一种不规律的方式快速飞行，它的飞行速度甚至快过一颗流星。马塞尔坚持称，美国军方不得不向外界掩盖他们发现了一艘外星飞碟的真相。

罗斯维尔事件过去几十年后，许多绝密档案开始浮出水面，一些目击者也走出来宣称他们当年在飞碟坠毁现场看到了一些身材矮小的黄色外星人和外形怪异的飞碟残骸，可是美国军方很快就封锁了飞碟坠毁现场，并将所有证据都运送到了“51区”。美军中校菲利浦·科索透露称：“外星人个子很矮，长着4根手指，脑袋像灯泡。”

77岁的前化学专家马丁说：“我们在 51区打造飞碟形状的秘密间谍飞机，我们本来认为自己要将这个秘密带进坟墓。然而，即使说出了某些事实，人们仍会质疑。

科学家探测到太阳系在形成初期，曾拥有一颗超级地球，但后来消失了，据说，那颗超级地球就是外星人最初诞生的地方，也就是外星人的祖辈，远古外星人的老家，这是真的吗？太震惊了。

在数亿万年中宇宙中的变化是我们所无法想象的，据科学家研究发现，太阳系在形成的初期，曾经拥有一颗超级地球，但是后来因为刚诞生的太阳系还没有那么稳。

在轨道发生迁移的时候，超级地球坠入太阳系之后神秘消失了，最近，科学家发现那颗超级地球，竟然是诞生远古外星人的地方，外星人诞生的时时间竟然可以跟太阳系差不多，真是太不可思议了。

科学家称如果要形成一颗超级地球，需要聚集大量的尘埃、气体等物质，需要原始行星盘具有较高的密度。通过计算机模拟结果。

科学家发现在太阳系内侧轨道上很有可能具备这样的条件，原始材料会聚集在太阳附近，时间大约为太阳系形成之后的1000万至1亿年之间。

科学家称这样的超级地球是跟地球差不多的，不管是环境，还是生存条件，完全可以有生命的存在，所以在先出现的远古外星人，很可能就是在那颗不幸坠落的超级地球中诞生的，超级地球就是我远古外星人的老家。

银河系中心的超级黑洞是银河系中最危险的地方，也是宇宙中磁场最强的，恒星密度最高的地方，这样的超级黑洞中会有外星人吗？近日，银河系超级黑洞即将苏醒，外星人的行踪被暴露了。

2013年年底，一团质量相当于地球3倍的气体，将落入银河系中心超大黑洞的口中。得到食物补充的黑洞，也将从沉睡中苏醒，转入爆发模式。

尽管超大质量黑洞被认为是太空中最具破坏性的存在，完全不适宜生命居住，但生命体仍有可能存在于超大质量黑洞之中。

俄国科学家道库恰耶夫表示，如果真有生命存活于超大质量黑洞中，它们将进化成为星系中最先进的文明。他近期在康奈尔大学在线期刊上发表了一份研究报告。

也就是说外星生命很可能存在于超级黑洞中，超级黑洞将苏醒的消息，我们都收到了，隐藏在黑洞中的外星人真的慌了吧，它们隐藏地马上就会被曝光在宇宙中。

不管是频发的外星人事件还是UFO目击事件，UFO和外星人已经成为了宇宙文明的代名词，但实际上在地球UFO和外星人是否存在这个问题上现在还不确定。

UFO是不明飞行物的统称，而外星人则是外星生命的统称，这两者之间本来是不存在联系的。但是外星人会乘坐UFO前来已经这种观点已经深入骨髓。中国天文科学家认为，UFO大多是由地球的特殊天象造成的，而就算真有外星人也不一定会乘坐UFO前来。

另外，关于UFO和外星人的传闻最多的是美国，其次是英国和俄罗斯。只要研究一下历史就会发现，这些国家都是战争时期的主力国。那些UFO目击报告，很可能是国家暗地里不了告人的实验，或者外形惹人怀疑的武器。

另外说说外星人，科学家认为，外星生命是存在的，但是在地球上有没有就很难说，外星人造访地球的概率低到不能再低。宇宙中虽然物质构成是相似的，但是生命生存的环境则差别很大，他们无法在地球生活。

科学家表示，在宇宙中，外星生命即使存在，大部分也停留在低级阶段，植物或者简单的动物，这些生命是没有办法迁徙的。不排除存在一些神级外星文明，但如果他们到来，一定是来掠夺的。

一个神级的外星文明，到地球之后肯定不会只是躲着，偶尔吓唬一下人，唯一的解释是他们出现了幻觉，甚至是被催眠被他人设计伤害。

该科学家认为，目前，地球处在安全的阶段，我们暂时不用担心外星人入侵，地球的环境本身就是天然的保护屏障。即使真的有外星人，我们也不会处于下风。

宇宙空间真实存在的5大神秘太空信号!

1、洛里默爆发

在天文学家分析了帕克斯射电望远镜所采集的数据后，于2007年首次发现所谓的“洛里默爆发”。研究小组检测到一段持续5毫秒的高强度电暴，这段录制于2001年的电波来自数十亿光年外的神秘源头，分析结果显示最高频率最先抵达，下面奇闻吧(www.qiwen8.com)网站小编和大家一起来了解这表明信号捕获前穿越了银河系以外的星际介质。

该信号起初被认为来自地球，而没受到重视，但在2013年，研究人员宣称发现了4段相似的射电脉冲。其放射源头位于50至110亿光年以外，而信号产生时所释放出的能量，相当于太阳4个月释放的总量。虽然源头依然未知，但根据光线传播时间理论，这些信号可能来自于类似中子星的致密星体或其附近，又或者是磁星的超级耀斑。

2、消失的宇航员

1961年4月12号，苏联宇航员尤里.加加林乘坐东方号载人飞船，完成了绕地飞行，从而成为史上首位进入太空的人类，但有些人称加加林只能算是首位生还的宇航员，还有些宇航员在太空发射中一去不返。

该理论有朱迪卡和科尔德两兄弟制作的录音作为支持，他们是一对来自意大利的业余无限电通讯员。这对兄弟声称收听到了来自苏联秘密航天任务的无线电通信，似乎是说一名女性宇航员在返回大气时失事。他们还听到了来自受困飞船的微弱求救信号，随着飞船逐渐远离地球，信号变得愈来愈弱，而事故发生在加加林正式飞行的4个月前。

3、宇宙巨响

当将绝对辐射计悬挂在高飞的气球上，在高空搜寻来自宇宙第一代恒星的微弱热量信号时。这种用于宇宙学，天体物理学以及漫辐射的仪器，探测到了神秘而洪亮的宇宙射频噪声。

这个来自遥远的宇宙边缘的信号，比预计的要响亮得多，测量结果显示它的信号强度，是宇宙中所有已知射电信号总和的六倍。尽管天文学家已经排除了已知的射电源，比如原恒星和射电星系，但该信号的源头仍然未知。

4、射电源 SHGb02+14a

在2003年SETI计划的天文学家把阿雷西博射电望远镜，对准了200个地外玩命的最佳候选信号，所有信号中只有SHGb02+14a这一信号重现了。

该信号在约1420兆赫兹的频率探测到3次，而这正好是氢气吸收和辐射能量的主频率之一，同时也是电磁波谱中外星人广播的可能频段。SHGb02+14a被定位于双鱼座和白羊座之间，距其源头1000光年内不存在任何星体，而它的真正源头还有待发现。

5、“哇”信号

1977年8月15日，一项在大耳朵射电望远镜的SETI计划在人马座x星团附近探测到一段强烈的窄频射电信号。

信号的发现者杰瑞.伊曼圈点了信号的电脑打印图，并在页边写下“哇!”打印图上的每个数字代表着从0到35到射电信号强度，当信号强度超过9时用字母表示，在持续72秒的探测时间内，信号逐渐增强，并在字母U处达到峰值，比外太空噪声强度高整整30倍，信号频段非常集中，且极为接近1420兆赫兹的频率，因为它被认为是最有可能来自外星智能的信号。

1929年，在土耳其伊斯坦布尔的塞拉伊图书馆，人们发现了一张用羊皮纸绘制的航海地图，当然这不是原图，而是精美的复制品。地图上有土耳其海军上将皮里·赖斯的签名，日期是公元1513年。

据查，赖斯确有其人，他是著名海盗马尔·赖斯的侄子。一生以大海为生的人，拥有一张航海图本来算不了什么，但他这张海图却与众不同。这张地图上准确地画着大西洋两岸的轮廓，北美和南美的地理位置也准确无误，特别是将南美洲的亚马逊河流域、委内瑞拉湾的合恩角等地也标注得十分精确。

远古航海地图之谜震惊人类世界

更令人惊叹不已的是，这张地图上竟然十分清楚地画出了整个南极洲的轮廓，而且还画出了现在已经被几千米厚的冰层覆盖下的南极大陆两侧的海岸线和南极山脉，其中尤以魁莫朗德地区最为清晰。

南极洲现在公认是1818年发现的，比赖斯的地图晚了300多年，而且南极大陆被冰层覆盖也是15000多年以前的事情了。这幅地图的存在说明，在南极大陆还没有被冰雪覆盖以前，曾经有人画出过当时的地理面貌。但是，人类在1.5万年以前还处于原始石器时代，当时既到不了四周环海的南极地区，也不可能有绘制地图的先进文化。那么这幅地图的原作者又是谁呢？

1531年，奥隆丘斯·弗纳尤斯也有一张古地图，上面标出的南极洲大小和形状与现代人绘制的地图基本一样。这张地图显示，南极大陆的西部已经被冰雪覆盖，而东部依然还有陆地存在。根据地球物理学家的研究，大约在6000年以前，南极洲的东部还比较温暖，这与弗纳尤斯的地图所反映的情况十分吻合。

1559年，另一张土耳其地图也精确地画出了南极大陆和北美的太平洋海岸线，使人惊讶的是，在这张地图上有一条狭窄的地带，像桥梁一样把西伯利亚和阿拉斯加连在了一起，地图上所表示的无疑就是现在的白令海峡地区。但是，白令海峡形成已经有1万多年了，西伯利亚和阿拉斯加中间的这条地带就是在那时消失在碧波万顷之下。不知为什么，这张地图的作者竟对1万多年以前的地球地貌了如指掌，简直令人不可思议。

还有一桩怪事发生在古希腊一些普托利迈斯年代的地图上。人们从这张地图可以清楚地看到整个瑞典还被埋在厚厚的冰层下，而这个地质变动的年代已经距今很远很远了。

这些地图是否正确呢？长期以来人们一直争论不休。1952年，美国海军利用先进的回声探测技术，发现了南极冰层覆盖下的山脉，与皮里·赖斯的地图对照，二者基本相同。这不亚于在科学家的头顶上炸响了一枚巨型炸弹，在震惊之余产生了一系列疑问：是谁在1万多年以前绘制了如此精确的地图和后人开了一个天大的玩笑？

据国外媒体报道，近日，一组北大西洋至北极附近的照片引发了外界关注，根据法国超自然杂志的介绍，这些照片来自1970年代，披露了北极附近海域出现不明飞行物的情景。从图中可以看出，拍摄者似乎位于海面上，事实上这些照片来自美国海军SSN674号潜艇，为该艇在执行冰岛至挪威扬马延岛巡弋过程中拍摄。

超自然调查机构认为美军正在跟踪不明飞行物在冰岛至挪威海域的活动，但也有分析指出，这是美军自己在测试飞行器或者航空器溅落的测试。法国超自然杂志同时该披露，拍摄这些照片的是美国海军潜艇艇员，当时舰队司令为海军上将迪恩-雷诺兹，他是本项秘密计划的负责人。

从披露的照片可以看出，图片上注有绝密的字样，这意味着当时泄露这些图片将面临刑事制裁。不明飞行物调查手册的作者奈杰尔-沃森认为世界各地经常发现不明飞行物，它们都是一些功能和类型不同的飞行器。

比如美国就经常发现飞艇型、雪茄型的不明飞行物。奈杰尔-沃森还透露，他曾经考察过一个1908年的极地探险记录，描述的是爱斯基摩人如何谈论一个飞艇状的飞行器。

于不明飞行物的调查，奈杰尔-沃森也承认自己也不确定它们是否是真实的，许多人猜测地球上存在不明飞行物，并且认为北极有一个飞碟基地，目前还没有足够的证据证明外星人的飞碟抵达了地球。

每月一般能够收到400至700份不明飞行物的目击报告，其中10至20%为天气现象或者人为因素。

【044、道破3000多个星系秘密】

中国科学报

新研究揭示宇宙星系演化——

一个星系是如何旋转、成长、聚集、消亡的？澳大利亚科学家领导的一项长达7年的大型天文学研究项目，通过对其间收集到的数据的分析，揭示了星系演化背后的复杂机制。

在该项目中，科学家使用了澳大利亚英澳望远镜（AAT）的悉尼—AAO多对象积分场光谱仪（SAMI），一次观测13个星系，总共观测了3068个。

该项目由澳大利亚ARC全天体物理学卓越中心（ASTRO 3D）监督，利用成束的光导纤维捕捉和分析每个星系多个点的色带或光谱。

上述研究的结果将有助于世界各地的天文学家探索这些星系间如何相互作用，以及它们是如何随时间成长、加速或减速的。

宇宙中没有哪两个星系是一样的，尽管都依靠超大质量黑洞提供动力，但它们有着不同的突起、光环、圆盘和圆环。它们中的一些在形成新一代恒星，而另一些已经沉寂了数十亿年。

“SAMI让我们看到了星系的实际内部结构，结果令人惊讶。”研究论文第一作者、来自ASTRO 3D和悉尼大学的教授Scott Croom说，“SAMI调查规模之大，让我们既能识别星系间的相似之处，也能识别不同之处，从而更深入地了解影响星系漫长寿命的各种力量。”

这项始于2013年的调查，是数十篇天文学论文的基础，还有几篇论文正在准备中。其中一篇描述研究最终数据（首次囊括了星系团内888个星系的细节）的论文，近日发表于预印本服务器arxiv和《皇家天文学会月刊》。

“星系的性质既取决于它们的质量，又取决于它们所处的环境。” Croom说，它们可能孤独地呆在虚空中，或者挤在星系团稠密的中心，又或者介于两者之间的任何地方。通过调查星系的内部结构是如何与其质量和所处环境相关的，可以理解星系间是如何相互影响的。

目前，该研究项目已经得出了一些意想不到的结果，如星系的旋转方向取决于它周围的其他星系，并随星系的大小而变化；星系的自转程度主要取决于其质量大小，而周围环境对此产生的影响很小；许多星系是在漂移到星团密集的内部区域10亿年后才开始形成恒星形的。

“目前调查研究已经完成，我们希望通过公开数据，在未来取得更多研究成果。” Croom说。

论文共同作者、来自ASTRO 3D和悉尼大学的副教授Julia Bryant介绍，下一步，这项研究将在现在的基础上使用一种新的仪器——Hector进行研究，以增加可观测到的星系细节和数量。据悉，该仪器2021年内将开始运行，当其完全安装在AAT上时，Hector将能观测到15000个星系。

【045、德国数学家证明了4维空间存在】

2021-05-18 郝星

如果人类进入4维空间，会变成啥？

有人称现实中的4维空间仅存在理论之中，不过也有数学专家经过反复的推论研究后，声称自己证实了4维空间的存在。

从普遍常识来讲，目前人们看到的一切都处在三维空间里，当4维空间概念被科学家提出来后，一些艺术作品均出现过4维空间的剧情，甚至有的主角还进入了4维空间。

如果人类进入4维空间，会变成什么

首先需要适应它的生存环境，四维空间与三维空间的差别却有些大。在四维空间中，所有的事物都是同步的。如果人类真的能适应四维空间的生活，那么人类将不会受到过去、现在以及未来的时空限制。

另外，人类还可能拥有一些“特技”。比如穿墙，瞬移，将不会受到空间上的制约。有人甚至说人类还可以知道其他人的内心想法，还可以预知未来。这意味着，人类相互之间将会没有秘密存在。

如果真的是这样，到底是一件好事还是坏事？大家可以在评论处留下宝贵的想法。

那么，四维空间真的存在吗？

然而，在十九世纪，德国著名的数学家波恩哈德·黎曼，证实四维空间是真实存在的。他研究的微分几何，并在此基础上建立了黎曼空间概念，包含把欧式几何、菲欧几何纳入自己的体系中，从而证明了四维空间是真实存在的。

不过，人类目前无法适应四维空间。人类作为三维物体，可以理解四维空间，但无法认识以及存在于其中。人的眼睛能看到二维，二维生物看对方只有一条线，人的眼睛看到的是两个二维的投影，经大脑处理形成的一个整体视觉。

那么，如果真的有机会去到四维空间，我们的生活将发生怎样改变呢？

我们知道，从低维空间进入高维空间十分困难，但从高维空间回到低维空间会相对容易。适应了四维空间并掌握了相关技能的我们若再次回到三维空间内，我们或会成为传说中的“神”，我们能做到瞬间转移、穿墙而过等从前不敢想象的高难度动作。

到那时，我们不需再为忘记带家中钥匙而苦恼，因为我们可直接穿墙进入家中。同时，工作日内我们也不需要起早挤地铁或公交，我们完全可能轻松“飞”到公司。

随着科技不断的提升，全球科学家们对维度空间研究的越来越深入，并且提出了“多维度空间”的假设，最终把我们现在的宇宙划成了十一个维度空间。因此人类所在的3维空间，有可能是由4维空间里的超高文明生物所建立，那么如果人类能够进入4维空间将是什么样的现象呢？

这里举例一下知名科幻小说家刘慈欣的成名小说《三体》，当中有一个涉及4维空间的剧情，说人们终于飞离三体的追杀，意外闯入神秘的4维空间，此时进入者在4维空间里发现3维宇宙的一切事物变换都在他们眼里，犹如“天眼”一般，能看到千万事。

闯入者当知道4维空间的情况后，细思极恐，匆匆忙忙想拯救人类的方案，最终他们察觉4维空间里的高智慧生物属于硅基性命，因此找到办法弄垮了4维空间，并且顺利返回了自己的生存的3维世界。

根据刘慈欣《三体》的描绘中，宇宙原本有11个维度，那就是宇宙的田园时代，那个时候里面光速是最为极限的状态，但是随着各个宇宙文明的崛起，他们开始展开星际战争，而常规的战争武器无法满足他们的战争需求，所以他们开始使用降维攻击。

作为刘慈欣的《三体》迷，讲到空间维度脑海立刻浮现了书中的一种“降维攻击”，据说这种袭击手段发出的杀伤力超乎想象。那么它到底可怕在哪里呢？

该攻击概念出现在《三体·死神永生》一书中，大概在2010年11月份正式出版发行，也是《三体》最后一部。故事背景定在新中国成立之后的“大改革”时期，三体的世界开始侵入地球，之后展开漫长的“斗争”。

然而人类在与三体文明作战的过程，出现了许多新式武器跟超前的攻击方法。

当中的“降维攻击”就惊艳了读者，此种袭击方式，大体是指利用先进科技将受击方所在的空间维度下降，直接又把对方弄消失。

不过《三体》里面有一点还是值得我们学习的，那就是“黑暗森林法则”的定义：

整个宇宙好比一片黑暗森林，每个拥有文明的都是带着枪的猎人，他们穿梭在黑暗森林里的每一个角落，不让自己发出一点点声响，哪怕是呼吸。

因为在其他地方也有和你一样带着枪的猎人，谁先暴露自己的位置，便会遭到其他文明的侵略，甚至被消灭！

而《三体》里面的人物叶文洁，因发送信息探索外星文明，最终被三体人接收到，甚至因为对人性的绝望，不顾三体人“不要回复”的警告，依旧暴露了地球在宇宙中的坐标。

此时的三体人正在寻找合适的生存环境，最终向地球发起了攻击，双方由此展开了一场生死搏斗。

最终，由于科技发展受到限制，地球的所有防御被攻破，就在此时，地球人类发现了三体星球的位置，如同黑暗森林法则一样，人类将三体星球位置暴露，宇宙中更加高级的文明将三体星球毁灭。

通过黑暗森林法则，我们不难发现，任何一个暴露自己目标的人，都会是高级文明的猎杀对象，这就好比你走在路上，突然看见一个毛毛虫，很可能会去踩死它。很多企业家也利用这一点，用来完善自己的企业制度，小米的雷军、360的周鸿祎、马化腾等，都对《三体》里面的一些概念表示赞同。

这就是《三体》给人的感受，有人说它在科幻小说中绝对是最能打的，如今距离《三体》获得雨果奖已经时隔五年。

再借着世界读书日，向没有看过《三体》的朋友们推荐这套书，《三体》一共分为《地球往事》、《黑暗森林》、《死神永生》三部。

早在之前就有朋友推荐我看《三体》，但是直到现在我才开始阅读，结果就沉迷其中，里面的世界真的是太震撼，颠覆了人们的固有的思维。

而这次疫情，也让《三体》再次成为人们讨论的焦点，借此，推荐此书给大家看，当然我不会说太多，这样读者在书中的乐趣就会被我剥夺，如同透剧一样。

书中剧情环环相扣，从悬念到两次铺垫，再到最后的大反转，给人极大的冲击力也存在一定的合理性。刘慈欣把我们带到一个崭新的世界，这个世界是中国的文字从未创造过的。

每一部都很精彩，很震撼，从引入三体文明的设定，让人耳目一新，再到黑暗森林法则，触发了每个人的思维，到最后的弱肉强食，才发现人类是如此的渺小，怪不得奥巴马也感叹，看了这部书，感觉当总统都没什么了不起的！

人们被他带到一个崭新的世界，这是中国的文字从未创造过的、一个恢弘而逻辑自洽的世界。在这个世界里，地球如海中一片树叶，微不足道，朝不保夕。

【046、地面上的望远镜，比太空里的哈勃还强？】

2021/03/28综合报道

摘要

它的观测能力预计将是哈勃望远镜的十倍，可能会改变我们对宇宙的认知。

3月中旬，巨型麦哲伦望远镜宣布已经完成了第六块镜子的熔铸。这个曾经因工程量巨大而引起担忧的巨型地面工程，在建成的路上再次迈出重要一步，让人更加期待它投入使用的那一天。

巨型麦哲伦望远镜（Giant Madellan Telescope），简称 GMT，属于地基极端巨大望远镜，位于智利的拉斯卡姆帕纳斯天文台。作为一个全球性的科学项目，参与方包括美国、巴西、韩国、澳大利亚等，自 2015 年开始动工以来一直备受关注，目前耗资已经达 10 亿美元。

据该项目的相关人员介绍，投入使用后，GMT 捕捉到的图像将比哈勃太空望远镜清晰 10 倍，同时会比人们期待已久的詹姆斯韦伯太空望远镜清晰 4 倍。

哈勃望远镜远在外太空，已经服役 30 年，不断为人类传送回许多让人叹为观止的遥远恒星和星系的图像，如今快要退休的它，一度被认为是最强的空间望远镜，而 NASA 耗资 100 亿美元的「詹姆斯韦伯太空望远镜」则被认为是比哈勃更强的接班人。

巨型麦哲伦望远镜比这两位太空望远镜还强是什么概念？

意味着从地面上看星星，将比在宇宙飞船上看星星还要清晰。

从地面到太空

作为人们与未知星空的连接桥梁，望远镜的功能从诞生之初，就是帮助天文学家观测未知的宇宙，要看的远，还要看的清晰。

1609 年，伽利略制作了一架口径 4.2 厘米的望远镜，观测到了凹凸不平的月球表面。这是世界上第一台天文望远镜，开辟了天文学的新时代，在今后的发展过程中，天文望远镜按照不同波长和不同的设计和运作方式，可分为：射电望远镜、红外线望远镜、光学望远镜等。

射电望远镜比如中国天眼，接收的是肉眼不可见的的射电波段，而光学望远镜比如 GMT 和哈勃，则是接收可见光波段，形成具体的可视图像。值得一提的是，哈勃望远镜在接收可见光的同时，还能观测到部分的红外和紫外光线。因为捕获的光的波长的范围与人眼相近，更接近人眼观察特点，我们目前看到的绚丽多彩的宇宙图像，大部分都来自光学望远镜。

但想要看到更清晰的宇宙，从地面观察受限太多：地面和太空之间存在着一道天然屏障——大气层，这是光学望远镜自诞生以来就一直面临的问题，初中地理知识：大气层会吸收并且反射绝大多数来自太空中的紫外线、红外线等各种电磁辐射，只有可见光，少数红外线和射电波可以穿过大气层到达地球表面。加上大气层的流动循环，人们只能不断选择在更高的海拔，找寻更稀薄的云层，利用更好的观测条件来建造天文台。

1946 年，在望远镜出现的 300 年后，美国天文学家莱曼斯必策提出「如果人类能够把天文望远镜放在太空中，那么人类就有了一双更厉害的眼睛，能够看的更远」。随后，航天技术的进一步发展，这一设想最终变成现实，人类开始将望远镜送入太空。

在随后的几十年中，哈勃太空望远镜问世，由于资金等问题，口径从最初的预计的 3 米缩短至了 2.4 米，发射时间也不断推迟。1990 年，发现号航天飞机最终将哈勃望远镜送上了太空，带着探测宇宙深空，解开宇宙起源之谜的任务，哈勃在近地轨道一直运行至今。

太空望远镜是一座人类天文史上的里程碑，这相当于将眼睛直接放到太空，打开了全新的宇宙窗口，成功弥补了地面观测的不足。目前哈勃的超深空现场则是天文学家目前所能获得的最敏锐和深入的光学影像，是可见光影像中宇宙的最深处。而目前最有可能成为老兵哈勃的继任者的詹姆斯韦伯望远镜的主镜口径为 6.5 米，是哈勃望远镜的 2.7 倍以上，聚集能力是哈勃的 6 倍，理论上，韦伯望远镜甚至可以目睹宇宙的第一缕光芒。

耗资巨大，被认为是天文学未来的太空望远镜，如今要被地面工程赶超了？

地面上的巨人家族

GMT 为什么这么强？因为它够大。

对于光学望远镜而言，想要看到更远更暗的地方，就需要更强的集光能力，也就是更大口径的镜子。但太空望远镜的高成本、运输承载能力等技术限制，更大口径的光学望远镜目前只能建在地面。

从 20 世纪 80 年代开始，国际上掀起了制造新一代大型望远镜热潮，地基望远镜中的巨人家族计划问世。极大望远镜计划，指的是天文台使用的直径大于 20 米的望远镜。包括在建中的 39 米口径的欧洲极大望远镜（E-ELT）和位于夏威夷的 30 米口径望远镜（TMT）等。

作为巨人家族其中一员，巨型麦哲伦只能排老三。

GMT 包含七个直径 8.4 米的主镜，一片中央主镜片，6 片离轴镜片，像花朵一样的排列方式，6 个环绕在四周的镜片能够观察到中心镜片不能观察到的任何角度的光线。因此，这种设计令这台望远镜将形成 24.5 米直径的集光区域，这样的集光能力足以在近 160 公里（100 英里）外看到刻在硬币上的火炬。而如今地面上最大的光学望远镜是凯克 10 米级望远镜，可以从 10 公里外读出报纸上的标题文字。

如此大的镜片，制造时间相当漫长，刚铸造完成的第六面镜子，站在边缘时约有两层楼高，为 GMT 进行镜子制作的是亚利桑那大学镜头实验室——世界上最大的望远镜镜头制造领军者。纯手工制作的每一面镜子，都需要 20 吨硼硅盐酸玻璃来铸造，耗费将近三个月的时间铸造完成后，还需要大约 6 个月的时间来冷却。随后需要经历耗时两年的抛光过程，弯曲成一个精确的形状。最终使得每一面镜子的表面光学精度小于人类头发宽度的千分之一，新冠病毒颗粒的 5 分之一。

其实从 17 世纪开始，人们一直在追求更大的口径。

但传统方法下的大口径受到当时的技术限制，制作出的镜片十分厚重，为了维持表面形状，避免自重过大等原因带来的变形，口径也相应受到限制。

80 年代后，更轻薄的镜面制作、分割镜面以及主动光学技术出现。薄镜面主动光学就是用一个动态支撑系统来进行控制主镜形状，通过改变主镜形状来补偿由于外界力量，像风、重力等带来的扭曲，从而维持最佳成像状态。从此，光学望远镜有了向更大口径前进的条件。

躲过了口径上的限制，是所有地面望远镜都会遇到的问题——大气。同样的，口径越大，集光过程中受大气湍流的影响也就越大，眼前的「雾霾」会更重。对此，自适应光学系统的出现则相当于给望远镜戴上了一副矫正「眼镜」。自适应光学是一种智能的精密仪器，系统中的波前传感器可用于检测光波的失真，然后再对图像实时计算和校准，镜片的厚度可以自动变形，用来应对地面望远镜遇到的大气湍流问题。

极大望远镜计划中的这些「巨人」全都采用分割式镜片来组成主镜，配备更强的自适应光学系统，用来减少由于大气层干扰引起的图像失真，捕捉到比目前更清晰的星体图像。

目前 39 米口径的欧洲极大望远镜和位于夏威夷的 30 米望远镜都正在建造中，因为工程量巨大，加上新冠疫情的影响，预计完工时间在不断推迟。虽然排行老三，但作为巨人家族中第一台开始施工，也是完成进度最高的超大型地面望远镜，巨型麦哲伦如果按计划顺利投入使用，将成为世界上最大的光学望远镜。

仰望星空

距离人类第一台望远镜发明至今，已经有 400 多年。

在漫长的发展过程中，从单片发展到多片，从地面观测发展到上天巡视，从最初只有 4.2 厘米，到如今"世界上最大的天文望远镜"的称号数易其主。不仅是利用人眼可见的可见光进行观测，现代望远镜同时利用了射电波和×射线来探测宇宙的奥秘，但不论是地面望远镜还是太空望远镜，射电望远镜还是光学望远镜等等，它们最终的目标都是浩瀚的宇宙。

告别过去人们只能用肉眼进行天文观测，望远镜成了人类探索宇宙最有效的电子「眼睛」。

太空望远镜曾经一度打破了人类对宇宙的认知，那些夜空中人眼无法观测到的灰暗部分，被拍摄成清晰的图片传回地球，引来一片惊呼，但是这还远远不够。

3 月 7 日，NASA 对外官宣称哈勃望远镜在再一次进入了安全模式。外界一直好奇哈勃究竟还能正常运行多久，可以肯定的是已经超额完成任务的它离退休不远了。与此同时，詹姆斯韦伯望远镜迎来好消息：已经完成了最终的功能测试，预计将在今年 10 月份发射。这个 NASA 和欧空局最初预算 5 亿，最终完工耗资将近 100 亿美元的太空望远镜项目，尽管发射时间一再推迟，但它将会帮助我们洞察宇宙的过去：从大爆炸之后的第一缕光，到银河系的形成和演变。

而目前预计 2029 年投入使用的 GMT 也将会透过朦胧的大气层，在加速膨胀的茫茫宇宙中，担负探寻宇宙中恒星和行星系的生成、黑洞和暗物质的奥秘，以及银河系的起源等重任。

当第一批地基极大望远镜投入使用，将会是人类探索宇宙进程中的一次巨大飞跃。人们可以从地面出发，看清更多外太空的奥秘。

我们是宇宙中唯一的智慧生物吗？最初的星系是怎么形成的？宇宙最终将走向何方？不知道第一个仰望星空的人类，心中是否也带着这样的疑惑。

探索外太空奥秘的脚步，从地面到太空，从试图登天的万户，到如今好奇号登上火星，太空酒店概念诞生，下一步将会是如何，没有人有确切的答案。但可以肯定的是，不断发展的人类文明，将会探测到庞大神秘的宇宙中更多的色彩。

【047、多重宇宙可能存在的10个理由】

多重宇宙可能存在的10个理由：“现实”可能有无穷多

我们是只存在于一个宇宙中、还是多重宇宙之中？有些事情也许值得我们多加考虑。我们是只存在于一个宇宙中、还是多重宇宙之中？有些事情也许值得我们多加考虑。

新浪科技讯北京时间11月26日消息，据国外媒体报道，1954年，一位名叫休·艾弗雷特三世（Hugh Everett III）的普林斯顿大学毕业生和朋友们喝酒聊天时，突然产生了一个疯狂的想法，而这个想法或许能解决量子力学中最令人费解的问题之一：在微观尺度上究竟存在多少个现实？根据量子理论，电子等基本粒子不会以一个单独态存在、而是以叠加态的形式存在，也就是说，粒子可能同时处于多个位置、以多个速度、朝着多个方向运动，但在我们能够观测和体验的宏观层面上（即肉眼可见的层面），物体在同一时间似乎只能以一个状态存在。这对我们的世界究竟有何影响呢？

作为一名充满创意的思想家，艾弗雷特提出了一个绝妙而奇特的想法，简单来说，他设想了一个多重宇宙，其中不止有一个现实，而是充满了多个不同的现实领域，由量子力学决定的所有可能性都可以同时存在。

艾弗雷特将这一理论作为他在1957年撰写的博士论文的主题，但这个想法在当时看来太过离奇，因此没能在任何科学期刊上发表。据称，这一经历对他打击很大，以致于他彻底放弃了理论物理研究，转而去美国国防部做起了研究工作。

但在此之后的数十年间，艾弗雷特的多重宇宙理念在物理学界逐渐为人所认可。不仅如此，“多重宇宙”还开始在科幻作品中频频出现，成为了流行文化的高频词，就连对量子理论一无所知的普通人也开始对其幻想连连。毕竟，假如多重宇宙真的存在，那么在每一个宇宙中都会有另一个版本的自己、在每次面临抉择时做了另一种决定，大到和谁结婚、在哪里居住，小到给头发染了什么颜色、午饭吃什么等等。

那么，我们是否真的生活在多重宇宙中呢？目前暂时还无法确定。但有10点理由说明，我们也许真的应该对这一设想多加重视。

理由10：再也不用担心“薛定谔的猫”

在多重宇宙中，你就不用担心自己会“好奇心害死猫”了。在多重宇宙中，你就不用担心自己会“好奇心害死猫”了。

在艾弗雷特提出多重宇宙说之前，物理学家一度陷入了困境：他们不得不在量子力学主宰的亚原子世界中采用一套规则，而在我们日常经历的宏观世界中采用另一套规则。在两种尺度之间的切换太过复杂，物理学家不得不绞尽脑汁、苦苦思索。

例如，在量子力学中，粒子在无人观察时的性质是不固定的。相反，它们的性质可以用“波函数”来描述，其中囊括了粒子可能拥有的所有性质。但在单一宇宙中，这些可能性无法同时存在，因此当你观察某个粒子时，它就会固定在其中一种状态上。这一理念可以用著名的“薛定谔的猫”来阐述：假如把一只猫关在盒子里，在你打开盒子进行观察之前，猫都同时处于“生”和“死”两种状态，而你的行为迫使猫变成其中的一种状态。

但在多重宇宙中，你就不用担心自己会“好奇心害死猫”了。相反，每当你打开盒子，现实都会自动分裂为两个版本。当然，在其中一个世界里，你打开盒子后会看到一具冷冰冰的尸体。但在另一个版本的现实世界中，你就可以开开心心地撸猫了。

理由9：“现实”可能有无穷多

就像把一副牌洗了足够多次之后、它就会开始重复之前出现过的次序一样，假如宇宙是无限的，它最终一定会自我重复。而多重宇宙很符合无限宇宙对重复性的要求。

在2011年的一次采访中，哥伦比亚大学物理学家、《隐藏的现实：平行宇宙是什么》作者布莱恩·格林（Brian Greene）解释道，我们不确定宇宙有多大，它可能非常非常大，但大得有限；也可能没有边界，从地球朝任意方向出发，空间都会永远延伸下去。大多数人对宇宙的想象大概都属于后一种。

但格林指出，如果宇宙是无限的，就意味着它一定是一个由无数个平行现实构成的多重宇宙，理由如下：将宇宙和其中的一切物质想象成一套扑克牌，就像一套牌只有52张一样，宇宙中物质的形式也是有限的，但如果洗牌的次数足够多，最终这些牌的次序一定会出现重复。与之类似，假如宇宙是无限的，那么物质最终也一定会发生重复、并以相似的规律排序分布。而多重宇宙恰恰符合这样的描述，因为其中有无数个平行的现实领域，每个领域中都包含相似、但略有不同的世间万物，很契合无限宇宙对重复性的要求。

理由8：解释宇宙的开始与结束

艺术家绘制的宇宙大爆炸概念图。艺术家绘制的宇宙大爆炸概念图。

也许因为人类的大脑倾向于寻找有规律的信息，我们总想知道每个故事的开始与结束，宇宙本身的故事也在此之列。假设大爆炸是宇宙的开端，那么它是如何被触发的？在此之前又有什么事物存在？宇宙有一天会终结吗？终结后又会发生什么？这些问题在不断引诱着我们的好奇心。

而这些问题也许都可以通过多重宇宙解释。有些物理学家提出了一种假设，认为多重宇宙的无限区域可能由所谓的“膜世界”（braneworlds）构成。这些“膜世界”存在于多个维度上，但我们无法探测到它们，因为我们在自己的膜世界中只能感知到三个空间维度和一个时间维度。

一些物理学家认为，这些膜世界可能呈平板状，就像塑料袋里的面包片一样、相互堆叠挤压在一起。大多数时候，它们都彼此分离、无法触及对方，但偶尔也会“闯入”另一个世界中。按照假设，这种碰撞将导致灾难性后果，使宇宙大爆炸重复发生，导致这些平行宇宙一次又一次地重启。

理由7：观测到的迹象显示多重宇宙有可能存在

图为普朗克轨道天文台搜集的宇宙微波背景，即大爆炸留下的辐射残余。图为普朗克轨道天文台搜集的宇宙微波背景，即大爆炸留下的辐射残余。

欧空局的普朗克轨道天文台正在收集宇宙微波背景（CMB）数据，即宇宙早期炽热阶段留下的残余背景辐射。但在这项研究中，科学家还发现了可能证明多重宇宙存在的证据。

2010年，一支由英国、加拿大和美国科学家构成的团队在宇宙微波背景中发现了四个古怪的、似乎不可能出现的圆形图案。他们猜测，这些可能是我们的宇宙撞进其它宇宙时留下的“伤痕”。

2015年，欧空局研究人员Rang-Ram Chary也做出了一次类似的发现。Chary利用普朗克轨道天文台拍摄的太空照片，制作了一个宇宙微波背景模型，然后将其中我们认识的一切物体移除，包括恒星、气体、星际尘埃等等。此时的宇宙应当变得非常空旷、只剩下一些背景噪音才对。

但事实并非如此。相反，在特定频段上，Chary能够在宇宙图上探测到一些散布各处的斑块，这些区域的实际亮度竟高达应有亮度的4500倍左右。对此，Chary提出了另一种可能的解释：这些斑块可能是我们的宇宙与另一个平行宇宙发生碰撞留下的痕迹。

理由6：宇宙太大，无法排除平行现实存在的可能性

哈勃望远镜的观测显示，在黑暗广阔的宇宙之中，有成千上万个五彩斑斓的星系。宇宙的规模如此之大，谁能断言平行现实一定不存在呢？

尽管我们从未见过任何平行现实，但多重宇宙也许真的存在，因为我们无法证明它不存在。

这听上去像是狡辩，但不妨这么想：即使在这个世界里，我们也已经发现了许多此前根本不知道其存在的东西，2008年的全球金融危机就是一个很好的例子，在此之前，人人都认为这样的事情不可能发生。人们甚至给这类事件起了个名字，叫做“黑天鹅事件”。因为在发现黑天鹅之前，大家都认为天鹅只有白色的。

由于宇宙的规模极大，多重宇宙的存在也变得更加可信。我们知道宇宙极其广袤，甚至可能无限大。这就意味着，我们也许永远都无法将宇宙万物探测个遍。科学家指出，宇宙大约已经138亿岁了，这就意味着我们只能探测到在这段时间里能够到达地球的光线。假如某个平行现实位于这138亿光年之外，即使它存在于我们能够感知的维度中，我们也无从知晓它的存在。

理由5：对无神论者而言，多重宇宙更说得通

这张美丽的银河系磁场图由普朗克轨道天文台对银河系中星际尘埃释放的极性光展开的首次全天空观测结果制作而成。

斯坦福大学物理学家安德烈·林德（Andrei Linde）曾在2008年的一次采访中解释道，假如主宰物理世界的法则稍有变化，生命就无法存在。例如，假如质子的质量只比现在多0.2%，就会因为不够稳定而分裂成更简单的粒子，原子也就不可能存在。而假如引力的作用比现在稍强一些，结果更是可怕：像太阳这样的恒星会被压缩得更厉害，导致燃料在几百万年内就会燃烧殆尽，地球这样的行星也就彻底失去了演变的机会。这就是所谓的“微调问题”（fine-tuning problem）。

有些人将此视作“造物主”存在的证据，认为只有在上帝之手的精心校准下、各种条件才能实现精确平衡。这种说法令无神论者很难接受。但假如存在多重宇宙，我们所在的这个宇宙就可能只是碰巧集齐了所有利于生命存在的因素而已，也就给了无神论者一个申辩的机会。

林德在采访中表示：“对我而言，多重宇宙在逻辑上是可以成立的。你可能会说，‘这也许只是一次神秘的巧合。也许上帝创造宇宙是为我们的利益着想。’我并不了解上帝，但宇宙本身可能会无限复制，最终将每一种可能性都呈现出来。”

理由4：有了多重宇宙，时间旅行者就不会搅乱历史了

在电影《回到未来》中，主角马丁不得不为自己扰乱了历史而担忧。但多重宇宙可以避免这个问题。在电影《回到未来》中，主角马丁不得不为自己扰乱了历史而担忧。但多重宇宙可以避免这个问题。

经典电影《回到未来》三部曲让许多人迷上了时间旅行这一概念。但自电影播出后，至今无人成功打造出电影中那样的时间穿梭机。不过，仍有一些科学家认为，时间旅行至少在理论上可行。

假设可以进行时间旅行，我们还得设法避免电影主角马丁遇到的危险情况：无意间改变了过去的某次事件，结果触发了一系列事件，最终改变了历史进程。比如在《回到未来》第一部中，主角马丁无意间阻止了使他父母相遇并相爱的那次事件，险些导致自己被整个抹去。电影为此设计了一系列情节，确保马丁的父母能够走到一起、生下马丁。

但正如科普作家乔治·德沃斯基（George Dvorsky）在2015年的一篇文章中指出的那样，如果存在多重宇宙，就没必要设计这些滑稽情节了。“平行世界的存在意味着时间线不只有一条。”假如有人回到过去、改变了某个事件，只会生成一系列全新的平行宇宙，并不会改变原本的时间线。

理由3：我们也许是一个先进文明的模拟版本

足够先进的外星文明（与这些文明的科技水平相比，人类就像旧石器时代的穴居人一样）也许能造出无比强大的计算机，可以复制出整个人类历史。

前文针对平行宇宙展开的讨论也许已经让你足够头大了，但下面还有更奇怪的呢。

2003年，牛津大学人类未来研究所主任、哲学家尼克·博斯特罗姆（Nick Bostrom）提出了一个问题：我们眼中的世界（即我们所处的宇宙）有没有可能只是另一个宇宙的数字模拟呢？博斯特罗姆认为，要想栩栩如生、事无巨细地复制出整个人类历史，需进行的计算次数将高达10的36次方。

而足够先进的外星文明（与这些文明的科技水平相比，人类就像旧石器时代的穴居人一样）也许能造出如此强大的计算机。事实上，就算将有史以来的每一位人类都模拟一遍，耗费的电子资源也并不算多，因此由计算机生成的“人类”也许比真正的人类还要多。这意味着，我们也许生活在现实版的《黑客帝国》之中。

但情况还能更复杂些：模拟我们的文明会不会本身也是另一个文明的模拟呢？

理由2：人类从很早之前就开始设想多重宇宙的存在了

公元前2世纪，古希腊天文学家希帕克（Hipparchus）编制了已知的第一份星表。古希腊哲学中有“原子论”学派，认为在一个无限的虚空中分布有无数个世界。

这当然算不上什么有力的证据。但有一句谚语很有意思：凡是你能想象到的事物，都必定存在。这句话也许有一定道理。毕竟早在休·艾弗雷特提出他的多重宇宙假说之前，历史上已经有很多人先后设想出了多个多重宇宙版本。

例如，古印度宗教作品中就充满了对平行宇宙的描述。古希腊也有一个学派认为，世上存在无数个世界，分散在一个无限大的空间之中。

中世纪时期，多重宇宙的概念也引发了人们的共鸣。1277年，巴黎主教甚至指出，古希腊哲学家亚里士多德认为只存在一个世界的观点是错误的，因为这质疑了无所不能的上帝创造平行世界的能力。而到了17世纪，科学革命的带头人之一、戈特弗里德·莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）也提出有可能同时存在多个世界，每个世界都由一套不同的物理法则主宰。

理由1：这符合我们对宇宙的认知规律

图为葡萄牙宇宙学家和制图师巴尔托洛梅乌·维力乌（Bartolomeu Velho）在1568年绘制的地心说宇宙模型。而如今我们知道，就连太阳系在银河系中的地位都无足轻重，更别提地球了。

虽然多重宇宙的概念看似奇怪，但从一定意义上来说，它很符合人类对自身和宇宙的认知在现代历史中的变化过程。

曾有物理学家指出，西方人在不断发掘现实的本质的过程中，逐渐变得越来越谦卑。一开始，人们认为地球才是万物的中心。但我们逐渐认识到事实并非如此，就连太阳系在银河系中的位置也无足轻重。

而多重宇宙的理念则将这一规律在逻辑上发挥到了极致。假如多重宇宙真的存在，就意味着我们毫无特殊性可言，因为每个人都有无数个版本，绝非“独一无二”。

但有些人认为，在这条思维扩展之路上，我们才刚刚起步而已。正如斯坦福大学理论物理学家李奥纳特·苏士侃（Leonard Susskind）指出的那样，也许在几个世纪之后，未来的哲学家和科学家会将我们这个时代称作“从狭隘、偏颇的20世纪宇宙观开始向更广大、更完善的多重宇宙观转变的黄金时代”。

作者手记：

自从我读了莱斯特·德·雷（Lester Del Ray）在1966年出版的小说《无限个可能的世界》之后，就一直对平行宇宙这一概念着迷不已。在这本书中，两位发明家创造了一台设备，能够将人在不同版本的现实之间来回输送。例如，在其中一个宇宙里，哥伦布从未发现过新大陆；而在另一个宇宙里，美国南方赢得了南北战争。自这本书之后，多重宇宙的概念便开始频频出现在科幻作品中。（叶子）

网民留言：

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宇宙不存在什么中心，也就不存在什么边界，既然没有中心没有边界，那么也就无限，既然无限，也就无需多重存在。现在的所谓宇宙膨胀理论，其实是建立在一个狭隘的视角下的，人类就像高速公路中间路面上的一只蚂蚁，从蚂蚁的视角看过去，所有的车子都飞速的向自己冲过来，所以就以为远处有一个点，源源不断的向自己的方向发出车子，如果蚂蚁的眼界足够宽广，那么它有可能发现对面公路上朝反方向奔流的车子，如果蚂蚁的站位足够高，它还会发现远处的地面上还有更多的车子朝各个方向飞奔。是渺小，限制了人类的想象，为了让自己的有限想象能够合理，人类不断的创造这些理论。52张扑克牌反复洗牌会出现重复，那是因为扑克只有52张，每增加一张扑克牌，重复的几率就会缩小若干倍，再增加一张，又缩小若干倍，只要你不限定扑克牌的张数，重复的几率就会无限小，当你认为扑克牌的数量是无限的时候，也就不存在重复的几率了。

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宇宙中任何事物存在，不论是大是小，极小如量子，都是质能时空信息基础场模式的存在，无一例外。时间是个矢量运动，事物时间是内化在事物之内的，空间是事物所之位。也就是说：任何事物人不去观察它，它都是个在时空上有各种可能的一叠加态。人一观察，它是什么状态，在时空上定格了，对观察者是个确定。而不是人一观察发生叠加态的塌缩。

宇宙中事物，都是以质为中心核心的质能时空信息基础场存在模式的有始会终的存在。比如一座砖木结构房子，开始是新的，很结实有用。随着时间一年年过去，它会慢慢变旧，变坏，最终消亡。若最初十年有人去观察，会看到较新的房子。三十年之后去观察，会发现房子已旧。再十二十年去看，会发现房子已破，百十年之后，房子可能已变成一堆破砖瓦了。这样的变化，不能认为是人去观察才发生的。这里房子的新、旧、坏、破、无，是房子在时空存在上的叠加态。它们並不因为人去观察发生塌缩了，是人在确定的时空位看到了确实的房子状态。

量子虽小，也是质能时空信息基础场模式的存在。它在极小的空间内以较快的速度运动着，所谓波函数，就是它的运动轨迹的描述，也就是它不同态的叠加。人一观察，不是叠加态塌缩了，而是在一定的时空位它存在状态、被观察者确定的观察到了。

有了宇宙自在的自性自为的无事物不存的质能时空信息基础场存在模式的发现，当今科学上的许多疑难问题都能得到确定无误的解释说明。

【048、俄成功发射天体物理观测卫星可拍银河系外图】

2011年07月19日科技日报耿锐斌

[导读]俄罗斯航天部门在哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场成功将“波谱－R”天体物理观测卫星发射升空。

俄罗斯航天部门于莫斯科时间18日6时31分（北京时间当日10时31分）在哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场成功将“波谱－R”天体物理观测卫星发射升空。借助该卫星，研究人员可以获取银河系内外天体的高精度图像。

俄联邦航天署发布消息说，装载着“波谱－R”天体物理观测卫星的“天顶－3SLBF”运载火箭在预定时间顺利升空。按计划，卫星与火箭推进器完全分离后，将进入地球高椭圆轨道。其轨道远地点距地面约35万公里，近地点约600公里，绕地公转周期约为9.5天，在轨运行期限将不少于5年。

“波谱－R”卫星由俄拉沃奇金科研生产公司负责设计，是俄罗斯近20多年来研发的第一个自动化天体物理观测卫星，其携带的射电望远镜由俄罗斯和数家国外科技企业共同研制。

俄天文学家指出，“波谱－R”卫星堪称“通往宇宙的窗口”。科学家们将借助该卫星上的射电望远镜，观测类星体、黑洞、中子星等，并就电磁场对电磁波的影响、光测高温学、超光速等一系列课题展开深入研究。

据介绍，该卫星携带的射电望远镜将同地面台网的射电望远镜构成空地一体观测网络。通过同时观测一个宇宙射电源，专家将能获得包括天体图像、坐标和角位移等在内的精确综合数据。

【049、关于宇宙的4个神秘现象，人类至今都没有“解开”】

2021-04-15 明李

1、宇宙是如何诞生的

关于宇宙的起源，自古以来有很多观点。在一些古老的神话传说里，神是宇宙万物的创造者，基督教认为上帝创造了世界。而中国古代神话认为盘古开天辟地创造了世界。但这些只是神话和传说，不足为信。古往今来的科学家对此进行了不懈的研究，提出了许多科学假说。

一种假说认为宇宙是永恒的，既无始又无终。虽然一些恒星会死亡，星体也会发生变化乃至爆炸，但新的天体会不断产生，随之产生新的星系，因而宇宙的总质量似乎是始终不变的。这种假说认定宇宙是相对稳定的，在大尺度范围内，各种星体之间处于一种力和物质的平衡状态。

另一种假说是著名的大爆炸理论。这种观点目前最为流行，大爆炸理论是美国天文学家在20世纪提出的新理论。

基本观点是，宇宙曾有一段从密到稀、从热到冷、不断膨胀的过程。大约在200亿年前，我们现在所看到的天体的物质都集中在一起，形成一个密度极大、温度高达100亿摄氏度的原始火球。当时的天空充满了辐射，恒星和星系也并不存在。

后来某种未知的原因，使原始火球发生了爆炸，火球中的物质喷射到四面八方，并逐渐冷却下来，密度也开始降低。大约1万年以后，氢原子和氦原子产生，这期间散落在空间的物质开始局部联合，这些物质凝聚成了星云、星系和恒星。大部分气体在星云的发展中变成了星体。

虽然大爆炸理论为人们广泛认可，但近年来，它也面临挑战和冲击。一个国际天文学家小组利用哈勃太空望远镜进行观测后发现，宇宙正在迅速膨胀，其速度比大爆炸理论所认为的还要快。以这个速度推算，宇宙可能只有80亿年的历史。

而银河系的一些恒星却比这个年龄大得多，银河系的历史就有可能长达160亿年。难道恒星比宇宙还要老？这简直无法想象。一种可能是对恒星年龄估算不正确，另一种可能是宇宙大爆炸理论错了，还有一种可能是有某种未知的力量在加速宇宙的膨胀。

此外，对于宇宙起源的第一种假说也开始有人质疑。他们提出宇宙有限观，认为宇宙会经历膨胀再收缩，最后消散。这大约要经过800亿年，现在过去160亿年了，宇宙中的一切将在以后的600多亿年里逐渐向中心聚拢，当时空都到了尽头，宇宙就不存在了。

宇宙到底是什么东西？宇宙从何而来？它究竟是无限的还是终将消亡？浩瀚的天际和神秘的宇宙等待人类的进一步研究和发现。

2、银河系有哪些秘密

如果说太阳系是一户人家，地球与其他七颗行星是太阳的子女，那么银河系就是这户人家所居住的城市。这个城市到底是什么样子呢？这个城市的中心是什么呢？

先来回顾一下人类对天体认识的演变过程，古希腊人认为地球是宇宙的中心；16世纪，哥白尼经过观察和推算，认为太阳是宇宙的中心；18世纪，赫歇尔认为太阳是银河系的中心；20世纪，美国天文学家沙普利发现太阳只是在银河系的一条旋臂上，离银河系中心还有几万光年。

于是“银心”成了天文学家特别关注的问题。但是，银心处充满了尘埃，观测很困难，要想了解银河系中心的真相并不容易。

首先探索到的方法是，接收尘埃无法阻挡的红外线和射电波，对其进行分析研究。天文学家通过红外线和射电波送来的大量信息来观测银河系的内部结构。最早从事此项研究的美国工程师詹斯基认为，银心好像不是一个简单的恒星密集核心，很有可能是质量极大的矮星群。

1971年，英国天文学家认为，银河系的中心可能存在黑洞，质量约为太阳质量的100万倍。20世纪80年代，美国天文学家探测到围绕银心高速运转的气体流，而这种气体流离银心越远，速度越慢，他们认为这是黑洞影响的结果。

但这一说法遭到了苏联天文学家的质疑，他们认为此说证据不足，进而提出自己的看法，银心可能是恒星的诞生地，因为其中有大量的分子云，总质量为太阳的10万倍。天文学家对银心是否有黑洞的问题争论不休。

不过，到目前为止，人们已经发现银河系有四条对称的旋臂，其中人马座旋臂、猎户座旋臂、英仙座旋臂三条靠近银心。太阳系就位于猎户座旋臂上。20世纪70年代，发现了第四条旋臂。1976年，法国天文学家绘制出了这四条旋臂在银河系中的位置。

目前人们对银河系整体结构已有了初步了解，但对银心的问题还存在争议，同时各方证据也不够充分，有待于进一步探测和发现，只能说我们揭开了银河系的面纱，但还没有看清楚它的真面目。

3、金星上的城市遗址

人们可能都听说过火星上曾经有人居住，不管信不信，根据考证火星上也确实有适合生命存在的条件。但你听说过金星上可能也有人住吗？

在布鲁塞尔的一个科学研讨会上，苏联科学家尼古拉·里宾契诃夫却披露了一个震惊世界的消息，他说金星上曾有2万个城市的遗迹。苏联的宇宙飞船已经发现金星表面散布的城市遗迹。

这些遗址形状类似马车轮，中间的轮轴可能就是繁华的大城市，还有一个庞大的公路网，将这2万个城市连接在一起。他的依据是苏联宇宙飞船飞过金星表面所扫描到的图像。但他提供的这些照片不是十分清晰，很难辨认这些建筑物的具体形状。

20世纪80年代，美国发射的探测器发回的照片也显示了金星上的废墟。经分析有2万多个。这些废墟建筑呈三角锥形金字塔状。事实上每个城市都相当于一个巨型金字塔，没有门窗。人们猜测也许地下有出入口。这2万多座巨型金字塔摆成了很大的马车轮形。

难道金星上真有人居住过？要知道金星的自然环境很严酷，它的表面温度高达近500摄氏度，大气中二氧化碳含量达到90%，经常降腐蚀性极大的酸雨，时不时刮起猛烈的特大热风暴。金星周围还被浓密的云层包围，因此它不具有生命存在的条件。

刚开始听到这个消息时人们不相信，以为是探测器出了问题，或者是大气层干扰造成的海市蜃楼幻象。但经过反复验证、深入研究，断定其就是废墟。这些城市废墟有可能是高智能生物留下的。

从规划合理的城市布局可以看出这是个伟大的文化遗迹，但是金星表面环境很差，人类还不具备派宇航员去实地考察的条件。根据掌握的资料科学家甚至猜测，也许金星和火星一样，都经历过文明毁灭的悲惨命运。迄今为止，月球、火星、金星都已经找到了文明遗址。原来太阳系不只是地球有生命存在。

但金星上的城市废墟到底是怎么回事呢？它隐藏着多少秘密呢？希望实地探测那一天能够早点儿到来，让人类揭开这个谜团。

4、天狼星为什么会变色

天狼星是大犬星座中最亮的星，也是夜空中一颗比较明亮的星，其亮度在天空中排行第六。天狼星和地球相距8.7光年，因此人们很早就开始观察它了，但令人不解的是它的颜色问题。古巴比伦、古希腊和古罗马的书籍里记载它是“红色的”，但今天人们发现的天狼星却是一颗白色的星。

天狼星为何会变色呢？有人认为，这不过是视觉错误造成的结果。天体学家解释说，这是因为天狼星接近地平线的缘故。接近地平线的星球，总呈现红色，犹如朝阳和落日的颜色。

很明显这种说法不能令人信服，斯地劳瑟和伯格曼这两位德国天文学家提出了异议。他们以6世纪的史料为依据，即法国历史学家格雷拉瓦·杜尔主教写给修道院的训示手稿中有关天狼星的记载。这份资料里谈到天狼星是“红色的”。

要知道在罗马的上空天狼星仅在地平线停留几分钟。因此德国天文学家认为，古代不同时期和国家的人观测到的这些现象，不是视觉错误，很可能是天狼星本身发生了重大变化。

那么天狼星到底发生了什么变化呢？

1834年，德国天文学家贝塞尔发现，天狼星在天空中移动的轨迹是波纹状的，而不是像其他恒星那样沿着直线行进。根据这种现象，贝塞尔推测，天狼星实际上是个双星，但还无法观测到天狼星的伴星在哪里。

1862年，美国光学家克拉克发现了这颗伴星，终于证实了贝塞尔的推测。他观测到主星即天狼星A是一颗普通的白色星球，亮度十分微弱；伴星即天狼星B是一颗白矮星。由此可以看出，天狼星的颜色是由天狼星B起主导作用。

天狼星的伴星是一颗白矮星，它的表面温度很高，大约为23 000摄氏度，因而看起来呈白色；因为体积小，所以光度也很小。在天文学上，把这种光度很小的恒星称为“矮星”，白色的矮星就称为“白矮星”。

从现有的星球演变理论得知，白矮星是天体中一种变化较快的巨星。它的前期阶段是红巨星，那时核心温度高达1亿摄氏度，十分明亮。而随着内部的燃烧变化，内部燃料逐渐耗尽，它就暗淡下来。这个过程大约需要几万年。就是说白矮星是由红巨星演变而来的。

所以，天狼星的伴星在红巨星阶段，人们看到它是又红又亮的星，而随着伴星逐渐变成白矮星，天狼星也就跟着改变颜色。假如事情真是这样，那还有一个让人惊讶的现象就是，天狼星的伴星演变速度太快了，仅仅2 000年时间，它就完成了从红巨星变白矮星的过程。

这在恒星演化史上绝无仅有。如果天狼星改变颜色真的是这个原因，那么伴星演变速度为什么这么快？如果不是这个原因，那么天狼星又为什么会改变颜色？也许，人类还需要进一步的观察和探讨。

（本文节选自《神秘的现象》，作者：李问渠）

【050、哈勃镜头下的宇宙星云图像】

2020-05-19 宇宙解码

蟹状星云，是梅西耶天体的第一个天体，又称M1或NGC 1952，位于金牛座ζ星东北面，距地球约6500光年。它是个超新星残骸，源于一次超新星爆炸。气体总质量约为太阳的十分之一，直径六光年，现正以每秒一千公里速度膨涨。星云中心有一颗直径约十公里的脉冲星。

泡状星云，也称为NGC 7635，是距离我们8000光年远的发射星云。

马头星云（Horsehead Nebula），也就是众所周知的巴纳德33（Barnard 33），像巨大的海马一样从汹涌的尘埃和气体波中升起。该图像显示的是红外光区域，其波长比可见光长，可以穿透通常遮蔽星云内部区域的尘埃物质。结果是一个相当飘渺和脆弱的结构，由精致的气体褶皱组成 - 与星云在可见光下的外观非常不同。

泻湖星云

泻湖星云，又称为M8，位于人马座方向约5000 光年远处。这个令人惊叹的星云于1654年由意大利天文学家乔瓦尼·巴蒂斯塔·霍迪耶纳首次编目，他试图在夜空中记录模糊物体，这样他们就不会被误认为是彗星。

一只蝴蝶在行星状星云ngc6302的恒星死亡中出现

这个天体看起来像一只精致的蝴蝶。但它远未平静。像精致的蝴蝶翅膀一样的东西实际上是搅动着加热到近2万摄氏度的气体大锅。这种气体以超过95万公里/小时的速度在太空中穿行——足以在24分钟内从地球到达月球！一颗曾经是太阳质量五倍的濒死恒星正处于这一狂怒的中心。它喷出了它的外壳气体，现在释放出一股紫外线辐射，使被丢弃的物质发光。 NGC 6302位于我们的银河系内，距离天蝎座大约3800光年。炽热的气体是恒星的外层，在2200年的时间里被排出。这只“蝴蝶”绵延两光年，大约是太阳到最近的比邻星比邻星距离的一半。中央的恒星本身是看不见的，因为它隐藏在一个环状的尘埃环中，看起来像一个黑色的带子在中央挤压星云。厚厚的尘埃带压缩了恒星的流出，形成了一些行星状星云所呈现的典型的“两极”或沙漏状。这颗恒星的表面温度估计超过22万摄氏度，使其成为我们星系中已知最热的恒星之一。地面望远镜的光谱观测显示，这种气体大约是2万摄氏度，与典型的行星状星云相比，这是异常高温。

猎户座大星云

猎户座大星云是一颗恒星形成的教科书，从形成星云的巨大的年轻恒星到可能成为崭露头角的恒星之家的密集气体的支柱应有尽有。明亮的中心区域是星云中最重要的四颗恒星的家园。这些恒星被称为梯形星（又称四边形星团或四合星），因为它们以梯形图案排列。这些恒星释放的紫外线在星云上雕刻出一个空洞，破坏了数百颗小星星的生长。位于梯形星附近的恒星仍然很年轻，足以包围它们的圆盘。这些磁盘状的结构称为原行星盘或“proplyds”，太小而无法在此图像中清晰地看到。原行星盘是太阳系的基石。左上方的明亮光芒来自M43，这是一个由巨大的年轻恒星的紫外线形成的小区域。天文学家将该地区称为微型猎户座大星云，因为只有一颗恒星在雕刻景观。猎户座大星云有四颗这样的恒星。M43旁边是浓密，黑暗的灰尘和气体支柱，指向梯形。这些柱子抵抗了梯形的强烈紫外线侵蚀。右侧的发光区域显示出恒星风——从梯形恒星喷出的带电粒子流——与物质碰撞时形成的弧和气泡。底部附近隐隐约约的红色恒星是哈勃在可见光下星云第一次发现的无数褐矮星。褐矮星有时被称为“失败的恒星”，它们因为太小而不能成为普通恒星，因为它们不能像我们的太阳那样在它们的核心中维持核聚变。左下方的深红色柱显示了腔壁的照明边缘。猎户座大星云距离我们1500光年，是距离地球最近的恒星形成区域。天文学家使用了五种颜色的520张哈勃图像来拍摄这张照片。

鹰状星云

这个物体看起来就像一个在基座上站立的有翅膀的童话生物，这个物体实际上是一个滚滚的冷气体和灰尘塔，从一个名为鹰状星云的恒星育婴室升起。高耸的塔高9.5光年或高约90万亿公里，是太阳到下一个最近恒星的距离的两倍。鹰状星云中的恒星诞生于寒冷的氢气云中，这些氢气云存在于混乱的区域中，年轻恒星的能量在气体中塑造出梦幻般的景观。这座塔可能是那些新生恒星的巨大孵化器。

麒麟座的V838 Mon

这是位于麒麟座的V838 Monocerotis（V838 Mon），距离约2万光年。这团星云本来是不发光的，2002年1月，它内部的恒星发生爆炸，照亮了这片星云。恒星的爆发超过了太阳亮度的60万倍，两个月后才开始变暗。恒星正在吹开星云，同时发出与以前所知道的新星完全不同的极红色。上图反映了2002年-2004年该星云的变化图。

锥状星云

类似于一只从深红色的大海中抬起头来的噩梦般的野兽，这个天体实际上只是一个气体和尘埃的支柱。被称为圆锥状星云（在NGC 2264中） - 之所以如此命名，是因为在地面望远镜拍摄的图像中它具有圆锥形状 - 这个巨大的支柱位于一个湍流的恒星形成区域。锥状星云位于距离地球约3000光年的麒麟星座，距离人们熟悉的猎户星座不远，因为天文爱好者利用小型望远镜观看时它看上去像一个倒挂的圣诞树，树上装饰有各种颜色的节日小灯，所以该星团又叫做圣诞树星团。

红蜘蛛星云

红蜘蛛星云，又名NGC 6537，距离地球6000 光年，在距离射手座星座3000光年远的这个两瓣星云中雕刻出巨大的波浪。这个温暖的行星状星云拥有众所周知的最热的恒星之一，其强大的恒星风产生1000亿公里高的海浪。波是由超音速冲击引起的，当局部气体在快速膨胀的叶片前被压缩和加热时形成。

鹰状星云及创生之柱的位置关系

创生之柱

创生之柱是鹰状星云的一部分。鹰状星云又名M16星云，含有成千上万颗恒星和孕育这些恒星的尘埃云。创生之柱中也有一些黯淡的气体团，今后可能会坍塌并形成新的恒星。鹰状星云长约70光年，宽约55光年。与之相比，创生之柱仅占了一小部分，最高的一根柱体高度也不过4光年。

螺旋星云

螺旋星云，又称IC 418或IRAS 05251-1244，位于天兔座方向，距离地球2000光年，像多面宝石一样发光。

环状星云（Messier 57）

环状星云，又称M57，梅西耶57或NGC 6720，从地球的角度来看，星云看起来像一个简单的椭圆形状，边界粗糙。然而，结合现有地面数据和新NASA / ESA哈勃太空望远镜数据的新观测表明，星云形状像扭曲的甜甜圈。这个甜甜圈有一个低密度材料的橄榄球形区域，在其中央“间隙”中开槽，朝向和远离我们伸展。

巴纳德的梅洛普星云

该星云位于金牛座方向，距离地球450光年。这张照片显示了一颗黑暗的星际云，它被梅洛普（Melope）的通过所破坏，梅洛普是Ple宿星团中最亮的恒星之一。正如火炬光束从洞穴的墙壁反弹一样，这颗恒星正在反射来自黑暗的冷气体云层表面的光线。当星云接近梅洛普时，强烈的星光照射在尘埃上，使尘埃粒子减速。星云以大约每秒11公里的相对速度漂移穿过星团。

猎户座的反射星云

反射星云，位于猎户座，又名NGC 1999，距离地球1500光年。

面纱星云

面纱星云，位于天鹅座方向，又名NGC 6960，距离地球2100光年，这张照片显示了美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜观测到的一小部分面纱星云。著名的超新星遗迹的外壳的这一部分位于一个称为NGC 6960的区域，或者更通俗地说是巫婆的扫帚星云。

三裂星云

三裂星云，梅西耶 20号天体，又称M20，位于射手座方向，距离地球9000光年，巨大的新生恒星在三裂星云的这个戏剧性的撕裂图像中创造出来。三裂星云是数千个新创造的恒星的家园。喷射气体的来源是埋在云中的年轻非常热的恒星。这张照片还可以看到在命运多尘的尘埃和气体中形成的胚胎恒星，它注定会被巨大邻居的眩光吞噬掉。

双喷射星云

双喷射星云，或PN M2-9，是双极行星状星云的一个突出例子，位于蛇夫座方向，距离地区4000光年，当中心物体不是单个恒星而是二元系统时形成双极行星状星云，研究表明，星云的大小随着时间的推移而增加，并且这种增加率的测量结果表明形成海啸的恒星爆发仅发生在1200多年前。

船底座星云

船底座星云，由气体和尘埃组成，是一个狂暴的恒星托儿所，距离船底座星座有7500光年远。在可见光下拍摄的图像显示了三光年长柱的尖端，沐浴在图像顶部的热大质量恒星的光线中。来自这些恒星的灼热辐射和快速风（带电粒子流）正在雕刻支柱并在其中形成新的恒星。可以看到气体和灰尘的飘流从结构的顶部流出。

沙漏星云

沙漏星云，又名MyCn18，这是一个距离我们大约8000光年远的年轻行星状星云，其形状像一个沙漏，其侧壁上有“蚀刻”的错综复杂图案。该图片由三个独立的图像组成，这些图像是根据电离氮（由红色表示），氢（绿色）和双电离氧（蓝色）拍摄的。

幽灵星云

幽灵星云，又名NGC 2080，绰号“鬼头星云”，位于大麦哲伦星云的多拉杜斯星云南部的一系列恒星形成区域之一。两个明亮的区域(“幽灵的眼睛”)，分别是A1(左)和A2(右)，是非常热的，发光的氢和氧的“斑点”。A1中的气泡是由一颗大质量恒星发出的炽热、强烈的辐射和强大的恒星风产生的。由于更多的尘埃的存在，A2具有更复杂的外观，而且它包含几个隐藏的大质量恒星。A1和A2中的大质量恒星一定是在过去的10000年里形成的，因为它们的出生气团还没有被新生恒星的强大辐射所破坏。

节日星云

节日星云，又名NGC 248，位于小麦哲伦星云中，这是银河系的卫星星系，离地球约20万光年。

【051、哈勃望远镜发现迄今最古老螺旋星系】

2012年07月20日科技日报

据物理学家组织网7月18日报道，天文学家18日宣布，他们用哈勃望远镜首次探测到一个宇宙早期形成的螺旋星系，距今约107亿年，比其他许多螺旋星系早了几十亿年。研究人员表示，这一发现促使人们重新思考大爆炸之后星系是如何形成的。该发现发表在7月19日的《自然》杂志上。

哈勃望远镜拍下了约300个早期宇宙形成的遥远星系。这一最古老星系叫做BX442，根据其距离测算，它形成于大爆炸之后约30亿年，这里发出的光到达地球要花107亿年。它比其他早期宇宙中的星系要大得多，据分析，宇宙中这种质量的星系只占约30%。

“早期宇宙中的星系看起来很奇怪，是一块块的，不规则也不对称。”论文合著者、加州大学洛杉矶分校（UCLA）物理与天文学副教授艾丽斯·夏普利说，“大多数古老星系看起来就像火车残骸。”在早期宇宙中，星系经常撞在一起，星系间气体沉降下来，将恒星滋养得越来越大，那时恒星和黑洞成长的速度比今天要快得多。

现在宇宙中的星系分许多类型，包括螺旋星系，比如银河系是一个旋转着的大圆盘，由恒星和气体组成；椭圆星系，其中包含更古老的红色恒星，它们随机运动；混合星系，存在于宇宙早期，其中包含的星系更多样化，而且不规则。论文领导作者、多伦多大学邓拉普天文与天体物理学院博士后大卫·罗说：“目前的观点认为，这种‘宏观设计’螺旋星系不可能存在于早期宇宙中。”“宏观设计”星系是指有着突出的、形状优美的螺旋手臂的星系。

“BX442看起来离得并不远。”夏普利说，为了确定这不是两个星系在照片中碰巧连在了一起，他们用夏威夷W.M.凯克天文台的OSIRIS（光学光谱仪与红外成像系统）摄谱仪，进一步分析了围绕BX442的约3600个位点发出的光谱，最终确定它是一个旋转着的螺旋星系。

“当我们拿到星系光谱图，一眼看到它的螺旋手臂时，第一感觉是被照片误导了，这可能只是个幻觉。”夏普利说，但他们还在星系中心发现了有巨大黑洞存在的证据，可能黑洞对BX442的进化起了一定作用。

夏普利说，BX442看起来更像今天宇宙中的普通星系，而在早期宇宙中十分稀有，它代表了早期混乱星系和旋转螺旋星系之间的一种联系。“它有可能揭示在每个产生‘宏观设计’螺旋结构的宇宙时期，合并作用的重要性。”

研究人员表示，他们还将继续研究BX442。“我们希望以其他波长拍下它的照片，这样可以判断出该位置的星系属于哪种类型，并绘制出BX442内的恒星及气体混合物。”夏普利说。（常丽君）

【052、赫歇尔望远镜首次捕获银河最年幼恒星图像】

2013-03-28 网易探索

核心提示：赫歇尔望远镜首次捕获到了迄今为止发现过的最年幼的恒星图像，以绚丽的色彩向人们展示了这些银河系“新生儿”的模样，并使天文学家得以透彻研究处于起步阶段的恒星。

美国宇航局的斯皮策太空望远镜已经在猎户座分子云团里发现7颗新形成的原恒星。而赫歇尔望远镜在相同区域发现15颗这种恒星。

赫歇尔望远镜的宇宙生命即将在未来几周内结束，不过其强大的能力一如往昔。据英国《每日邮报》在线版消息，赫歇尔望远镜首次捕获到了迄今为止发现过的最年幼的恒星图像，以绚丽的色彩向人们展示了这些银河系“新生儿”的模样，并使天文学家得以透彻研究处于起步阶段的恒星。相关研究刊登于《天体物理学》杂志上。

赫歇尔望远镜敏感的红外摄像头能比其他望远镜更容易地识别出年轻、寒冷的星体。在探测猎户座分子云团发出的70到160微米(相当于头发丝的直径)波长的红外光时，它有了新发现：在这片天文学家曾经搜寻过恒星诞生的地方，15颗恒星中的一些形成只有2.5万年，以宇宙标准来看，实在非常稚嫩——相比我们生存的太阳系已有46亿岁。赫歇尔望远镜捕获到其中11颗新星的光谱，它们能量特别低，或者说格外的年幼。

“最近的研究结果，在恒星家庭相册上弥补了一幅此前缺失的重要成员的相片。”赫歇尔项目科学家格伦·沃尔格伦表示，“赫歇尔望远镜使我们得以研究处于起步阶段的恒星。”

这项发现非常及时。因为据《赫芬顿邮报》在线版消息，本月稍早时间欧洲航天局(ESA)已发布公报称，其下属赫歇尔太空望远镜3年多的“职业生命”走到了尽头。原因是其携带的超流氦将在几周内耗尽——该望远镜携带2300多升超流氦以确保冷却，防止其内部工作温度过高于绝对零度(零下273.15摄氏度)，并避免太空辐射对观测效果的影响。但这也意味着，一旦冷却物质耗尽，该望远镜便再也无法进行红外波段的敏锐观测工作。

与美国宇航局(NASA)百花齐放的各大望远镜不同，赫歇尔望远镜在欧空局的地位无人能敌。它几乎是有史以来人们发射到太空中去的体积最大红外望远镜，镜面直径达到3.5米，是哈勃望远镜的约1.5倍，更是它的“前任”——欧空局1995年发射的远红外线望远镜的6倍。项目团队一开始便知道其生命非常有限，因而抓住了它工作时的每分每秒——自2009年5月升空后，赫歇尔望远镜搜集到了重要的关于星体和星系形成过程的数据，挑战了人们旧的理论理解，并发回一系列此前设备无法企及的精彩图像以飨人类。

在3月份超流氦使用殆尽后，赫歇尔望远镜仍会在一段时间内与地面控制中心保持联络，预计5月份将永久退役。该项目科学家约兰·皮尔布莱特表示：“目前的任务就是使赫歇尔的数据宝库为现在和未来贡献其价值，赫歇尔完成的观测将有助于今后几年内的太空发现。”

而关于这架望远镜在结束任务之后的去向，此前有科学家提案可以物尽其用，让赫歇尔望远镜撞击月球以此来探测月球地表下水冰的线索。（来自：科技日报记者张梦然）

【053、恒星的一生，何等壮丽？科学家将宇宙最大恒星的故事讲给你】

2021-05-22 天文在线

许多年前，天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）说过一句十分著名的话，宇宙中的星星要比地球海滩上的沙粒还要多。要去准确知道宇宙中有多少星星是不可能的，但是据估计宇宙中至少有一百万亿亿颗星星（1后边有24个0）！并且他们的形状和大小各不一样。有一些星星虽然十分小但是却有很大的重量，比如奇妙的中子星。

然而其他更常见星星的质量和温度都比较低，比如红矮星。太阳是我们每天都能见到并且能感受到的星星，它在科学上被归为黄矮星。尽管与地球相比，太阳十分巨大，但是在宇宙中它也只是平均大小。因为宇宙中有一些真正意义上非常巨大的恒星，比如雄壮的UY Scuti。这个巨大的红色等离子体恒星被归类为红超巨星，并一度被认为是已知的最大的恒星。这颗位于盾牌座的恒星最初被认为要比太阳大1700倍。

尽管多年来它一度被认为是宇宙中最大的恒星，但是现在它甚至已经跌出了宇宙中恒星大小的前十名。造成这样快速下降的原因是它与地球的距离比一开始估计的距离更近。最近，通过使用更加精确的测量方法，科学家估计这颗星星的大小大概是太阳大小的775倍。虽然它仍然是一颗十分巨大的恒星，但是已经远远不及已经发现的其他恒星了。那么宇宙中已知的最大的恒星是哪一颗呢？目前这个头衔属于史蒂文森2-18（Stephenson 2-18）。

这颗恒星的半径估计是太阳的2150倍，是一颗真正意义上巨大的恒星。事实上，如果把这个恒星放在太阳系中太阳的位置，它可以很轻易地吞没地球，火星，木星甚至土星轨道，平均可以覆盖8.86亿英里（14亿公里）的范围。这颗巨大的恒星位于一个相对较小的斯蒂芬森2号星团中，距离我们大概2万光年。同时，这个星团还包括了其他26颗已经被确认但是比史蒂文森2-18小的红超巨星，这远超宇宙中其他任何已知的星团。这颗已知的最大恒星同样非常年轻，大约只有一千四百万年到两千万年的历史。并且根据目前恒星演化的理论，这颗恒星在未来甚至会变得更大并且在有朝一日变成黄超巨星。

几百万年以后，这颗庞大的发光的等离子体球可能也会进入它生命的后阶段，因为它快速的燃烧它的燃料，最终发生毁灭性的爆炸。但壮丽的超新星甚至可能留下一个黑洞作为史蒂文森2-18曾经的极限参数的提醒。当然，恒星的大小都只是基于远距离计算测量的估计，所以我们不得不等待，直到进一步的研究完成，才能知道史蒂文森2-18是否是真的恒星之王，或者是否有另一颗恒星正在等待夺取榜首。

超新星，是一个强大且明亮的恒星爆炸，这个瞬时的天文现象发生在大质量恒星的最后阶段，或者白矮星在被触碰发生失控的核聚变时。最原始的物体，被叫为前身，要么坍缩成为中子星或黑洞，要么被完全摧毁。超新星在消失的几周或几个月前，其峰值光光度可以与整个星系的光度所媲美

超新星比新星更有活力。拉丁语中，nova的意思是“新的”，在天文学中的意思是一颗暂时出现的明亮新星。加上前缀“超级”，能把超新星和亮度要低得多的普通新星区分开来。超新星这个词是沃尔特-巴德和弗利兹-兹威基在1929年创造的。

银河系中近期最直观的超新星是1604年的开普勒超新星，但更近的超新星遗骸已经被发现。对于其他星系的超新星观察发现，它们在银河系平均每世纪出现三次这些超新星几乎都肯定能用现代的天文望远镜观测到。最近的一颗肉眼可见的超新星是SN 1987A，它是银河系卫星大麦哲伦星系的一颗蓝色超巨星的爆炸。

理论研究表明，大多数超新星是由两种基本机制中的其一所触发的: 一种是退化恒星的核聚变的突然重新点燃，如白矮星；另一种是大质量恒星核心的突然引力坍缩。在第一类事件中，物体的温度升高到足以触发失控的核聚变，完全扰乱恒星。

可能的原因是一个双星伴星通过吸积或恒星合并而积累物质。在大质量恒星的情况下，大质量恒星的核心可能会发生突然坍缩，释放出超新星的重力势能。一些观测到的超新星比这两种简化的理论要复杂得多，所以天体物理力学被建立起来，并为天文学界所接受。

【054、哈勃空间望远镜】

哈勃空间望远镜（英语：Hubble Space Telescope，缩写：HST）是以美国天文学家爱德温·哈勃为名，于1990年4月24日成功发射，位于地球的大气层之上的光学望远镜。

2019年5月，哈勃太空望远镜科学家公布了最新的宇宙照片——“哈勃遗产场”(HLF)，这是迄今最完整最全面的宇宙图谱，由哈勃在16年间拍摄的7500张星空照片拼接而成，包含约265000个星系，其中有些已至少133亿岁“高龄”，对其进行研究有助于科学家深入了解更早的宇宙历史。

2021年3月7日。哈勃太空望远镜由于一个软件故障导致暂停运行；3月12日，望远镜已经部分恢复工作，但仍有故障没有排除。

项目简介

哈勃空间望远镜（英语：Hubble Space Telescope，HST），是以天文学家爱德温·哈勃为名，在地球轨道的望远镜。哈勃望远镜接收地面控制中心（美国马里兰州的霍普金斯大学内）的指令并将各种观测数据通过无线电传输回地球。由于它位于地球大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处：影像不受大气湍流的扰动、视相度绝佳，且无大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。它成功弥补了地面观测的不足，帮助天文学家解决了许多天文学上的基本问题，使得人类对天文物理有更多的认识。此外，哈勃的超深空视场则是天文学家目前能获得的最深入、也是最敏锐的太空光学影像。

哈勃空间望远镜和康普顿γ射线天文台、钱德拉X光天文台、斯皮策空间望远镜都是美国国家航空航天局大型轨道天文台计划的一部分。哈勃空间望远镜由NASA和ESA合作共同管理。

研制历程·理论基础

哈勃空间望远镜的历史可以追溯至1946年天文学家莱曼·斯皮策（Lyman Spitzer, Jr.）所提出的论文：《在地球之外的天文观测优势》。在文中，他指出在太空中的天文台有两项优于地面天文台的性能。首先，角分辨率（物体能被清楚分辨的最小分离角度）的极限将只受限于衍射，而不是由造成星光闪烁、动荡不安的大气所造成的视象度。在当时，以地面为基地的望远镜解析力只有0.5-1.0弧秒，相较下，只要口径2.5米的望远镜就能达到理论上衍射的极限值0.1弧秒。其次，在太空中的望远镜可以观测被大气层吸收殆尽的红外线和紫外线。

斯皮策以空间望远镜为事业，致力于空间望远镜的推展。在1962年，美国国家科学院在一份报告中推荐空间望远镜做为发展太空计划的一部分，在1965年，斯皮策被任命为一个科学委员会的主任委员，该委员会的目的就是建造一架空间望远镜。

在第二次世界大战时，科学家利用发展火箭技术的同时，曾经小规模的尝试过以太空为基地的天文学。在1946年，首度观察到了太阳的紫外线光谱。英国在1962年发射了太阳望远镜放置在轨道上，做为亚利安太空计划的一部分。1966年NASA进行了第一个轨道天文台（OAO）任务，但第一个OAO的电池在三天后就失效，中止了这项任务了。第二个OAO在1968至1972年对恒星和星系进行了紫外线的观测，比原先的计划多工作了一年的时间。

轨道天文台任务展示了以太空为基地的天文台在天文学上扮演的重要角色，因此在1968年NASA确定了在太空中建造直径3米反射望远镜的计划，当时暂时的名称是大型轨道望远镜或大型空间望远镜（LST），预计在1979年发射。这个计划强调须要有人进入太空进行维护，才能确保这个所费不赀的计划能够延续够长的工作时间；并且同步发展可以重复使用的航天飞机技术，才能使前项计划成为可行的计划。

前期准备

轨道天文台计划的成功，鼓舞了越来越强的公众舆论支持大型空间望远镜应该是天文学领域内重要的目标。在1970年NASA设立了两个委员会，一个规划空间望远镜的工程，另一个研究空间望远镜任务的科学目标。在这之后，NASA下一个需要排除的障碍就是资金的问题，因为这比任何一个地面上的天文台所耗费的资金都要庞大许多倍。美国的国会对空间望远镜的预算需求提出了许多的质疑，为了与裁军所需要的预算对抗，当时就详细的列出了望远镜的硬件需求以及后续发展所需要的仪器。在1974年，在裁减政府开支的鼓动下，杰拉尔德·福特剔除了所有进行空间望远镜的预算。

为回应此，天文学家协调了全国性的游说努力。许多天文学家亲自前往拜会众议员和参议员，并且进行了大规模的信件和文字宣传。国家科学院出版的报告也强调空间望远镜的重要性，最后参议院决议恢复原先被国会删除的一半预算。

资金的缩减导致目标项目的减少，镜片的口径也由3米缩为2.4米，以降低成本和更有效与紧密的配置望远镜的硬件。原先计划做为先期测试，放置在卫星上的1.5米空间望远镜也被取消了，对预算表示关切的欧洲空间局也成为共同合作的伙伴。欧洲空间局同意提供经费和一些望远镜上需要的仪器，像是做为动力来源的太阳能电池，回馈的是欧洲的天文学家可以使用不少于15%的望远镜观测时间。在1978年，美国国会拨付了36,000,000元美金，让大型空间望远镜开始设计，并计划在1983年发射升空。

在1980年初，望远镜被命为哈勃，以纪念在20世纪初期发现宇宙膨胀的天文学家艾德温·哈勃。

设计制造

1979年5月，在康涅狄格州丹柏立的珀金埃尔默公司抛光中的哈勃主镜。出现在图中的是服务于该公司的工程师马丁椰林博士。

空间望远镜的计划一经批准，计划就被分割成许多子计划分送各机关执行。马歇尔太空飞行中心（MSFC）负责设计、发展和建造望远镜，金石太空飞行中心（GSFC）负责科学仪器的整体控制和地面的任务控制中心。马歇尔太空飞行中心委托珀金埃尔默（Perkin-Elmer）设计和制造空间望远镜的光学组件，还有精密定位感测器（FGS），洛克希德被委托建造安装望远镜的太空船。

光学望远镜的组合安装（OTA）

望远镜的镜子和光学系统是最关键的部分，因此在设计上有很严格的规范。一般的望远镜，镜子在抛光之后的准确性大约是可见光波长的十分之一，但是因为空间望远镜观测的范围是从紫外线到近红外线，所以需要比以前的望远镜更高十倍的解析力，它的镜子在抛光后的准确性达到可见光波长的廿分之一，也就是大约30纳米。

珀金埃尔默刻意使用极端复杂的电脑控制抛光机研磨镜子，但却在最尖端的技术上出了问题；柯达被委托使用传统的抛光技术制做一个备用的镜子（柯达的这面镜子现在永久保存在史密松宁学会）。1979年，珀金埃尔默开始磨制镜片，使用的是超低膨胀玻璃，为了将镜子的重量降至最低，采用蜂窝格子，只有表面和底面各一吋是厚实的玻璃。

镜子的抛光从1979年开始持续到1981年5月，抛光的进度已经落后并且超过了预算，这时NASA的报告才开始对珀金埃尔默的管理结构质疑。为了节约经费，NASA停止支援镜片的制作，并且将发射日期延后至1984年10月。镜片在1981年底全部完成，并且镀上了75 nm厚的铝增强反射，和25 nm厚的镁氟保护层。

因为在光学望远镜组合上的预算持续膨胀，进度也落后的情况下，对珀金埃尔默能否胜任后续工作的质疑继续存在。为了回应被描述成"未定案和善变的日报表"，NASA将发射的日期再延至1985年的4月。但是，珀金埃尔默的进度持续的每季增加一个月的速率恶化中，时间上的延迟也达到每个工作天都在持续落后中。NASA被迫延后发射日期，先延至1986年3月，然后又延至1986年9月。这时整个计划的总花费已经高达美金11亿7500万。

太空平台系统

安置望远镜和仪器的太空船是主要工程上的另一个挑战。它必须能胜任与抵挡在阳光与地球的阴影之间频繁进出所造成的温度变化，还要极端地稳定并能长时间的将望远镜精确地对准目标。以多层绝缘材料制成的遮蔽物能使望远镜内部的温度保持稳定，并且以轻质的铝壳包围住望远镜和仪器的支架。在外壳之内，石墨环氧的框架将校准好的工作仪器牢固的固定住。

有一段时间用于安置仪器和望远镜的太空船在建造上比光学望远镜的组合来得顺利，但洛克希德仍然经历了预算不足和进度的落后，在1985年的夏天之前，太空船的进度落后了个月，而预算超出了30%。马歇尔太空飞行中心的报告认为洛克希德在太空船的建造上没有采取主动，而且过度依赖NASA的指导。

地面支持

在1983年，空间望远镜科学协会（STScI）在经历NASA与科学界之间的权力争夺后成立。空间望远镜科学协会隶属于美国大学天文研究联盟（AURA），这是由32个美国大学和7个国际会员组成的单位，总部坐落在马里兰州巴尔地摩的约翰·霍普金斯大学校园内。

空间望远镜科学协会负责空间望远镜的操作和将数据交付给天文学家。美国国家航空航天局（NASA）想将之做为内部的组织，但是科学家依据科学界的做法将之规划创立成研究单位，由NASA位在马里兰州绿堤，空间望远镜科学协会南方48千米的哥达德太空飞行中心和承包厂商提供工程上的支援。哈勃望远镜每天24小时不间断的运作，由四个工作团队轮流负责操作。

空间望远镜欧洲协调机构于1984年设立在德国邻近慕尼黑的Garching bei München，为欧洲的天文学家提供相似的支援。

发射历程

1990年4月24日，在美国肯尼迪航天中心由“发现者”号航天飞机成功发射，哈勃太空望远镜的主要任务是：探测宇宙深空，解开宇宙起源之谜，了解太阳系、银河系和其他星系的演变过程。

早在1986年，就已经计划在当年10月份发射哈勃空间望远镜。但是挑战者号的事故使美国的太空计划停滞不前，航天飞机的暂停升空，迫使哈勃空间望远镜的发射延迟了数年。望远镜和所有的附件都必须分门别类的储藏在无尘室内，直到能够排出发射的日期，这也使得已经超支的总成本更为高涨。

最后，随着航天飞机在1988年再度开始升空，望远镜也预定在1990年发射。在发射前的最后准备，用氮气喷射镜面以除去可能累积的灰尘，并且对所有的系统进行广泛的测试。终于，在1990年4月24日由发现号航天飞机，于STS-31航次将望远镜成功的送入计划中的轨道。

从它原始的总预算，大约4亿美金，到现在的花费超过25亿美金，哈勃的成本依然在不断的累积与增高。美国政府估计的开销将高达45至60亿美金，欧洲所挹注的资金也高达6亿欧元（1999年的估计）。

在轨运行·携带仪器

在发射时，哈勃空间望远镜携带的仪器如下：

广域和行星照相机（WF/PC）

戈达德高解析摄谱仪（GHRS）

高速光度计（HSP）

暗天体照相机（FOC）

暗天体摄谱仪（FOS）

WF/PC原先计划是光学观测使用的高分辨率照相机。由NASA的喷射推进实验室制造，附有一套由48片光学滤镜组成，可以筛选特殊的波段进行天体物理学的观察。整套仪器使用8片CCD，做出了两架照相机，每一架使用4片CCD。"广域照相机"（WFC）因为视野较广，在解像力上有所损失，而"行星照相机"（PC）以比WFC长的焦距成像，所以有较高的放大率。

GHRS是被设计在紫外线波段使用的摄谱仪，由哥达德太空中心制造，可以达到90,000的光谱分辨率，同时也为FOC和FOS选择适宜观测的目标。FOC和FOS都是哈勃空间望远镜上分辨率最高的仪器。这三个仪器都舍弃了CCD，使用数位光子计数器做为检测装置。FOC是由欧洲空间局制造，FOS则由马丁·玛丽埃塔公司制造。

最后一件仪器是由威斯康辛麦迪逊大学设计制造的HSP，它用于在可见光和紫外光的波段上观测变星，和其他被筛选出的天体在亮度上的变化。它的光度计每秒钟可以侦测100,000次，精确度至少可以达到2%。

哈勃空间望远镜的导引系统也可以做为科学仪器，它的三个精细导星感测器（FGS）在观测期间主要用于保持望远镜指向的准确性，但也能用于进行非常准确的天体测量，测量的精确度达到0.0003弧秒。

维修维护

第一次维修/维护

1993年，宇航员在哈勃第一次维修任务中移除了广角和行星照相仪，并安装了功能更强大的“后继者”——2号广角和行星照相仪。

第二次维修/维护

1997年2月11日凌晨，美国7名宇航员搭乘“发现”号航天飞机升空，对在太空飞行了7年的“哈勃”太空望远镜进行改造。从2月13日深夜到18日凌晨，宇航员为“哈勃”更换了包括近红外照相机、多目标分光仪和太空望远镜图像摄谱仪在内的11种新设备，并修补了望远镜上部分剥落的绝缘层。

第三次维修/维护

第三次维护任务仍然由发现号在1999年12月的STS-103航次中执行。在这次维护中更换了全部的六台陀螺仪，也更换了一个精细导星传感器和计算器，安装一套组装好的电压/温度改善工具(VIK)以防止电池的过热，并且更换绝热的毯子。

第四次维修/维护

2001年，科学家利用美国“哥伦比亚”号航天飞机对哈勃望远镜进行的第四次维修，安装测绘照相机，更换太阳能电池板以及已工作11年的电力控制装置，并激活了休眠状态的近红外照相机和多目标分光计。

第五次维修/维护

2009年，美国利用航天飞机对哈勃望远镜进行了维护。宇航员为哈勃安装了两套全新的仪器：宇宙起源光谱仪（COS）和宽视场相机3，对望远镜的另外两台仪器——高级巡天相机（ACS）和太空望远镜成像光谱仪（STIS）进行了现场维修，此外，还用新电池替换了哈勃用了18年的旧电池，安装了6个负责望远镜指向的新陀螺仪，并添加了一套全新的精细制导系统来帮助望远镜指向正确的方向。

参数特点

哈勃望远镜口径为2.4米，长度约16米，带有多种观测暗弱天体的仪器，在地面之上约640公里的轨道上环绕地球，巡视宇宙。由于它位于大气层之上，不像地面望远镜饱受大气湍流扰动的影响，极大地拓展了人们对宇宙的了解。

科研成果

哈勃太空望远镜在前7年服役期间取得的主要成就

1.增进了人类对宇宙大小和年龄的了解。

2.证明某些宇宙星系中央存在超高质量的黑洞以及多数星系的中心都可能存在黑洞。

3.在可见光谱范围内，对宇宙进行了最深入的研究，观察了数千个星系，探测到了宇宙诞生早期的“原始星系”，使天文学家有可能跟踪研究宇宙发展的历史。

4.清楚展现了银河系中类星体这种最明亮的天体存在的环境。

5.更清晰地阐述了恒星形成的不同过程。

6.对宇宙诞生早期恒星形成过程中重元素的组成进行了研究，这些元素是行星和生命存在的必要条件。

7.展示了死亡恒星周围气体壳的复杂组成。

8.对猎户星云中年轻恒星周围的许多尘埃碟进行了探测，说明地球所在的银河系还有可能形成其他行星系统。

9.对千载难逢的慧木相撞进行了详细观测。

10.对火星等太阳系行星上的气候进行了研究。

11.发现木星卫星木卫二和木卫三的大气层中存在氧气。

哈勃太空望远镜还发现了一颗滚烫的“橄榄球”状系外行星。这颗行星因为距离恒星太近而被撕扯、加热，大气也正在加速逃逸，整颗行星处于被吞噬的边缘。这颗行星与恒星的距离过于近，处在被潮汐力撕裂的边缘。这种“死亡拥抱”已经让它扭曲变形为橄榄球状，高空大气温度超过2500摄氏度。

2020年1月，一个国际天文学家团队利用美国哈勃太空望远镜发现了迄今已知的最遥远、最古老的星系群。这个三重星系群被称为EGS77。更重要的是，观测表明这个三重星系群参与了宇宙初期被称为“再电离”的改造过程。EGS77大约诞生于宇宙大爆炸后6.8亿年时，当时宇宙年龄还不足现今138亿岁的5%。

问题和维修

从它于1946年的原始构想开始，直到发射为止，建造空间望远镜的计划不断的被延迟和受到预算问题的困扰。在它发射之后，立即发现主镜有球面像差，严重的降低了望远镜的观测能力。幸好在1993年的维修任务之后，望远镜恢复了计划中的品质，并且成为天文学研究和推展公共关系最重要的工具。

哈勃的未来依靠后续的维修任务是否成功，维持稳定的几个陀螺仪已经损坏，至2007年，连备用的也已经耗尽，而且另一架用于指向的望远镜功能也在衰减中。陀螺仪必须要以人工进行维修，在2007年1月30日，主要的先进巡天照相机（ACS）也停止工作，在执行人工维修之前，只有超紫外线的频道能够使用。另一方面，如果没有再提升来增加轨道高度，阻力会迫使望远镜在2010年重返大气层。自从2003年航天飞机哥伦比亚不幸事件之后，由于国际太空站和哈勃不在相同的高度上，使得太空人在紧急状况下缺乏安全的避难场所，因而NASA认为以载人太空任务去维修哈勃望远镜是不合情理的危险任务。NASA在重新检讨之后，执行长麦克格里芬在2006年10月31日决定以亚特兰大进行最后一次的哈勃维修任务，任务的时间安排在2008年9月11日，基于安全上的考量，届时将会让发现号在LC-39B发射台上待命，以便在紧急情况时能提供救援。计划中的维修将能让哈勃空间望远镜持续工作至2013年。如果成功了，后继的詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）应该已经发射升空，可以衔接得上任务了。韦伯空间望远镜在许多研究计划上的功能都远超过哈勃，但将只观测红外线，因此在光谱的可见光和紫外线领域内无法取代哈勃的功能。

存在问题

镜片瑕疵

在望远镜发射数星期之后，传回来的图片显示在光学系统上有严重的问题。虽然，第一张图像看起来比地基望远镜的明锐，但望远镜显然没有达到最佳的聚焦状态，获得的最佳图像品质也远低于当初的期望。点源的影像被扩散成超过一弧秒半径的圆，而不是在设计准则中的标准：集中在直径0.1 弧秒之内，有同心圆的点弥漫函数图像。

对图样缺陷的分析显示，问题的根源在主镜的形状被磨错了。镜面边缘太平了一些，与需要的位置差了约2.2微米，但这个差别造成的是灾难性的、严重的球面像差。来自镜面边缘的反射光，不能聚集在与中央的反射光相同的焦点上。

镜子的瑕疵造成的作用是在科学观察的核心观测上，核心像差的PSF要足够的明锐到足以进行高解析的分辨，但对明亮的天体和光谱分析是不受影响的。虽然，在外围损失大片的光因为不能汇聚在焦点上而造成晕像，严重的减损了望远镜观察暗天体或高反差影像的能力。这意味着几乎所有对宇宙学的研究计划都不能执行，因为它们都是非常暗弱的观测对象。美国国家航空航天局和哈勃空间望远镜成为许多笑话的箭靶，并且被认为是大白象（花费大而无用的东西）。

问题的根源

从点源的图像往回追溯，天文学家确定镜面的圆锥常数是1.01324，而不是原先期望的1.00230。通过分析珀金埃尔默的零校正器（精确测量抛光曲面的仪器）和分析在地面测试镜子的干涉图影像，也获得了相同的数值。

由喷射推进实验室主任，亚伦领导的委员会，确定了错误是如何发生的。亚伦委员会发现珀金埃尔默使用的零校正器在装配上发生了错误，它的向场透镜位置偏差了 1.3 毫米。

在抛光镜子的期间，珀金埃尔默使用另外二架零校正器，两者都（正确的）显示镜子有球面像差。这些测试都是为确实消除球面像差而设计的，不顾品管文件的指导，公司认为这二架零校正器的精确度不如主要的设备，而忽略了测试的结果。

委员会指出失败的主因是珀金埃尔默。由于进度表频繁更动造成的损耗和望远镜制造费用的超支，造成了在美国航空暨太空总署和光学公司之间的关系极度的紧张。美国航空暨太空总署发现珀金埃尔默并不认为镜子的制做在他们的业务中是关键性的困难工作，而美国航空暨太空总署也未能在抛光之前善尽本身的职责。在委员会沉痛的批评珀金埃尔默在管理上的不当与缺失的同时，美国航空暨太空总署也被非议未善尽品管的责任，与不该只依赖唯一一架仪器的测试结果。

解决方案

在望远镜的设计中原本就规划了维修的任务，所以天文学家立刻就开始寻找可以在1993年，预定进行第一次维修任务时解决问题的方案。让柯达再为哈勃制作备用镜在轨道上进行更换太昂贵且耗费时间，临时将望远镜带回地面上修理也不可能。相反，镜片错误的形状已经被精确的测量出来，因此可以设计一个有相同的球面像差，但功效相反的光学系统来抵消错误。也就是在第一次的维修任务中为哈勃配上一副能改正球面像差的眼镜。

由于原本仪器的设计方式，必须要两套不同的校正仪器。广域和行星照相机的设计包括转动的镜片和直接进入两架照相机的8片独立CCD芯片的光线，可以用一个反球面像差的镜片完全的消除掉它们表面上的主要变形。修正镜被固定在替换的第二代广域和行星照相机内（由于进度和预算的压力，只修正4片CCD而不是8片）。但是，其他的仪器就缺乏任何可以安置的中间表面，因此必须要一个外加的修正装置。

COSTAR

设计用来改正球面像差的仪器称为“空间望远镜光轴补偿校正光学”（COSTAR），基本上包含两个在光路上的镜子，其中一个将球面像差校正过来，光线被聚焦给暗天体照相机、暗天体光谱仪和高达德高解析摄谱仪。为了提供COSTAR在望远镜内所需要的位置，必须移除其中一件仪器，天文学家的选择是牺牲高速光度计。

在哈勃任务的前三年期间，在光学系统被修正到合适之前，望远镜依然执行了大量的观测。光谱的观测未受到球面像差的影响，但是许多暗弱天体的观测因为望远镜的表现不佳而被取消或延后。尽管受到了挫折，乐观的天文学家在这三年内熟练的运用影像处理技术，例如反折绩（影像重叠）得到许多科学上的进展。

软件故障

2021年3月7日。哈勃太空望远镜由于一个软件故障导致暂停运行；3月12日，望远镜已经部分恢复工作，但仍有故障没有排除。

NASA 表示，哈勃太空望远镜已经完成了恢复运行以来的首次科学观测，使用宇宙光谱仪绘制了一个活动星系内核的气体流动图。但是第三号广视场相机（WFC3）仍旧处于暂停状态，研究人员发现了一个低电压问题，这导致该相机无法启动。

价值意义

哈勃望远镜于1990年发射，20多年来，一直在源源不断地将美丽的宇宙图像传回地球。

哈勃太空望远镜升空27年以来，取得了许多突破性发现，不断带给人们惊喜，让我们有幸能触碰亿万光年外的神秘。

截至2015年3月，哈勃太空望远镜已经环绕地球飞行25年，它捕捉到的照片正从根本上改变着我们对宇宙的认识。

截至2009年，自美国“哈勃”太空望远镜1990年发射升空以来，共有20多个国家的2000多名科学家利用这只“太空眼”进行了11万多次天文观测，并在分析观测数据的基础上撰写1346篇论文。

设备评价

哈勃太空望远镜耗资达21亿美元，从初步构想的提出、设计到建造完成，时间跨度达40多年。

【055、近代科学家对于“宇宙岛”的争论被哈勃画上了句号】

2018-03-21 由宇宙小百科發表于科学

1924年2月的第一个星期，美国天文学家哈勃给仙女座星云里的一颗亮星拍摄了一系列照片。照片显示这颗星的光度在迅速增大，这是一颗造父变星。哈勃计算出这颗星及其所在的星云距离地球达90万光年，远超过银河系的直径。仙女座星云其实是银河系外巨大的天体系统——河外星系。人类对宇宙大小的认识再次被拓宽了。

宇宙岛猜想

哈勃的发现，给持续多年的关于旋涡星云是银河系内天体还是银河系外的“宇宙岛”的争论画上了一个圆满的句号。

所谓“宇宙岛”，就是将宇宙视为大海，银河系和其他类似天体系统则视为大海中的岛屿。16世纪末，意大利思想家布鲁诺推测恒星都是距我们极其遥远的太阳，进而提出关于恒星世界结构的猜想。18世纪，人们在夜晚的天空中发现了边缘模糊的天体，最初称为星云。旋涡星云成为最早的研究对象。赖特和康德曾提出，旋涡星云可能是同我们银河系—样的恒星系统。

“宇宙岛”这个名词最早出现在德国博物学家洪堡1850年出版的著作《宇宙》第三卷中。因为它形象地表达了星系在宇宙中的分布状况，后来被世人广泛采用。“恒星宇宙”和“恒星岛”等名称都是“宇宙岛”的同义语。宇宙岛假说的渊源则更早。1755年，德国哲学家康德在《自然通史和天体论》一书中发展了赖特的思想，明确提出“广大无边的宇宙”之中有“数星无限的世界和星系”。

这一思想就是著名的“宇宙岛假说”。这个认识与今人对宇宙的认识十分接近。但当时人们把河内星云（即银河内星云）和河外星云（即河外星系）都当做星系，而且对银河系本身的大小和形状也缺乏正确的认识，因此，宇宙岛假说在随后的170年时间里几经沉浮，并未获得天文学家的公认。

宇宙岛大论争

20世纪初，美国著名天文学家沙普利通过研究球状星团，对银河系结构和尺度的推算做出了重大突破。

但他一直反对“宇宙岛”的说法，认为这些旋涡星云应该是银河系内的气体星云。而以柯蒂斯为代表另一派天文学家则不同意沙普利的看法。柯蒂斯的证据，是他发现有些星云里的新星极其暗弱，说明距离十分遥远，不像是银河系内的天体。他的另一个证据是，在仙女座星云中发现的新星数皇比银河系其他部分新星的总和还要多。他质疑道：“为何在这个小范围的部分区域中，新星会比银河系其他的部分更多？”由此，他推断仙女座星云是一个独立的星系。

为了解决这两种在宇宙尺度上的矛盾说法，1920年4月，美国国家科学院在华盛顿召开了“宇宙的尺度”辩论会。会上，沙普利和柯蒂斯两人就银河系的大小和旋涡星云与银河系的位置关系展开了论战。这就是天文学史上有名的“沙普利—柯蒂斯大论争”。二人分别就各自的观点进行了半个小时的阐述。由于柯蒂斯的口才更好，当时多数人认为他在这场争论中略占上风，但辩论的双方都无法彻底说服对方。

律师转行，一锤定音

为“沙普利—柯蒂斯大论争”下达“终审判决”的是一个从法律专业转行天文的年轻人，他叫埃德温·哈勃。

哈勃1889年出生于密苏里州，他擅长体育，少年时曾刷新该州跳高纪录。在芝加哥大学读本科期间，哈勃受天文学家海耳启发，开始对天文学产生兴趣。后来他到牛津大学攻读法律硕士学位，之后开业当了律师。但星空总在召唤着他，一年后，他就投奔叶凯士天文台攻读天文学博士学位。毕业后，他进入海耳创建的威尔逊山天文台，致力于旋涡星云的观测与研究。

早期的小型望远镜拍摄出的星云照片模糊不清，难以从中分辨出细节，而大口径望远镜则可以做到这一点。威尔逊山天文台有当时世界上最大口径的2.54米反射望远镜。1923-1924年，哈勃用这台望远镜拍摄了仙女座大星云和三角座旋涡星云的照片，并从这些星云暗淡的边缘解析出一颗颗独立的恒星。哈勃发现，这些恒星有不少都是造父变星。

通过分析这些造父变星的亮度变化，哈勃根据周光关系（指造父变星具有的光变周期和绝对星等之间的关系），确定这些造父变星和它们所在的星云距离地球大约九十万光年，远超银河系的直径，因此断定它们一定位于银河系外。

1924年底，美国天文学会会议正式公布了哈勃的这一发现。虽然哈勃本人并未出席这次会议，但当他的论文被宣读完毕，在场的所有天文学家都意识到沙普利和柯蒂斯关于“宇宙岛”的争论就此可以终结了。

1925年，哈勃又用造父变星测距法测定了人马座星云NGC6822与我们的距离，证实该旋涡星云其实也是一个河外星系。多年来，天文学家们关于旋涡星云是近距天体还是银河系之外的宇宙岛的争论彻底结束，人类认识的宇宙的尺度从一个宇宙岛（银河系）一下子扩大到无数个宇宙岛（河外星系），从而揭开了探索宇宙结构的新篇章。

人马座星云NGC6822

鉴于哈勃为20世纪天文学的进步做出的巨大贡献，他被世人尊为一代天文宗师。在他丰硕的成果中，有两项最为重要的贡献：一是确认星系是与银河系相当的恒星系统，开创了星系天文学，建立了大尺度宇宙结构的新概念；二是发现星系的红移—距离关系，催生了现代宇宙学。为了纪念这位伟大的天文学家，人类第一台太空望远镜就以哈勃的名字命名。

【056、距离地球最近的星团正在解体】

2021-04-05 董纲

星团是天空中有趣的居民。它们在大小、距离和恒星数量上各不相同，但几乎所有的星星都看起来很壮观。他们中的大多数都在被撕裂的过程中。Hyades星团的情况就是如此，它是离地球最近的星团，距离地球只有153光年。问题是，有些东西造成的破坏比我们想象的要大得多考虑到周围空间的质量和能量。现在，来自欧洲航天局的一组科学家已经有了一个理论，可以解释这次破坏的原因——一个神秘的暗物质亚光晕。

这一新的理论是从欧洲航天局的恒星测绘卫星盖亚(GAIA)收集到的数据中延伸出来的。盖亚团队希望看到所谓的“潮汐尾”，当星团在银河系中移动时，它尾随并引领星团。当一些恒星被逼到星团的外边缘，然后被星系自身的万有引力所牵引时，这些尾巴就形成了。在它们穿过星系的旅程中，一些恒星被向前推，而另一些恒星则被拉得更远。

盖亚的研究小组在观测时确实发现了Hyades星系团两侧的潮汐尾。然而，它们非常长——横跨银河系数千光年，每一个都拥有数千颗恒星。由于盖亚的数据和欧洲航天局研究员Tereza Jerabkova博士和她的同事们开发的计算机模型，完整地观察它们才成为可能。

与之前绘制卫星云的潮汐尾相比，这个模型有几个额外的优势。如果没有这个模型，几亿年前星团留下的数千颗恒星就不会被包括在彗尾中，因为它们的轨道在那段时间发生了变化。但在这些数据中还有一些更有趣的东西是模型未能预测到的。

在潮汐尾巴上似乎有巨大的洞，那里完全没有星星。编写良好的模拟程序的好处之一是，可以迅速使它们适应新数据，而Jerabkova博士正是这么做的。为了解释失踪的恒星，她改变了参数，意识到一个质量为1000万太阳质量的物体的存在，可能导致了我们在潮汐尾图中看到的破坏。只是在失踪的恒星附近没有任何这么大的物体。

意识到他们看不到任何物体，研究人员转向他们实际上看不到的东西——暗物质。长期以来，科学家们一直在建立关于暗物质亚晕的理论。亚晕是指在整个星系中发挥引力作用的不可见的暗物质簇。但到目前为止，还没有人看到过它们的行动。

如果欧洲航天局研究小组的模型是正确的，亚光晕可能是Hyades的潮汐尾端中断的原因。虽然这将是一个令人兴奋的新证据，证明这种未被充分研究的大质量结构的存在，但还远不能确定它们是Hyades破坏的唯一原因。一如既往，需要更多的数据，盖亚仍在耐心地收集10亿多颗恒星的数据。也许下一轮的数据会让我们对这个壮观的星团究竟发生了什么有更多的了解。

【057、哈勃太空望远镜30周岁纪念——给自己的生日礼物】

BBC 2020年4月27日

哈勃天文万望远镜（Hubble）30年前的4月25日诞生。

作为天文望远镜家族的老前辈，哈勃的生日可以算重要日子。它给自己的庆生礼物是发回一组璀璨的星图，再次证明：宝刀不老。

这是我们所处的银河系附近一处星云，离地球大约16.3万光年。

体积较大的那团叫NGC 2014，较小的那团叫 NGC 2020。不过，天文学家更愿意把这张图称为“宇宙珊瑚礁”，因为长得像。

即使已经30周岁，哈勃还不准备退休。

从1990年升空，进入绕地球周转轨道到现在，哈勃经历了数次大大小小的维修和升级更新，它为地球人提供的宇宙星际图片一直在刷新人类的宇宙观。

即使已经30周岁，哈勃还不准备退休。

美国宇航局（NASA）和欧洲太空署（ESA）共同管理运营哈勃所在的天文台。双方都表示哈勃将继续工作。

2019年，依据哈勃提供的图片发表的论文将近1000篇。

哈勃25周岁的生日礼物：发回一个叫做 Westerlund 2 的星团图片

哈勃的健康状况当然时刻在工程师们的密切关注之下。它是由若干系统组成的，目前关键的二个成像仪和二个光谱仪都在全力工作。

2009年，宇航员曾前往哈勃，为它更换了六个陀螺仪。其中三个后来停摆，但NASA说另外三个运作正常。

陀螺仪根据感测和维持方向，有导航、定位功能。

科学家们相信2020年哈勃完全可以继续工作。

它的继任，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）预定2021年发射升空。不过，说是继任，实际上不是接替，而更像是取长补短，携手共进。

哈勃和JWST很可能时不时会共同执行观测任务，为地球传来更完整、更全面的图像。

哈勃的贡献毋庸置疑，说它是“发现机”也实至名归。它开始服役前，我们不知道宇宙的年龄究竟是100亿年还是200亿年。是哈勃的星图帮助天文学家缩小了研究范围，提高了计算的精确度，所以现在教科书上写着，宇宙的年龄是138亿年。

宇宙在不断扩张，而且速度在不断加快，这个发现曾获诺贝尔奖，而哈勃就在其中扮演了关键角色——提供了星系中存在黑洞的证据。

为了拍到这样的超深空星图，哈勃必须连日盯着同一片天际——哈勃上天前，科学家们对太阳系外的行星一无所知，而现在哈勃在研究这些行星的环境和特征。

而且，即便是今天，哈勃超深空能力仍无与伦比 — 它可以一连几天盯着同一片天空，捕捉遥远的、微弱的星系。

也许只有JWST才具备更深远的探索能力。

哈勃经典作品之一：面纱星云，是恒星爆炸后碎片形成的星云

1990年4月25日，发现号航天飞机把哈勃太空望远镜送到地球上方612公里处的运行轨道。凯瑟琳·萨利文（Kathryn Sullivan）是飞船上的宇航员之一。哈勃对人类科学进步的贡献毋庸置疑，更令她感概和意外的是哈勃在大众文化中的地位。现在人们已经对它耳熟能详。

一个原因是互联网的普及，她说，使得哈勃的作品可以非常便捷地展示在人们眼前。

【058、哈勃太空望远镜的5大重要发现，哈勃升空前的天文观测有多难】

2020-04-26 姿势分子

哈勃太空望远镜，是人类天文观测史上的一道分水岭。自从哈勃太空望远镜升空，我们就见识到了数千年来都不曾看到过的宇宙。

在此之前，人类能够观测到的宇宙范围只有70亿光年。而哈勃通过无与伦比的观测能力，将人类的视野扩展到130亿光年以外。在哈勃之前，人类看到的宇宙图片，还都是黑白照片；而哈勃通过它的相机、光谱仪、多波长滤光片和地面望远镜所不具备的高稳定性，向我们展示了五彩缤纷的宇宙。

哈勃太空望远镜的贡献，远不止这些。今天，咱们来盘点一下哈勃太空望远镜的5大重要发现。

宇宙的年龄

由于光速是有限的，所以宇宙天体发出的光需要经过漫长的岁月才能抵达地球。人类发明了一种独特的距离单位——光年，用光在真空中传播一年走过的距离来定义。这个完美的定义方式告诉我们：一颗天体距离我们有多少光年，我们看到的它们的模样就是多少年前的样子。

在哈勃太空望远镜升空之前，我们对于宇宙形成的时间有着极大的不确定性。而哈勃望远镜，给了我们答案。

大约在100年前，美国天文学家埃德温·哈勃（哈勃望远镜就是以他的名字来命名）利用加州威尔逊山的100英寸望远镜，证明了银河系以外的星系存在。他还告诉我们：宇宙正在膨胀，越远的星系远离我们的速度就越快。

通过反演我们推测，宇宙的诞生本来就是一次大爆炸，从一个奇点爆炸后不断膨胀，形成了今天的宇宙。而遥远星系的距离和退行速度，可以告诉我们宇宙的年龄到底是多少。

计算遥远星系的距离有多种，比如造父变星的方法、Ia型超新星的方法、或者是通过红移值来计算。这里有很多数据是地基望远镜所无法触及的，而哈勃太空望远镜给了我们这样的机会。

天文学家利用哈勃太空望远镜进行了大量的观测，并且辅以地基望远镜的一些数据，最终得出结论：宇宙形成于大约138亿年前，误差在3%以内。

宇宙膨胀速度

知道宇宙是怎么来的，我们就想知道宇宙是怎么没的。未来宇宙会发展成什么样？它有着怎样的归宿呢？这一切的一切，都取决于它以多快的速度进行膨胀，以及膨胀的趋势。如果宇宙在加速膨胀，那么宇宙可能最终归于沉寂；如果宇宙在减速膨胀，那么未来可能会重新收缩回一个奇点。

20世纪90年代末，由Saul Perlmutter和Brian Schmidt领导的两个研究小组进行了一场友好但紧张的“竞赛”，他们的竞赛内容就是通过刚才提到的Ia型超新星确定天体的距离，从而判断宇宙是以怎样的速度和趋势进行膨胀。如果Ia型超新星比理论值更亮一些，那就证明宇宙的膨胀速度是在变慢的。

不过，正如他们在使用地面望远镜时发现的结果，遥远星系中的Ia型超新星比预期的要暗淡得多，这意味着它们比预期的更远。结论很明显：我们的宇宙正处于加速膨胀的状态。

Brian Schmidt团队接下来的观测表明：宇宙在其生命的最初80亿年左右的时间里，确实在减速膨胀。不过，随着宇宙的尺寸越来越大，宇宙物质的密度越来越低，引力作用越来越弱，而暗能量开始占据主导力量，最终导致宇宙重新开始加速膨胀。

宇宙中有多少星系

1995年底，时任空间望远镜科学研究所所长的罗伯特-威廉姆斯利用他自由支配的观测时间，将哈勃太空望远镜对准了夜空中一片空旷的区域。这片区域不是真的空旷，只是银河系的恒星分布比较少，而遥远的星系非常多。通过哈勃望远镜，他观测到了大量的遥远星系，同时又减少了银河系恒星的干扰，进行了一次完美的观测和拍摄。

最终，342张图像被合并成一张令人瞠目结舌的照片——哈勃深空场。天文学家们被惊呆了：那片看起来只有米粒办大小的宇宙空间，竟然隐藏着1500多个星系，而且全都是一百亿光年以外的星系，这意味着我们看到的是一百多亿年前的宇宙。

哈勃深空场这样的照片，生动地为我们展示了宇宙最遥远的历史。天文学家们通过这张照片意识到，在宇宙大爆炸后大约5亿年的时候，"就已经出现了非常高的恒星形成率，然后这种恒星形成率在大约90-100亿年前达到了一个峰值，"NASA天文学家利维奥说，"实际上此后一直在下降。"

而根据2012年的哈勃极端深场照片，天文学家们推测：我们的宇宙中拥有着大约20000亿个星系。这些庞大的恒星集群，构成了今天的宇宙。

超大质量黑洞的现身

我们现在知道，宇宙中充满了超大质量黑洞。它们统治着自己所在的星系，拥有着无与伦比的超强引力。但是，在哈勃升空的时候，天文学家对于黑洞的认知还是非常有限的。有些人推测：除了恒星级黑洞之外，宇宙中还有质量达到太阳几百万甚至几百亿倍的恐怖怪物。但是，限于观测能力，始终没有人能够证明这个猜想。

哈勃拍摄的M87，观测数据显示，该星系核心区域的气体以大约每小时120万英里的速度高速旋转。根据这个数据和牛顿定律，就可以计算出其中的天体质量为太阳的30亿倍。

1993年12月，在哈勃望远镜的巨大缺陷被修复的六个月后，哈勃天文学家公布了对距离地球约5000万光年的一个活跃星系——M87——核心的开创性观测。利用暗天体照相机，哈勃从M87核心处快速旋转的气体盘周围五个位置捕捉到了光，从而发现了其中的秘密——在这个星系的核心，拥有着一个质量在太阳30亿倍左右的恐怖天体！如此狭窄的空间拥有如此高的质量，超大质量黑洞是唯一可能的答案。

从此，人类确定了宇宙中不止有恒星级黑洞，还有恐怖的超大质量黑洞。它们质量最少也有太阳的100万倍，最大的甚至达到了太阳质量的660亿倍。而这个M87超大质量黑洞，也正是人类历史上拍摄到的第一张黑洞照片的主角。

这一观测结果被誉为超大质量黑洞存在的 "教科书式"证明，接下来越来越多的超大质量黑洞被发现。它们有一些形成于宇宙的最早期，隐藏着宇宙形成的秘密。科学家们还需要进行更多的观测，才能了解这些神秘的天体。

拉近行星的距离

除了这些庞大的天体之外，哈勃望远镜也会“接接地气”，拍摄一些“比较小”的天体，比如行星。

1994年，当哈勃太空望远镜的最大漏洞刚刚被修复，太阳系就上演了最惊险的一幕——彗木相撞。所谓赶得早不如赶得巧，刚刚恢复实力的哈勃马上把目光对准了木星，见证了这百年不遇的奇观。

同时，哈勃太空望远镜也会不定期地观测金星的云层和火星上的沙尘暴，研究木星和土星的汹涌的恐怖气旋、行星环和极光，还会跟踪天王星和海王星的卫星系统，并且在新视野号探测器抵达之前帮助天文学家观测冥王星。

在太阳系内观测行星还不算，2008年11月的时候，哈勃太空望远镜还对一颗系外行星——北落师门b进行了成像。

北落师门位于南鱼座，距离地球大约25光年。2008年的时候，哈勃太空望远镜对它进行了观测，发现了它附近的奇观。很多人联想到了电影《指环王》，于是给它起了个绰号——索伦之眼。当时天文学家推测，那里应该有一颗行星，并命名为北落师门b。

不过，前几天的时候，天文学家宣布：北落师门b可能只是一个误会，从2014年开始就观测不到了，由此推测原本认为是北落师门b的天体可能是两颗小行星碰撞后形成的尘埃云。不过，对于天文学家来说，哈勃望远镜的这次观测仍然有着重要的意义，对我们研究太阳系和其他恒星系统的演化有着巨大的帮助。

【059、哈勃太空望远镜的宇宙深场图片，带你看看宇宙有多么浩渺】

侃有声有色 2020-07-23

哈勃太空望远镜是世界上最著名的望远镜之一，在太空中已经服役了快30年了，依然在工作中，拍摄大量极有价值的宇宙图片给我们。

在哈勃传回的图片中，不仅有行星、恒星、星云、星系、还有大片的宇宙区域。其中，最令人震撼的，就是哈勃深场图片了。

哈勃深场，全称为哈勃深空视场，是哈勃太空望远镜将人类肉眼视野里一块极小的宇宙区域极限放大，观测到最深处的宇宙景象。

在2003-2004年，哈勃太空望远镜首次拍摄了深场景象，震惊了全世界。这张图片全名叫做Hubble Ultra Deep Field，中文译作哈勃超级深空视场。

这张照片的拍摄，是非常不容易的。哈勃太空望远镜为此利用了400个公转周期，800次曝光（曝光时间累积达11.3天），才完成了这张图片。

这张图片的景象是位于赤经3h 32m 40.0s，赤纬-27°47’ 29"（J2000）天炉座的一小片天区，面积为3平方角分，简单来说，只有全天空1/12700000分之一的面积。

不过，如此“渺小”的区域，却包含着大量的信息。

在这张图片里，只有极少的银河系恒星恰好“抢镜”，其余的每一个光点，都是一个星系。这张图片里共有近10000个星系，它们有的大有的小，可能每一个都包含上千亿颗恒星。它们穿越几十甚至几百亿光年的遥远距离，呈现在哈勃太空望远镜这样的先进设备里，竟然还只有一个光点那么大。

天文学家指出，所谓的哈勃深场，真的非常非常“深”，其中16个星系距离我们都有129亿光年，甚至还有5个131亿光年以外的星系。由于光速的限制我们可以知道，我们看到的它们的景象其实也是来自于129-131亿年前的景象。也就是说，它们不仅位于宇宙最深处，其实也是宇宙最古老的星系了。

2012年，NASA与欧洲空间局合作，通过高级巡天相机和广角相机两个高精尖的摄像头共计200万秒的曝光时间，拍摄了一张更细致的哈勃极端深场。

哈勃极端深场的视觉区域和满月对比。

在这张图片里，哈勃太空望远镜向我们展示了更古老的星系，把人类的视野带回到了132亿年前。这些星系的光在真空中穿越了132亿年，终于映入人类的眼帘。

科学家观测显示，这个时候的宇宙中充满了比较小的星系，它们会碰撞、合并，形成更大的星系。那个时候，恒星也非常活跃，包含着大量的蓝巨星。

2019年5月16日，NASA又公布了一张哈勃遗产场图。这张图片和深空场图有一点不一样，它是总结了16年来的共计7500观测图像，拼接成了这张巨大的图片。这张图片覆盖的区域比较大，大约是地球上看到的满月大小的区域。因此，它所涵盖的星系也比较多。NASA的科学家介绍，这一张场图中共包含了26.5万个星系，其中最古老的可能已经有133亿岁了。

图片中最暗淡和最远的星系的亮度只有人眼所能观察到的亮度的100亿分之一。

未来，NASA还计划发射更加先进的詹姆斯·韦伯望远镜，携带更加先进的设备，观测更深的宇宙，甚至可能看到135亿年前的宇宙。

以人类目前的科技，如此浩渺的宇宙只能通过望远镜去探索。虽然看着很过瘾，但是终究不是亲眼所见。什么时候人类能够亲眼看看深处的宇宙，那将是更壮观的一种场面吧！

【060、绝美宇宙！哈勃望远镜为梅西耶天体拍出12幅新图】

2020-05-27

法国天文学家查尔斯·梅西耶（Charles Messier，1730-1817）对彗星非常着迷，他穷尽一生利用小型折射望远镜在夜空中寻找新的访客。不过，梅西耶在观测过程中也发现了很多其他怪异的天体——它们模糊不清，看上去是由光线组成的静止漩涡——他在一份星表中记录了100多个这样的天体，即所谓的“梅西耶天体”。

我们现在知道，梅西耶天体是星系、星云和星团这些众星云集的巨大星体结构，而先进的现代望远镜得以把它们迷人的轮廓详尽地展现在我们面前，这是当初梅西耶口径4英寸的仪器所做不到的。哈勃太空望远镜堪称现代观测工具的翘楚：自1990年发射升空以来，哈勃一直稳定地拍摄各个已知的梅西耶天体的壮观图像，以此为梅西耶星表创建可视化的图集。

哈勃太空望远镜本月发布12幅新图像，迄今累计正式观测的梅西耶天体已经达到93个（总数为110个）。从梅西耶制作星表到哈勃望远镜为其拍摄图集已经有200多年的时间，现在敬请欣赏这个壮观图集的最新作品。

M58

M58，这是一个距离我们6,200万光年的棒旋星系，也是距离地球最远的梅西耶天体。

M59

M59在这幅图像的左上方闪耀着明亮的光芒，它是一个巨型的椭圆星系，距离地球6,000万光年。

M62

美国宇航局称，M62是一个位于银河系中心附近的古老球状星团，拥有大约120亿年的历史，它被认为是银河系中最“不规则”的星系团之一。

M75

M75拥有40万颗恒星，据信有130亿年的历史，几乎跟宇宙本身一样古老。它距离地球67,500光年。

M86

M86是处女座星团的一部分，距离地球大约有5,200万光年。不过，跟处女座星团的其他成员不同，它正朝着银河系的方向移动。

M88

M88是一个拥有大约4,000亿颗恒星的螺旋星系，它距银河系约4,700万光年，而且还在不断拉大距离。

M89

上图右上方的M89是一个椭圆星系，梅西耶于1781年最先发现了它。我们可以看到，M89的亮度让图像中心位置的另一个星系相形见绌。

M90

这幅壮观的图像展示了巨型螺旋星系M90的庞大范围，其中估计有1万亿颗恒星。

M95

M95也是一个棒旋星系，它距离我们3,300万光年。M95最出名的是其充满活力的恒星形成区以及明亮的年轻恒星。

M98

M98是又一个包含1万亿颗恒星的巨型星系，由于哈勃望远镜的相机设置问题，该星系在上图中显得有些模糊。

M108

M108是一个距离我们4,600万光年的螺旋星系，由于其核心所处的平面相对平坦，它也被称为“冲浪板星系”。

M110

最后一个重头戏，M110是一个椭圆星系，它位于上图的右下角。这是一个拥有大约100亿颗恒星的矮星系，但我们仍然能够看到它，因为它距离地球只有大约269万光年，这从星系尺度来看已经算是近邻了。

哈勃望远镜拍摄的这些惊人新图像表明，我们在观测宇宙方面仅仅触及到皮毛，而无论什么时候，拍摄到浩瀚太空的这些独特画面都能激发人们的敬畏和好奇心。

【061、科学家：每2600万年地球生命周期性灭绝，现还有1500万年】

2017-05-08 趣味探索

远古时代彗星和小行星群曾多次撞击地球，造成地球上生命多次面临灭绝，科学家迈克尔经过多年的对陨石坑的年龄与生命灭绝灾难进行了探索和研究，终于发现了一个可怕事实，地球每隔2600万年就会有一次大规模彗星群撞击地球灾难来临。

灾难的来临会让地球上大规模物种的灭绝，曾经包括恐龙和人类的灭绝，只有少数物种得以幸存，全球生态学家卡尔代拉也称，地球生命灭绝灾难也可能存在着周期性，这似乎无法避免，但我们可以在灾难到来之前做好防御工作。

为什么彗星撞地球存在着周期性呢？从天体运行的角度来分析，太阳系跟所有天体一样运动是一种常态，月亮围绕着地球公转，地球围着太阳公转，而太阳系又围绕着银河系中巨大黑洞公转，科学家通过多年对宇宙探索和研究经验推测，银河系中遥远的奥尔特星云存在着巨大引力，奥尔特星云是一个特大的天体集群，我们知道太阳系围绕银河系中心公转周期为2600万年，每当太阳系到达奥尔物星云附近时，奥尔特星云巨大引力让太阳系外围的许多彗星和小行星脱离正常轨道，朝太阳系内侧的行星移动，金星、地球、火星、及水星都是撞击目标，最终酿成地球巨大灾难。

科学家指出最近一次彗星撞击地球发生在1100万年前，当时地球上有大量哺乳类动物被灭绝，1500万年后彗星将会再次光临我们的地球。那时我们人类的科技会进步到什么地步呢？也许我们早已离开太阳系。

【062、科学家发现，6000多年前的“飞行器”，或能随意穿梭宇宙太空】

2021-03-18 科学蓝

世界四大文明古国，每一个国家都是充满着古代文明智慧的国度。相比于中国而言，其他三个国家都已经断流了，可是，古人所创造出的古代文明的智慧，却是现代人可以去借鉴的。科学家们在古印度发现6000年的飞行器，甚至如果可以制造出来，能够随意的穿梭地球之外，这究竟是怎么回事呢？

古印度的很多古老的典籍和一些壁画当中，经常都能够看到法老古代文明，搭乘宇宙飞船，或者是太空战车的等等一些画面。这不得不让人们思考，也许传说中的UFO就是古代文明的战车。这种想法是具有很大的可行性的，如果将古代文明画面当中的神的战车，和UFO相连。其实多神教所谓的神仿佛就是UFO，就是外星人。

科学家们在翻阅古印度典籍当中，找到了关于飞行器的制作方式，而从古籍当中所找到的飞行器的制作方式，和材料都是具有很大的可制造性的。如果科学家们真的通过古籍将飞行器的制造显现出来，那么很显然是绝对可以达到高于如今飞机飞行的速度的。

其实在印度的古老典籍当中，很明显能够感受到，早在6000年之前就已经有着飞行器的诞生，和古老的 UFO的出现了。从这种角度上来看，6000多年前的飞行器，就可以随意的穿梭地球和宇宙。不过这也只是停留在科学家们的自我幻想，和自我猜测之中，究竟6000多年前的飞行器，是否是真实的制造出来，是否能够穿越地球和宇宙，还是有待商榷的。

不过换句话来说，如今人类的文明等级，已经足够可以制造一些飞行器了，只是像外星人画面当中的椭圆形的飞行器，比较的难制造。可是如果那些外星文明的飞行器，创造出外星文明的史前文明真的是存在的，它们的消失又有着怎样的原因呢？

【063、科学家发现24颗超宜居行星，比地球更适合生命生存】

2020年10月09日

近期，美国和德国研究团队在《天体生物学》杂志上发表文章，详细介绍了24颗距离地球超过100光年的“超宜居”星球。其中一些星球比地球更古老、稍微大一些、略温暖些、可能更湿润。它们围绕旋转的恒星寿命比太阳长且变化更慢，生命体因而可能更容易在这些星球生长。“超宜居”判断标准包括行星年龄、质量、体积、表面温度、是否有水、与恒星距离等。他们根据这些标准最终从4500颗已知地外行星中筛选出24颗“超宜居”行星。一般能满足4个条件，意味着生命体可能在那里生活得比在地球更舒适。此外，所谓宜居，并不意味着这些星球上一定拥有生命体，仅表示它们的条件有助于生命体生长。

《科学家绘制出完美“超宜居行星”轮廓》（2020-10-13 科技日报）报道：

据美国趣味科学网站近日报道，美国和德国科学家的最新研究表明，太阳系外可能有24颗行星比地球更宜居。这些行星比地球更“年老”、更温暖湿润、“块头”也更大一点，其中一些行星可能是寻找外星生命的绝佳场所。

这项研究由华盛顿州立大学的德克·舒尔策-马库奇教授牵头，他与马克斯·普朗克太阳系研究所和维拉诺瓦大学天文学家合作，做出了最新发现。

在天文学家迄今已发现的太阳系外行星中，大多数并不利于生命生存，但在恒星宜居带内，也存在许多行星或许适合生命繁衍生息。宜居带指行星与恒星间的距离恰到好处，使其表面温度对我们所熟知的生命而言不冷不热。马库奇团队的目标是找出这些最有潜力的“超级宜居”系外行星，它们不仅位于恒星的宜居带，还拥有其他特征，可能比地球更宜居。

经过分析，研究人员绘制出了完美“超宜居行星”的轮廓：该行星将围绕比太阳（黄矮星）略冷的K矮星运行、约50亿—80亿岁、比地球大10%、平均温度比地球高5℃、大气中氧气的含量介于25%—30%之间，陆地分散且水源丰沛，还拥有板块构造或类似的地质过程，以便回收矿物质和营养物质，并创造出多样的栖息地和地形。此外，该行星卫星的大小为其自身的1%—10%，且在适当距离绕其运转。

他们据此标准鉴定出24颗天体，其中2颗系外行星是Kepler 1126b和Kepler 69c、9颗围绕适当类型的恒星运行、16颗年龄合适、5颗温度合适，只有KOI 5715.01满足上述所有条件，但其表面温度取决于其大气中温室效应的强度。

研究人员称，鉴于这24颗行星距地球都超过100光年，即使借助迄今最强大的望远镜，有些现在也无法研究，但找出使一颗行星成为“超宜居行星”的原因很重要，因为科学家很可能在100光年内发现其中一颗行星。果真如此的话，那颗行星应该是我们发现宇宙中是否还存在其他生命的首选。

研究人员认为，不能仅以地球的宜居条件为标准寻找宜居星球。马库奇表示：“我们必须专注于寻找那些最有希望使复杂生命繁衍生息的行星，因为可能存在比地球更适合生命生存的行星。”

《银河系中或有3亿多颗宜居行星》（2020-11-16 科技日报）报道：

10月29日，据国外媒体报道，一项根据开普勒太空望远镜数据进行的新研究，估算出在我们的银河系中可能有多达3亿颗潜在的宜居行星。它们中有些可能离我们非常近，有些可能离太阳不到30光年。这项研究成果发表于《天文学杂志》，是由来自美国国家航空航天局、搜寻地外文明计划（SETI）研究所和世界各地其他科学家合作完成的。

“这是第一次把所有的零散信息放在一起，为银河系中可能适合居住的行星数量提供可靠的测量。”论文作者之一、搜寻地外文明计划研究所系外行星研究员、开普勒科学办公室主任杰夫·考夫林说，“这是德雷克方程的一个关键因素，可用来估计可能与我们接触的地外文明数量。在探索宇宙中地外文明的漫长道路上，我们又近了一步。”

德雷克方程详细地说明了在估计银河系中可能被探测到的技术先进文明的潜在数量时所要考虑的因素。德雷克方程也经常被认为是天体生物学的“路标”，对搜索地外文明的研究提供了帮助。

为了做出合理的估算，研究人员把目光瞄向与地球大小相似的岩质系外行星。他们还计算了所谓的类太阳恒星，这些恒星与我们的太阳年龄相仿，温度也大致相同。此外，研究人员还计算了行星是否具备支持液态水的必要条件。

之前对于银河系中潜在宜居系外行星数量的估算，很大程度上是基于该行星与寄主星的距离。然而在此次最新研究中，研究人员还考虑了行星能够受到多少光照。为了实现这一研究目标，研究团队不仅利用了开普勒太空望远镜的数据，还引入了欧洲航天局和“盖亚”（Gaia）卫星中关于行星发出多少能量的数据。

正是由于多项数据的引入，研究结果能够更好地反映银河系中恒星、太阳系和系外行星的多样性。

“了解到行星多样性是一个很普遍的现象，这对于即将到来的系外行星搜寻任务具有重要价值。”论文作者之一、凌日系外行星勘测卫星（TESS）团队成员米歇尔·国元说道，“这类研究结果能够提高在类太阳恒星周围寻找潜在宜居行星的可能性。”

研究人员表示，未来还需要更多的研究，以便了解行星的大气层对其液态水的留存能够起到什么作用。在此次研究中，研究人员在大气层对液态水的影响程度方面，采取了保守的估算。

截至2018年，已停止数据收集的开普勒太空望远镜已经确认了2800多颗系外行星，还有数千颗候选行星有待确认。到目前为止，研究人员已经在开普勒太空望远镜的数据中发现了数百颗位于恒星宜居带内的行星，找到全部3亿颗宜居行星将是一场漫长的旅途。

【064、科学家发现120亿年前“宇宙网” 数十亿矮星系现踪】

科学网2021年3月19日电

据“中央社”18日报道，科学家透过模型探索约120亿年前宇宙初期的样貌，首次看到氢气光亮丝线构成的“宇宙网”。不仅于此，他们还发现宇宙网的亮光，来自先前未被观测到的数十亿个矮星系。据报道，被观察到的“宇宙网”是哈勃超深场的一部分。哈勃超深场是目前为止宇宙中观测到的最深处。

科学家很久以前就透过宇宙模型推论有“宇宙网”的存在，但先前从未直接观测到或捕捉到影像。大部分星系，包括我们所在的星系，都是在“宇宙网”上诞生。

这些光亮的细丝是产生星系的气体，只存在于宇宙大爆炸后的10至20亿年间，而现在，透过欧洲南方天文台“极大望远镜”(Very Large Telescope)8个月观测加上长达1年的数据处理，“宇宙网”终于现踪。但科学家表示，最大的惊喜不在发现“宇宙网”本身，而是模拟显示，“宇宙网”的亮光来自数十亿个先前看不见、未被发现的矮星系。

该相关研究成果发表在《天文与天体物理学》期刊，标志着首次观测到“宇宙网”本身发出的光。

天文学家先前都只能透过类星体间接观察“宇宙网”的局部面貌。类星体强大的辐射就像汽车的车头灯，照出光沿线的气云。但那些区块并非宇宙网络的全貌。

由于这些星系的光亮太过微弱，现今器材无法独立侦测，但发现它们存在，就可能增强并挑战现有的星系形成模型。

法国原子能委员会研究人员达迪表示，这项发现非常重大，对人们了解星系的形成非常重要。

【065、天文学家发现罕见旋涡星系形成于100多亿年前】

新华社洛杉矶7月18日电

一个国际天文研究团队在新一期《自然》杂志上发表报告说，他们意外观测到一个形成于100多亿年前的旋涡星系，这是迄今发现的这类星系中最古老的一个。

据介绍，来自多伦多大学和加州大学洛杉矶分校的研究人员利用哈勃太空望远镜观测了约300个遥远星系，其中只有一个名为BX442的星系属于旋涡星系。研究人员随后借助美国夏威夷凯克天文台的仪器对其进行了更深入的研究，并证实了这一新发现。

研究人员说，BX442的光经过约107亿年的时间才到达地球，也就是说研究人员所看到的是这个星系在宇宙大爆炸30亿年后的模样。

旋涡星系外形呈旋涡结构，有明显的核心，核心球外是一个薄薄的圆盘，有数条旋臂。旋涡星系在宇宙中并不罕见，地球所在的银河系本身就是这种星系。

报告的作者之一大卫·劳说，BX442的存在“让人惊讶”，因为现有的理论认为这么完好的旋涡星系不可能在宇宙形成的早期出现。天文学界普遍相信，那些出现于宇宙形成早期的星系往往不会有这么规则且对称的形态，因为那时的宇宙会经常出现星系碰撞等现象，导致大部分的星系呈现一种不规则的形态。

对于BX442这个古老旋涡星系的形成原因，研究人员还没有确切的定论。但鉴于它附近还发现一个矮星系，他们推测，这两个星系间的引力作用可能是BX442具有旋涡状结构的原因。

科学家发现迄今最古老螺旋星系

研究人员表示，他们还将继续研究BX442。“我们希望以其他波长拍下它的照片，这样可以判断出该位置的星系属于哪种类型，并绘制出BX442内的恒星及气体混合物。”夏普利说。（来源：科技日报常丽君）

【066、科学家发现寻找宜居系外行星的新方法】

2020-11-10

一颗围绕红矮星运行的系外行星的艺术家概念。图片来源：D.Aguar/哈佛-史密森天体物理研究所。

地球人很幸运地生活在一个相对稳定的太阳附近，在过去的40亿年里，太阳使我们星球上的生命得以出现和繁衍。虽然我们银河系中的许多星球可能含有支持生命的合适成分，但它们中的许多可能会被一颗更不稳定的恒星困住，这会阻止它们变得适合居住或保持可居住状态。

纽约大学阿布扎比空间科学中心(NYUAD Center For Space Science)的两位科学家周日在《皇家天文学会月刊：通讯》上发表的一项研究称，为了更好地掌握哪些恒星系统最有可能容纳外星人，他们观察了近500颗恒星周围的太空天气。

研究结果表明，与受到持续辐射和低能量耀斑的行星相比，偶尔遭遇强烈耀斑的行星可能更适合生命生存，低能耀斑会吹走它们的保护性大气层。

纽约大学的研究科学家迪米特拉·阿特里(Dimitra Atri)和研究生谢恩·卡贝里·莫根(Shane Carberry Mogan)在这项研究中表示，行星宜居性“是系外行星科学中最重要的概念之一”，“被定义为行星能够在其表面维持液态水的区域”。

“虽然这种方法有助于识别恒星周围潜在的宜居行星，但它没有考虑到这些行星上恒星活动的破坏性，”两人补充道。“这篇论文的主要目的是了解恒星光度和耀斑如何在长时间尺度上导致(宜居区)行星上的大气逃逸，以及这些损失如何影响行星的宜居性。”

为了实现这一目标，研究人员梳理了NASA的凌日系外行星调查卫星(TESS)拍摄的数百颗恒星周围的恒星耀斑和其他危险空间天气事件的观测结果。该团队利用这些观测数据对太空天气造成的行星大气侵蚀和损失进行了模拟，时间尺度长达10亿年。

阿特里在一封电子邮件中解释说：“我们对这些系外行星的了解只有它们的质量、半径和围绕主星运行的轨道性质。”“我希望像[NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜]这样的未来任务能够观测到这些行星的大气层。”

在没有这些观测的情况下，像我们所做的那样的理论计算对于估计宜居带中的行星是否有大气的可能性是极其重要的，“他补充道。

如果没有保护性的大气层，比如地球上坚固的天空，行星表面就会暴露在有害的恒星辐射下，这极大地降低了生命出现或长期存活的可能性。

这项新的研究表明，与偶尔发生的高能耀斑相比，拥有恒定极紫外光(XUV)光通量的恒星更有可能逐渐剥离附近行星的大气层。耀斑和其他短暂形式的恶劣太空天气仍然会使行星无法居住，但根据这项研究，“对于大多数恒星来说，光度诱导的逃逸是主要的损失机制，耀斑的贡献很小。”

ATRI和MOGAN特别关注“M-矮星”，也被称为红矮星，这是银河系中最丰富的恒星类型。围绕微小红矮星运行的系外行星——质量约为太阳的14%，甚至更小——最有可能长期保留其大气层。质量在太阳20%到60%之间的红矮星会经历更稳定的XUV辐射，因此更容易失去大气层。

研究小组在研究中说：“这些结果对行星的宜居性有重大影响，因为银河系中大约75%的恒星都是M-矮星，观测结果表明，它们周围拥有的行星数量是其他恒星的两倍。”

研究人员还指出，围绕这些微小的红矮星运行的系外行星应该很容易被发现和定性，因为相对于它们的恒星，它们比围绕太阳大小的恒星运行的行星要大得多。因此，从我们在地球上的视角来看，这些系外行星在经过它们的恒星前面时，会挡住更多的星光，这可能使科学家能够捕捉到关于它们的质量、大气和潜在宜居性的更多细节。

根据这项研究，ATRI和Mogan警告说，他们的发现有很多警告，因为“大气逃逸是一个复杂的过程，我们需要一种更好的数值模拟方法，通过包括其他逃逸渠道来估计总损失。”

科学家们也许能够通过观察离家更近的条件——在这种情况下，是在火星上——来约束这些遥远的系外行星周围的大气逃逸模型。阿联酋最近发射了第一颗前往这颗红色星球的人造卫星，名为Hope，预计将于2月份抵达火星。

阿特里说，这次任务的数据可能有助于解开导致大气层逃逸的过程，在评估生命条件时，大气层逃逸仍然是“最大的缺失拼图之一”。

他总结说，像霍普这样的任务“将帮助我们更好地理解太阳活动如何影响火星大气，并使我们能够更好地理解恒星活动如何影响系外行星大气及其潜在的宜居性。”

【067、科学家发现已知最古老星系距今135亿年】

2011年04月13日新华网

[导读]一个国际天文学研究小组利用美国哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜发现了这一星系，经测算，断定该星系诞生于135.5亿年前，是已知最古老的星系。

欧洲宇航局12日宣布，一个国际天文学研究小组最近发现了一个距今135.5亿年的星系，是已知最古老的星系。这一发现有助于揭开宇宙“黑暗时代”之谜。

由法国里昂大学里昂天文台约翰理查德领导的研究小组利用美国哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜发现了这一星系，然后利用美国夏威夷凯克天文台的仪器测定了它距地球的距离为128亿光年。这说明该星系发出的光需要128亿年才能抵达地球，也就是说我们现在观测到的该星系的光是128亿年前发出的，因而该星系至少诞生于128亿年前。对该星系光谱的进一步研究显示，该星系中最早的恒星已有7.5亿年历史，研究人员因此断定该星系诞生于135.5亿年前。这一成果将发表在英国《皇家天文学会月刊》上。

今年1月，由美国科学家牵头的一个国际天文学研究小组也曾在英国《自然》杂志上宣布利用哈勃太空望远镜发现了最古老星系，它诞生于宇宙大爆炸最初的4.8亿年，而新发现的古老星系则诞生于宇宙大爆炸最初的2亿年，比前者年长2.8亿年。

根据目前科学界普遍认可的大爆炸理论，我们的宇宙是137.5亿年前由一个非常小的点爆炸形成的。大爆炸初期宇宙极为明亮，但随着宇宙的膨胀，大爆炸约38万年后，能量逐渐形成了物质，大量氢气弥散在宇宙中。这时由于没有新的光源产生，宇宙是黑暗的。尽管此后逐渐有恒星、星系诞生，但他们产生的光仍然很暗，并且被弥散在宇宙中的“氢气雾”遮掩，直到10亿年后，星系越来越多，“氢气雾”被它们产生的电磁辐射驱散后，宇宙才开始亮起来。这10亿年被称为宇宙“黑暗时代”。

对“黑暗时代”的研究是当今科学前沿课题之一。而发现和研究在“黑暗时代”诞生的恒星和星系，是揭开这一时代奥秘的关键。据悉，欧洲、美国、加拿大等正在共同研制“詹姆斯韦伯”太空望远镜，以代替即将退役的哈勃太空望远镜。这一望远镜计划由欧洲宇航局在三四年后发射进入太空。届时，科学家将能探测距离更远、年龄更老的星系，进一步揭开宇宙“黑暗时代”的奥秘。

【068、科学家理论认为暗能量是宇宙加速膨胀的幕后黑手】

2017-11-11 由性感科技發表于科学

说起宇宙，天文学家们日以继夜地研究，也只能打开宇宙的冰山一角。暗能量一词对于相当大的一部分人来讲，不是十分了解，模棱两可的知道一些。今天让大家多了解暗能量是什么，简单浅显让你读懂暗能量。

暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。

人类到目前为止对宇宙的研究表明：27%的宇宙是由暗物质组成的，暗物质就像胶水一样把所有物质连接在一起。新的一项研究发现，一部分暗物质正在消失，而导致他们消失的原因则是暗能量。暗能量很有可能在消耗着暗物质，如果这一推论正确那这种现象将对宇宙的未来产生重大的影响。相关结果已经发表在了物理学评论快报上。

暗能量和暗物质并不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。于是研究测试它们的性质变得十分困难。天文学家们一直以来通过观测一些宇宙结构和物质受引力的影响以及能够探测到的辐射来研究这一概念。

这项研究是基于宇宙时空的基本性质。在宇宙层面上来看还能揭示它的命运。如果暗能量真的持续吞噬暗物质的话，那我们的宇宙最后就会成为一个近乎绝对的虚无。暗物质在宇宙中的作用就相当于一个框架，如果不是因为暗物质我们所见到的星系们就不会在今天的位置。目前的研究表明暗物质很可能在被消耗，我们宇宙框架的成长随之变慢。

约二十年前，一项研究表明我们的宇宙正在膨胀，而膨胀的速率不是恒定或减慢，而是在加速。这项研究在2011年被授予了诺贝尔物理学奖。学者们认为暗能量的密度可能是一种宇宙常量，而真空则提供了宇宙膨胀的动力。

通过研究许多不同的资料，研究小组比较了宇宙的膨胀规律。他们认为暗能量吞噬暗物质可以作为宇宙加速膨胀的解释。而传统的标准模型对这一现象并不能给出合理完整的解析。

当然并不是所有学者都对这一猜想买账。自从二十世纪九十年代天文学家们达成了某种现象或者物质正在导致宇宙加速膨胀以来学术界对这个问题就一直争论不休。而人类的数据库并不足以让任何假设得到充分的证实。虽然这次学术界提出的猜想很可能正确并正在成为天文学界进一步研究的方向，但是显然对于宇宙真相的认知我们人类还差之甚远

在物理宇宙学中，暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。在宇宙标准模型中，暗能量占据宇宙不到70%的质能。我们对于暗能量知之甚少，科学家理论认为暗能量是宇宙加速膨胀的幕后黑手。

暗能量现有两种模型：宇宙学常数（即一种均匀充满空间的常能量密度）和标量场（即一个能量密度随时空变化的动力学场，如第五元素和模空间）。对宇宙有恒定影响的标量场常被包含在宇宙常数中。宇宙常数在物理上等价于真空能量。在空间上变化的标量场很难从宇宙常数中分离出来，因为变化太缓慢了。

暗能量与光会发生中和作用，作用域为同级暗能量的分布范围。当暗能量与光反应时，会对作用域的时间产生影响，绝对速度v0>c，此时作用域的能量E产生跃迁，根据E=mc2，作用域内的物质质量会有减少。由于宇宙空间不断发生的中和反应，作用域内的物质质量不断减小致使物质的引力减小，出现宇宙膨胀。

对宇宙膨胀的高精度测量可以使我们对膨胀速度随时间变化有更深入的理解。在广义相对论中，膨胀速度的变化受宇宙状态方程式的影响。确定暗物质的状态方程式是当今观测宇宙学的最主要问题之一。

加入宇宙学常数后，宇宙学标准罗伯逊-沃尔克度规可以导出Λ-冷暗物质模型，后者因与观测结果的精确吻合而被称为宇宙“标准模型”。暗物质被认为是当今形式化宇宙循环模型的至关重要的一个因素。

暗能量这个名词是由迈克·透纳引进的。

《什么是暗物质和暗能量？》

2018-01-11 由蚂蚁科学發表于科学

暗物质是指那些无法通过电磁波进行观测和研究，不与电磁波产生作用的物质。在目前，人们只能透过重力产生的效应得知，而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。

在早期，人们认为暗物质是一些隐藏起来的一般物质星体，例如黑洞、中子星和衰老的白矮星等等。然而经过多年的天文观测，一般认为，难以探测的重子物质确实贡献出了一部分的暗物质，但事实上这类的物质只占了暗物质的一小部分。而剩余的部分被称作“非重子暗物质”。人们认为这些剩余的部分是由多种不同于一般物质的基本粒子所构成。其中最热门的一种被称为“大质量弱相互作用粒子”。这类物质虽然存在于我们的周围，但从来没有被我们观测到过，这是因为它们和普通物质的作用及其微弱。

暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中被人们普遍接受的一种，它是一种充溢空间、增加宇宙膨胀速度，但却非常难以察觉的能量形式。它占据宇宙68.3%的质能。

现如今，它有两种模型。一种是宇宙学常数，一种是标量场。宇宙学常数是指一种均匀充满空间的恒常能量密度，而标量场是指一个能量密度随时空变化的动力学场。而暗能量的存在主要有三个证据支持，虽然都来自于间接推测。第一种是说，遥远星系距离与红移量的观测，显示宇宙在演化过程的后半段经历了加速膨胀。第二种是说，实际观测的宇宙是平坦的，其物质密度应该近似等于大爆炸理论中的临界密度，但是暗物质和通常物质的观测总量加起来都远远不够。第三种是说，宇宙大尺度质量密度的傅立叶谱的支持。

目前通常假设，暗能量的密度非常小，在宇宙中各向同性，并且不与通常物质发生任何相互作用（除引力之外）。所以人们很难直接观测到它。但是暗能量应该充满了所有的宇宙空间，它占了宇宙质能总量的68%，这影响了宇宙整体的演化。

原文網址：https://kknews.cc/science/qoamgmb.html

《什么是宇宙“暗能量”？一直操控着宇宙！》

2017-01-24 由新奇视發表于科学

早在20世纪20年代，人们就知道宇宙正在不断膨胀，但是直到90年代后半期，才从观测结果中惊异地发现，宇宙正在加速膨胀。为了解释这个加速膨胀，就需要有什么东西来对抗星系团间产生的巨大引力，由此，人们提出了“暗能量”的概念。与密度不均匀的暗物质不同，一般认为，暗能量在宇宙中的分布是非常均匀的。

广义相对论是目前唯一能处理大尺度空间问题的物理学理论。爱因斯坦发表广义相对论后，试着对宇宙空间进行计算，结果发现，宇宙不是处于膨胀中，就是处于收缩中。但爱因斯坦相信，宇宙的大小应该是不变的。为了保持宇宙大小不变，他认为宇宙中必然存在着某种“斥力”，才能对抗宇宙中各种物质所产生的引力。于是他在广义相对论的方程式中加入了“宇宙常数”，来起到斥力的作用。

1929年，哈勃观测到宇宙在膨胀。既然宇宙并非恒定，那宇宙常数就不应该存在。因此，爱因斯坦就将“宇宙常数”从方程式中删除了，并且懊恼地说：这是我一生中最大的错误。事实上，当时的观测并不知道宇宙的膨胀是在加速还是减速，这两者的结果截然不同。

20世纪末，最新观测结果确认宇宙在加速膨胀，这就要求必须存在有能使宇宙膨胀加速的“东西”，如此一来，爱因斯坦的“宇宙常数”居然复活了。

研究表明，暗能量具有许多不可思议的性质。

第一点就是暗能量能反抗引力，也就是具有与相互吸引相对立的反向排斥的性质，是“斥力”。可见物质和暗物质都会受引力的影响，而暗能量不会。

第二点就是，无论宇宙空间怎么膨胀，它的密度也不会被稀释或者摊薄。这一点与我们熟知的可见物质和不熟知的暗物质完全相反。可以认为，所谓暗能量是空间本身所携带的能量，无论怎么膨胀，依然保持同样的暗能量密度。

令人意外的是，暗能量和宇宙的诞生与结局密切相关。

《暗物质怎么被人类开始发现的？》

2017-12-01 由一叶古今發表于科学

1933年，天文学家兹威基发现在大星系团中星系运动速度非常快，用星系团中所有看得见的物质计算出的引力不足以束缚住它们，除非星系团的质量增大400倍以上。随后，天文学家同时用光学方法和力学方法来测算许多天体的质量。惊人的是，用力学方法测算出的质量总是比光学方法测算出的质量大许多。科学家将多出来的这部分质量称为“暗物质”。

1980年，鲁宾等人对许多星系的旋转曲线进行了详细的观察研究，确凿地证明了除了星系中心附近的发光物质外，在远离中心甚至在星系晕中均有大量暗物质存在。

2003年，通过美国宇航局的哈勃望远镜、日本的昴星团望远镜等众多望远镜来研究暗物质三维分布的“cosmos”观测开始进行。初步勾勒出暗物质的模样：1，不发出任何光；2，几乎不和任何物质发生碰撞；3，在宇宙早期速度几乎是零；4，总质量大约是可见物质的5倍。

20世纪末，最新观测结果确认宇宙在加速膨胀，这就要求必须存在有能使宇宙膨胀加速的“东西”，如此一来，爱因斯坦的“宇宙常数”居然复活了。

研究表明，暗能量具有许多不可思议的性质。

原文網址：https://kknews.cc/science/2vz2yne.html

《暗物质和暗能量并不是一个范畴的？暗物质的本能是斥力还是引力？》

2018-01-15 由易五月發表于科学

物质都是引力效应，这也是暗物质之所以被定义出来的根本原因。因为科学家发现物质量不足以团聚起来星系。

之所以说“引力效应”而不说引力，是因为引力是一种假象。暗能量形成暗物质，暗物质就是最微观观察不到的物质;暗物质构成物质世界。

暗物质还没有研究好，暗物质存在不存在还不十分明确，在这种条件下，研究暗物质的本质能量是斥力还是引力，就更难了。

但是，宇宙中最基本的力只有一种，就是推力，其它的力，比如弹力，磁力，摩擦力，浮力，阻力，引力，斥力，等等，都是用不同标准命名的推力的不同表现形式。所以，不论是斥力还是引力，它们都是推力。严格地说宇宙中只存在一种力，就是推力，其它的力都是不存在的。

我们深吸一口气，会把灰尘和小虫子吸引进口中，是因为空气在灰尘和小虫子后面给它们一个推力，而不是因为空气在灰尘和小虫子前面给它们一个引力。同样道理，海洋中大鱼会把小鱼吸引进口中，水在小鱼后面给小鱼一个推力，而不是水在小鱼前面给它们一个引力。

把一个物体绑上绳子，拉绳子就会对物体施加力，这个力直接来源于绳子在物体后面绳子的推力，而不是直接来源于绳子在物体前面绳子的拉力。

如果把物体钉上一个钉子，再把绳子绑在钉子上，拉绳子也会对物体施加力，这个力也是对物体的推力。因为钉子和钉子所接触的物体，表面都是凹凸不平的，钉子对物体施加力时，钉子凹凸不平的面，会受到物体凹凸不平的面的阻挡，于是钉子凹凸不平的面就从物体凹凸不平的面后面给一个推力兔兔兔兔。这就是平常说的摩擦力，本质还是推力。如果它们表面是绝对光滑的，一用力拉绳子，钉子就出来了。

压力和支持力也是推力，只是一个向上一个向下，这很明显，不再详细阐释。

万有引力。万有引力认为，宇宙中一切物体都是互相吸引的。为什么宇宙中一切物体都是互相吸引的呢？因为宇宙中一切物体之间存在某种物质，这种物质象无数条链子一样，或者象一个立体大网，伸进物体内部，把它们连接起来。这些物质和物体的表面也是凹凸不平的，所以，物质凹凸不平的面也会对物体凹凸不平的面形成推力，使物体趋向接近。

相对论的空间弯曲。相对论认为，星球与星球能够互相围绕着转动，是因为星球附近的空间弯曲了，使星球不得不受约束在弯曲的空间转动。可是空间怎么会弯曲呢？空间是不会弯曲的，而是空间里存在的物质弯曲了，形成一个弯曲的隧道，星球始终要向外出来，而这个弯曲的隧道始终要给星球一个向内的推力，使星球不得不受约束始终在弯曲的隧道里转动。

暗物质和暗能量都来自广义相对论，但它们针对的是不同的观测现象，所以产生的作用也不同，在符号上正好相反。

在有广义相对论之前，人们对宇宙只能进行一些哲学性的思考，其实就是空对空的玄想、清谈。伟大的哲学家康德讨论宇宙是有限的还是无限的，发现无论说有限还是说无限都能找出一堆理由，都会导致自相矛盾，所以无法得出结论。他把这称为“二律背反”，听着很高大上，实质跟两小儿辩日没多少区别。

之所以如此，是因为没有定量的理论和实验，在语言游戏中有些概念错了也不知道。爱因斯坦提出广义相对论之后，宇宙学终于变成了一门科学，可以用理论和实验来定量地研究。

在解释对星系结构的观测结果时，人们发现，根据已知的星系质量分布（恒星、行星、彗星、星际尘埃等等），不足以维持星系的结构。如果银河系里只有这些质量，那么它早该分崩离析了。其他星系也是如此。

怎么办？一个合理的推测就是，在星系中还存在大量的没有被观测到的质量，这就是“暗物质”。它们没有被观测到，是因为既不发光，也不反射光，现在所知的唯一的可观测效应就是引力。当然，不排除它们参与其他的相互作用，例如弱相互作用，这正是探测暗物质的一条途径。

另一方面，爱因斯坦的广义相对论方程中，包含一个“宇宙常数”，它的作用是让宇宙膨胀。爱因斯坦之所以引入这个常数，是因为他认为，宇宙应该处于稳恒态，既不膨胀也不收缩。但如果只有引力，宇宙就不可能保持稳定，它必然收缩或膨胀。因此，爱因斯坦引入这个常数来对冲引力，得到一个稳恒态的宇宙模型。

但后来的观测事实表明，宇宙确实在膨胀！因此爱因斯坦很懊悔，把宇宙常数称为他一生最大的错误。

好吧，爱因斯坦最后认为，宇宙常数应该等于0。可是，爱因斯坦去世后，更精密的观测结果又来了：宇宙不但在膨胀，而且是在加速膨胀。要解释这个现象，必须要有个大于0的宇宙常数。

经过这样一波三折，现在普遍认为，宇宙常数是存在的，它的作用是一个使宇宙加速膨胀的斥力。这就是暗能量。

因此，暗物质和暗能量并不是一个范畴的东西。它们可以折算成质量相互比较，但不会互相否定或者加强。

【069、科学家亲眼目睹降维“打击”，惊叹物理之奇妙！】

2021-04-14 前瞻网

在著名科幻小说《三体》中，太阳系最终被降维武器二向箔压成了一个平面，数百万年的人类文明毁于一旦，整个太阳系也消失在宇宙当中。如此恐怖的降维打击一旦发生，被降维的对象将再也无法回到高维中去。近日，来自美国SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家共同目睹了这一神奇的降维现场：在三维非常规超导体当中居然自发地出现了一个个二维的超导体“水坑”。

一般来说，人为地创造这种仅为几个原子厚的二维超导体是一个相当艰巨的过程。因此当科学家发现这些二维“水坑”如此自然地出现在三维的超导体当中，这种震惊难以言喻。

这种三维超导体可以使电子以100%的效率和零电阻的速度通过。当科学家们小心翼翼地调整温度和其他条件，向着超导体将成为绝缘体的过渡点前进时，二维“水坑”出现了。

研究表明，这种自发的“紧急”行为可能是3D超导体在突然转变成绝缘状态之前重新组织自己的状态，在绝缘状态中，电子被限制在其本垒原子内，根本无法移动。

在这些水坑内，超导电子的行为就像是被限制在一个非常薄的、像片状的平面内，这种情况要求它们以某种方式穿越到另一个维度，在那里适用不同的量子物理学规则。

研究人员Hari Manoharan表示：“这种行为通常很难或不可能通过尝试从头开始对其进行复制。”

他说：“好像被赋予超导能力一样，3D电子会选择自己生活在2D世界中。”研究团队称这种新现象为“跨维超导”。

研究结果为制作二维超导体打开了新的大门。比起传统的工程方法，研究提供的方法更便宜，不需要花哨的设备和极低的温度，而且不需要几天和几周的时间。唯一棘手的部分将是把材料的成分弄得恰到好处。

“在这个系统当中，电子以我们完全意想不到的方式进行运动。这就是物理学的美妙之处。”SLAC和斯坦福大学的博士后研究员Carolina Parra说，“我们非常幸运地发现了这种行为。”

【070、科学家首次发现“超级地球”大气中有水或能支持生命】

2019年9月12日

科学家估计K2-18大气层中可能有高达50％的水。

天文学家首次在太阳系以外星系的一颗行星大气中发现了水，这一重大发现意味着它有可能具备支持生命的迹象。

科学家把这颗行星叫做K2-18b，并希望10年后的新一代太空望远镜能够鉴定该行星大气层中是否包含由生物体而产生的气体。

该发现发表在《自然-天文学》杂志上。

K2-18b距离地球大约有111光年之遥，就人类目前的技术还无法向其发射探测器。

伦敦大学学院的沃尔德曼博士（Dr Ingo Waldmann）表示，唯一的选择是等待下一代太空望远镜的问世，届时将会寻找其大气中由生物体所产生的气体，以判断是否有生命存在。他还表示，科学界一个最大的疑问就是我们是否是宇宙中独一无二的高级生命？希望这一答案能在未来10年可以揭晓。

领导这一科研小组的主要科学家，英国伦敦大学学院的提内蒂教授（Prof Giovanna Tinetti）以及团队成员之一齐亚拉斯博士（Dr Angelos Tsiaras）形容，这一发现令人兴奋。“这是我们第一次在恒星周围宜居带的行星上探测到水，其温度可能适合生命存在，”提内蒂教授说。

这种所谓“宜居带”通常处于恒星周围，其温度环境比较温和，可以允许水以液体方式在行星表面存在。

欧洲航天局的Ariel 欧洲航天局将在2028年推出Ariel Mission，将有助于证实生命在外行星的存在。

通常我们把太阳系以外的行星称为太阳系外行星或简称系外行星。

首颗系外行星是在1992年被发现的。此后，一共发现了4000多颗系外行星。

其中，K2-18b是在2015年被发现的。

这些系外行星许多是像木星或海王星那样的大型行星。这些行星以近距离围绕其恒星旋转。

研究人员利用哈勃太空望远镜观察了在2016 和2017年发现的行星。他们通过研究行星围绕其恒星旋转时星光的变化来确定其大气层中的一些化学元素，发现只有K2-18b显示了有水分子的特征。

水是地球上生命的重要组成部分。根据计算机数据模型显示，K2-18b大气层中可能有高达50％的水。

K2-18b体积大约是地球的两倍，温度可能在零度和40度之间。

然而，其他一些天文学家对K2-18b是否适宜居住提出争议。其中一种分析认为，凡是重量大于地球1.5倍的行星都不太可能有岩石表面，因此不可能有液体形式的水存在，所以无法支持生命。

同时，他们还担心K2-18b的体积、引力以及大气中的氢和氦，加上受到其恒星的辐射可能会使生物难以生存。

另外的一个问题是，天文学家们对具备什么样的条件才适合居住本身也意见不一。因为，我们只有地球作为参照物。然而，生命形式在其他不同的世界中也可能存在。

提内蒂教授表示，我们的地球不但有水，还有氧气以及臭氧。然而，我们在断定其他星球上是否也能支持生命时则需要十分谨慎。

她表示，我们需要了解银河系更多的行星，来比较一下可居住的星球与不适宜居住的星球最大的区别是什么？

迟早的事

爱丁堡大学天文学院的比利尔博士（Dr Beth Biller）认为，总有一天我们会发现其他星球存在生命的证据。

其实，之前也曾在其他行星上发现过水，但这些行星不是过大就是过热，无法让生命生存。而要想探询到温度低、体积较小的行星则非常困难。

比利尔博士表示，其它生命现象未必就是像人一样的生命形式，它可能是微生物或是简单的生命形式。即使这样，能在外星球上发现生命现象仍然是意义重大。

美国太空总署Nasa2021年即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），以及七年后欧洲航天局将发射的Ariel mission太空行动，届时将可以让天文学家们能够更详细地研究迄今为止探测到的各种世界的大气层。

【071、科学家提出宇宙可能在“大爆炸”中灭亡】

2020年08月18日科研圈

新研究认为，宇宙将会在大爆炸中迎来终结。

一项发表于英国《皇家天文学会月刊》的新研究认为，宇宙将会在大爆炸中迎来终结。根据该论文作者 Matt Caplan 的思路，在耗尽热核燃料之后，低质量恒星会逐渐脱落外层，形成白矮星。白矮星缓慢冷却后变成的黑矮星内可能发生聚变反应，产生正电子。当这些正电子摧毁黑矮星中心的一些电子并削弱它的简并压力时，将导致灾难性的引力崩溃，从而引发类似于更高质量恒星形成超新星的巨大爆炸。

耶鲁大学天体物理学家 Gregory Laughlin 认为这项研究是一个有趣的思维实验。但他同时强调，“我们对极为遥远的未来的看法反映了目前的认识，而且这种看法会随着时间的推移而改变。”（Science）

新研究显示，在难以想象的遥远未来，被称为黑矮星的冰冷恒星残余物质将开始爆发，形成一系列壮观的超新星，释放宇宙有史以来最后的“烟火”。

是在爆炸中湮灭还是在沉默中死亡？天文学家长期以来一直在思考宇宙将如何终结。

已知的物理定律表明，恒星将停止诞生、星系将变暗，甚至黑洞也将通过霍金辐射的过程蒸发，只留下简单的亚原子粒子和能量。

空间的膨胀将使能量冷却到接近0开尔文（绝对零度），这意味着宇宙的“热死亡”和达到总熵。

今年春天，美国伊利诺伊州立大学理论物理学家Matt Caplan在教授一门天体物理学课程时意识到，最后一组天体的命运从未被解释过。

在耗尽热核燃料之后，像太阳这样的低质量恒星不会以引人注目的超新星的形式出现，相反，它们会慢慢地脱落外层，留下一个地球大小的炽热核心，即白矮星。

“它们就像是从炉子上取下来的平底锅，会越来越凉，基本上会永远冷却下去。”Caplan说。

白矮星通常不再产生能量，依靠一种叫做电子简并压力的力量抵抗重力崩溃。白矮星中的粒子被锁在发射热量的晶格中长达数万亿年之久，远远超过了宇宙目前的年龄。但最终，这些白矮星会逐渐冷却，变成黑矮星。

黑矮星缺乏驱动核反应的能量，所以它们内部很少发生核聚变反应。聚变需要带电原子核克服强大的静电斥力而合并。

然而在很长一段时间内，量子力学允许粒子穿过能量屏障，这意味着尽管速度极低，聚变反应仍然可以发生。

当硅和镍等原子与铁结合时，它们能够产生正电子，即电子的反粒子。这些正电子会缓慢地摧毁黑矮星中心的一些电子，并削弱它的简并压力。

对于质量约为太阳1.2至1.4倍的恒星（约占当今宇宙中所有恒星的1%）而言，这种减弱最终将导致灾难性的引力崩溃，从而引发类似于更高质量恒星形成超新星的巨大爆发。

Caplan在本月的英国《皇家天文学会月刊》上报道了这项研究。

希望目睹这场宇宙最后“烟火”的时间旅行者恐怕会失望。因为到了这个时代，一种与引力相反的神秘物质——暗能量将把宇宙中的一切分割开，每一颗黑矮星都将被巨大的黑暗包围，超新星甚至彼此间都无法观测到。

耶鲁大学天体物理学家Gregory Laughlin称赞这项研究是一个有趣的思维实验，它允许科学家考虑在当前时代还没有足够时间展开的物理过程。

不过，Laughlin也强调，任何有关遥远未来的研究都不必太当真。“我们对极为遥远的未来的看法反映了目前的认识，而且这种看法会随着时间的推移而改变。”

《星系拥有贪婪“胃口” 囤积新鲜气体当原料》（2013年01月17日腾讯科学）报道：

[导读]科学家发现星系拥有贪婪的“胃口”，将环星系气体流摄入作为恒星形成区中“婴儿”恒星成长的原材料。

腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，一直以来科学家们就认为星系拥有一个贪婪的“胃口”，需要大量“新鲜”的气体才能满足，现在哈勃空间望远镜发现了直接的证据，观测到这些气体的流动。本项研究的负责人为圣母大学的研究人员尼古拉斯·莱纳。调查小组通过哈勃望远镜的两个紫外光谱仪对星系周围大量的冷气体团进行观测，宇宙起源摄谱仪和成像光谱仪发现这些气体团中缺乏重元素，由此形成的相关论文提交给《天体物理学》期刊。天文学家小组确定了星系周围的气体流动态，通过遥远类星体光线穿过气体流可以了解到气体的物理和化学特征。

星系拥有贪婪“胃口” 囤积新鲜气体当原料

科学家最新发现现代星系周围出现大质量的气体流，作为恒星形成的原材料

研究人员莱纳和他的合作者在10万光年至30万光年跨度上寻找气体的信号，最终确定了已知的环绕在星系周围的气体信号。随后，他们还测量了气体流中的金属元素，这项研究可以探测气体流是否来自外层星际空间。科学家使用新的紫外光谱法第一次确定了星系中重元素的分布情况，评估了在过去六十亿年跨度上，星系周围气体的金属元素含量，发现重元素丰度存在两个神秘的特性值，即相当于2%和40%的太阳重元素含量，它们在星系周围的气体云中具有几乎相等的量。

对环星系气体流的探索还揭示了现代星系中大量气体为恒星的形成提供了原材料，此外，在早些时候同一支研究小组还发现了富含金属元素的气体流为何远离星系的奥秘，其很可能是由于超新星强辐射源的驱动导致含有金属元素的气体流向星系外运动。研究人员莱纳认为本项研究中剩余的一个大问题是不同特性的气体流会与何种类型的星系相关联，为了对该疑问进行研究，调查团队使用了凯克望远镜来揭示星系的神秘性质。

【072、科学家在120光年外发现两颗新系外行星：其中还有一颗超级地球】

2020年10月20日快科技

10月20日，据外媒报道，科学家发现了两颗围绕红矮星运行的系外行星，其中包括一颗距地球仅120光年的“超级地球”。报道称，这项发表在《天文与天体物理》上的研究指出，这个两个系外行星分别为TOI-1266b和TOI-1266c，是由墨西哥圣佩德罗马尔蒂尔的SAINT-Ex望远镜发现的，它们绕恒星运行的周期分别为11天和19天。

专家表示，红矮星大多数红矮星的直径及质量均低于太阳的三分一，表面温度也低于3500K。释出的光也比太阳弱得多，有时更可低于太阳光度的万分之一。因此，绕其运行的行星上可以存在液态水。

TOI-1266b被认为是“亚海王星”，因为它是地球直径的2.5倍，而TOI-1266c是地球大小的1.5倍，属于“超级地球”一类。

此外，TOI-1266b和TOI-1266c的温度相似。虽然它们的尺寸相差很大，但密度却同样十分相似，都可能是由岩石和金属成分组成。研究人员认为，它们很可能含有水。

据了解，科学家在太阳系外很多巨大的类地行星，他们将之称作超级类地行星。科学家推测这些行星拥有与地球相似的板块构造，并且这些“超级地球”或是适合人类居住的系外宜居星球。

2019年8月，美国国家航空航天局凌日系外行星勘测卫星发现了一颗距离地球31光年的超级地球系外行星，可能“适合居住”。

本月早些时候，美德两国研究人员在对行星年龄、质量、体积、表面温度、是否有水、与恒星距离等条件进行比对后，最终从4500颗已知地外行星中筛选出了24颗“超宜居”行星。

【073、科学家在遥远恒星系统中，发现奇怪有机分子】

2016-03-18 科学圈

美国哈佛史密松恩天文物理中心，天文学家Karin berg等人利用位在智利高原上的阿塔卡玛毫米/次毫米电波阵列首度在一个年轻恒星周围的原行星盘中，发现与生命筑基有关的复杂有机分子，显见宇宙中能孕育出类似地球与所在的太阳系的环境并不是独一无二的。

这个年轻的恒星编号为MWC 480，年龄仅约100万岁，与我们太阳步入中年的50亿岁相较之下，简直就像刚诞生的小娃娃一样。这颗恒星位在金牛座恒星形成区，距离地球约455光年，质量大约为太阳的2倍。它周围的尘埃盘是新近才从又冷又暗的尘埃气体云凝聚而成，从ALMA观测资料中还看不出有行星正在形成的讯息，不过应该与以前曾研究过的金牛座HL星处在类似的年龄阶段，且有着类似的结构。

ALMA观测发现MWC 480周围的原行星盘中含有大量的氰甲烷（或称乙氰或乙腈，CH 3 CN），数量多到足以将地球的海洋填平。氰甲烷是种复杂的碳基分子，和它的表亲氰化氢都曾在恒星新形成的原行星盘外围寒冷区域中被发现过，天文学家们相信这个地方应该相当于太阳系的古柏带（Kuiper Belt）所在之处，而太阳系的古柏带是众多冰质微行星和彗星的家乡。

彗星内部含有太阳系早期行星形成阶段的原初物质。一般认为年轻地球上的水和有机分子是来自太阳系外围的彗星和小行星带来的，所以地球最初的生命必定有这些天体的参与。而藉由研究彗星和小行星，天文学家已知太阳系由中诞生的太阳星云充满了水和复杂有机分子。而MWC 480原行星盘中侦测到大量氰甲烷，显示宇宙中也有其他地方类似太阳系诞生的化学环境；再进一步的暗示，就是：宇宙中除了地球或太阳系外，必定还有其他能形成生命发展条件的恒星星统，换言之，地球在宇宙中一点也不特别！

天文学家已经知道那些低温黑暗的星际云中有时是非常有效的复杂有机分子制造厂，包括氰化物家族。氰化物，尤其是氰烷是非常重要的有机分子，因为它们含有碳-氮键结，是形成氨基酸的必备原料，而氨基酸又是建构蛋白质的基础，而蛋白质正是生命建构的基石。

在此之前，天文学家还是没搞清楚同样的复杂有机分子一般形成后，是否能在新形成的太阳系的严酷环境下生存下来？因为，毕竟这些新恒星会发出能轻易摧毁化学键结的强烈辐射和震波。在ALMA的帮助下，天文学家终于有机会搞清楚了！这些复杂有机分子不仅能逃过新生恒星辐射和震波的摧残，甚至还能繁衍得愈来愈茂盛。

【074、科学解读：宇宙到底有多大？】

2015-12-22 驱动中国

宇宙究竟有多大，也许你从没想过这样一个问题。因为相对于人类来说，宇宙太庞大的了。可是科学家们却对这个问题十分好奇，他们从侧面推断了一下，宇宙究竟有没有边界。

1、宇宙的尺度

这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的，也或许它确实拥有某种边界，也就是说如果你旅行的时间足够长，你最终将回到你出发的地方，就像在地球上那样，类似在一个球体的表面旅行。科学家们对于宇宙具体的形状和大小数据存在分歧，但是至少对于一点他们可以进行非常精确的计算，那就是我们可以看得多远。真空中的光速是一个定值，那么由于宇宙自诞生以来大约为137亿年，这是否就意味着我们最远只能看到137亿光年远的地方呢？答案是错误的。有关这个宇宙的最奇特性质之一便是：它是不断膨胀的。

并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际来的近。随着时间流逝，由于宇宙的整体膨胀，所有的星系将离我们越来越远，直到最终留给我们一个一片空寂的空间。奇异的是，这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了，事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体。

2、充斥着星系

这张照片是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一。科学家们让哈勃望远镜对准天空中的一小块区域进行长时间的曝光——长达数月，尽可能地捕获每一个暗弱的光点。文中上图是局部的放大，完整的图像是下面这幅图，其中包含有1万个星系，从局部放大图中，你可以看到一些星系的细节。当你看着这些遥远的星系，你可能没有意识到自己正在遥望遥远的过去，你所看到的这些星系都是它们在130亿年前的样子，那几乎是时间的尽头。

如果你更喜欢空间的描述，那么这些星系离开我们的距离是300亿光年。宇宙处于不断的膨胀之中，但与此同时科学家们对于宇宙尺度的测量精度也在不断提高。他们很快找到了一种绝佳的描述宇宙中遥远天体距离的方法。由于宇宙在膨胀，在宇宙中传播的光线的波长将被拉伸，就像橡皮筋被拉长一样。

光是一种电磁波，对于它而言，波长变长意味着向波谱中的红光波段靠近。于是天文学家们使用“红移”一词来描述天体的距离，简单的说，就是描述光束从天体发出之后在空间中经历了多大程度的膨胀拉伸。一个天体的距离越远，当然它在传播的过程中光波的波长被拉伸的幅度越大，光线也就越红。如果使用这种描述方法，那么你可以说这些遥远的星系的距离大约是红移值Z=7.9，天文学家们立刻就会明白你所说的距离尺度。

3、最遥远的天体

这张图像中间部位那个不太显眼的红色模糊光点事实上是一个星系，这是人类迄今所观测到的最遥远天体。美国宇航局哈勃空间望远镜拍摄了这张照片，这一星系存在的时期距离宇宙大爆炸仅有4.8亿年。这一星系的红移值约为10，这相当于距离地球315亿光年。看起来这一星系似乎非常孤单，在它的周围没有发现与它同时期的星系存在。

这和大爆炸之后大约6.5亿年时的情景形成鲜明对比，在那一时期，天文学家们已经找到大约60个星系。这说明尽管这短短2亿年对于宇宙而言仅仅是一眨眼的功夫，但是正是在这一短暂的时期内，小型星系大量聚合形成了大型的星系。但是这里需要指出的是，天文学家们目前尚未能完全确认这一天体的距离数值，这也就意味着其实际距离可能要比现在所认为的更近。在美国宇航局的下一代詹姆斯·韦伯空间望远镜发射升空以替代哈勃望远镜之前，科学家们都将不得不在数据不足的情况下进行估算。

4、最遥远的距离

天文学家能够观测到的最遥远的光线名为“宇宙微波背景辐射”（CMB）。这是抵达地球的最古老的光子，它们几乎诞生于宇宙大爆炸发生的时刻。在大爆炸发生后的短时间内，宇宙非常小，因此相当拥挤，物质太过稠密，以至于光线无法长距离传播。

但在宇宙诞生之后大约38万年之后，宇宙已经变得足够大，光线第一次可以自由地传播。这时发出的光是我们今天所能观测到的最古老的光线，是宇宙的第一缕曙光；它存在于宇宙的每一个方向，无论你把望远镜指向哪个方向，都可以观测到它的存在。宇宙微波背景辐射就像一堵墙，我们最远也只能看到墙这一侧的风景，但是却绝无办法穿墙而过。

那么这些最初的宇宙之光怎么变成微波了呢？这还是因为宇宙的膨胀。随着宇宙的膨胀，当时发出的光波波长被逐渐拉长，经历如此久远的时间（137亿年），它们的波长已经被拉伸到了不可思议的程度。随着宇宙膨胀冷却，现在这一辐射的剩余温度大约仅有-270摄氏度，也就是着名的3K背景辐射。这种辐射的分布显示出惊人地各向同性，各处的差异小于10万分之一。

而如果有朝一日人类终于能够制造出高灵敏度的中微子探测器，那么我们将终于可以突破宇宙微波背景辐射设置的那堵墙，而看到其背后中微子出现时的情景，即所谓的“宇宙中微子背景”。和光子不同，对中微子而言，一般意义上的物质几乎是透明的，它们可以轻而易举地穿过地球，穿过太阳，甚至穿过整个宇宙。正是因为这一特征，一旦我们能够解码中微子中携带的信息，我们将能回溯到宇宙大爆炸之后仅数秒时的情景。

5、邻近的超星系团

在距离地球比较近的空间内，天文学家们的了解相对而言就会多一些。我们现在知道在距离地球约10亿光年的距离内存在一个超星系团的海洋。这些是被引力作用聚集在一起的大量成员星系。我们的银河系本身是室女座超星系团的成员，这个超星系团正位于这张图像中中央位置。在这个巨大的超星系团结构中，我们的银河系毫无特别之处，它只是位于一隅之地的普通成员星系而已。

在这一宏伟结构中占据统治地位的是室女座星系团，这是一个由超过1300个成员星系组成的庞大集团，其直径超过5400万光年。另一个超星系团很值得关注，那就是后发座超星系团，因为它的位置恰好位于北方巨壁（NorthernGreatWall）的中心位置。北方巨壁是一个大到令人难以想象的巨型结构，其直径约有5亿光年，宽度约3亿光年。我们星系“附近”最大的超星系团是时钟座超星系团，其直径超过5亿光年。

虽然我们无法直接测量出宇宙有多大，但是通过宇宙中的星系、星体之间的距离，我们也可以感受宇宙的广阔空间。这些现象就是我们目前探索出来的成果，可以从侧面反映出宇宙的边界，宇宙的大小。但是这也并不能明确的说明宇宙究竟有多大，所以探索还在继续。

【075、科学界关于宇宙诞生的三种假说】

2017-07-17 星人传奇發表于科学

宇宙是永恒不变的吗？宇宙有多大？宇宙是如何诞生的？关于宇宙的疑问太多了。当人们仰望星空时，都会情不自禁的想要知道这一切究竟是如何产生的。从古到今，各个民族都有各种关于宇宙形成的传说。现如今，随着科学技术的日益发展，人们对宇宙的诞生有了更多的认识。但是关于宇宙形成的原因，还处于假说状态。科学家们经过不断的总结，对宇宙的诞生提出了以下三种假说。

第一种假说是“宇宙永恒论”。这种假说认为，宇宙中的星体，星体的数量和分布，以及它们的空间运动，从宇宙诞生时开始，就一直处于一种稳定的状态。

支持这种假说的天文学家把宇宙中的物质分为星云，射电源，脉冲星，类星体，恒星，小行星，陨石，宇宙尘埃等几大类别。他们认为在大尺度宇宙中，这些物质处于一种力与物质的平衡状态。即一些星体在宇宙中的某处湮灭了，一定会在宇宙的其它地方生成新的星体。宇宙的整体是稳定的，要发生变化也只是局部发生变化。

第二种假说是“宇宙分成论”。支持这一观点的科学家认为，宇宙的结构是分层次的。恒星是一个层次，由恒星组成的星系是另外一个层次。由多个星系组成的星团又是另外一个层次。由星团组成的超星系则是一个更高的层次。

第三种假说是“宇宙大爆炸理论”。这个理论被大多数的科学家支持。这个观点是由美国著名的物理学家莫夫和弗里德曼提出来的。他们认为，在距今200亿年前，我们现在看到的所有物质都是紧密的集合在一起，从而形成一个密度非常大，温度达到100亿度的大火球。哪个时期到处都充满了辐射，所有的星系和恒星都不存在。

宇宙大爆炸

在某种未知的情况下，这个大火球发生了大爆炸。组成火球的物质向四面八方喷射开来，并逐渐冷却，密度逐渐降低。大爆炸发生2秒钟之后，质子和中子在100亿度的高温下产生。在这之后的11分钟内，自由的中子进行了衰变，从而形成了重元素的原子核。在大约过了1万年之后，宇宙中出现了氢原子和氦原子。在这1万年里，宇宙中的物质开始聚合，形成恒星，星系和星云。

宇宙学家根据观测，推算出宇宙是在超空期的一个小点上进行大爆炸，宇宙先膨胀后收缩，直到最后死亡，这个过程大约需要800亿年。我们的宇宙现在大约只过了160亿年，宇宙中的所有一切会在今后的600亿年内逐渐收缩，重新形成一个点。到那时，时空到了尽头，宇宙就不复存在了。

【076、美国宇宙模型震惊科学界宇宙有限形如足球】

2003年12月01日北京晚报

美国数学家杰弗里·威克斯的最新宇宙模型令科学界震惊：一个大小有限、形状如同足球的镜子迷宫；宇宙之所以令人产生无边无界的“错觉”，是因为这个有限空间通过“返转”效应无限重复映现自身。

根据美国国家航空航天局2001年发射升空的WMAP宇宙微波背景辐射探测器获得的资料，威克斯推断，宇宙其实是有限的，相对说来其实并不大，大约只有70亿光年宽度，形状为五边形组成的12面体，有如足球。人们之所以感觉宇宙是无限的，是因为宇宙就像一个镜子迷宫，光线传过来又传过去，让人们发生错觉，误以为宇宙在无限伸展。《新科学家》杂志报道了威克斯的推断。

WMAP探测器用于探查宇宙大爆炸“大火”遗留下来的热量痕迹──弥漫于整个宇宙的微波背景辐射，此种“余热”温度很低，约在绝对零度以上3度。虽然宇宙微波背景辐射弥漫于整个宇宙，但并不是到处完全均匀，而是有一些波动，如同大海总在波浪起伏一样，形成一圈圈微波背景辐射“涟漪”。探测这些“涟漪”的大小和强度，可推定宇宙早期的情况，也可以推定现今宇宙有多大。

如果宇宙是无限的，那么就会有各种大小的宇宙微波背景辐射“涟漪”。而WMAP观察到了较小规模的微波背景辐射“涟漪”，这和无限宇宙理论推测的几乎一致，但是大尺度范围的“涟漪”却没能观察到。在大尺度上，微波背景辐射“涟漪”似乎被“抹平”了。这一点意味着：宇宙可能是有限的。其道理就像在澡盆中掀不起巨浪一样，在一个有限的宇宙中也不会有无边的“涟漪”。而威克斯的比喻是：“正像一口钟的震动不会比这口钟本身还大一样，宇宙中的任何波动也不会比宇宙本身还大。”

威克斯及其合作者认为，根据WMAP获得的观察资料看，宇宙不仅是有限的，而且相对较小，直径不过70亿光年，并具有一种奇特的性质，即能够把自身反射回去。尽管宇宙是有限的，但它没有具备任何性质的边界。如果一艘太空船像光一样笔直前行，最终它将回到出发点，就像环绕地球航行一样，没有任何一个点标志着你在哪里“重返”。

由于这种奇异效应，从一个星系发出的光将沿着两条不同的路径抵达地球，在地球上的观察者看来，同一个星系将出现在天空中的两个不同地方，而误认为是两个不同的星系，具有不同的年龄。这就如同一个镜子迷宫，其中每一样事物都会有许多镜像。但是，要确认两个在不同地方的星系影像其实是同一个星系却比登天还难，威克斯说：“这就像是要在数十亿拥挤的人群中认出从正面看是50岁的样子、从头顶俯视则是7岁模样的两个人影是同一个人一样。”

威克斯用12个完全相同的五边形组成的、像足球一样的12面球体来描述这样的宇宙。他认为，这是对WMAP观测资料的最好解释。用计算机模拟，这种模型能在不附加任何条件的情况下产生和WMAP所观测到的宇宙微波背景辐射“涟漪”一样的图样。威克斯说：“它和WMAP获得的资料惊人地契合。我都不敢相信，结果比我想像的还要好。”

威克斯认为，由于宇宙存在“返转”效应，我们观察到的宇宙其实是一种幻觉，这个12面体在无休无止地重复映现它自身，如果你从其中一个五边形中走“出去”，你将从其另一面重新回到同一个地方，并一再观察到同样的天空、同样的星系。

【077、美射电望远镜拍到宇宙星系壮观“超级火山”】

2010年08月23日腾讯科技

[导读]目前，美国宇航局“钱德拉”X射线天文台和甚大阵射电望远镜最新拍摄到宇宙星系“超级火山”喷发现象。这一过程非常类似于地球上的火山喷发过程。

据美国物理学组织网报道，日前，美国宇航局“钱德拉”X射线天文台和甚大阵射电望远镜拍摄到超大星系M87呈现出壮观的“星系超级火山”景象。

美射电望远镜拍到宇宙星系壮观“超级火山”

超大星系M87呈现出壮观的“星系超级火山”景象

M87星系距离地球5000万光年，该星系位于处女星系簇中心，据悉，处女星系簇内有数千个星系。近期，钱德拉X射线天文台探测到X射线下(图中蓝色部分)M87星系周围充满着炽热的气体，随着这些气体逐渐冷却，它们将聚集至星系中心区域，在这里炽热气体将继续冷却，甚至冷却速度更快，并伴随着形成新的恒星。

然而，甚大阵射电望远镜的射电观测)暗示着M87星系喷射充满能量的粒子流，该高能量粒子流相对靠近星系中心的冷却气体位置更高，并且由于高能量粒子流具有超音速速度可在星系大气层产生冲击波。

这一宇宙星系环境“喷发”交互现象非常类似于2010年冰岛艾维法拉火山爆发。在冰岛艾维法拉火山喷发过程中，炽热气体从熔岩表面喷涌，所形成的冲击波可透过火山灰色烟雾看到。这些炽热气体上升至大气层，拖曳着暗色灰尘流。这一过程在艾维法拉火山爆发的视频中清晰可见，冲击波在灰尘烟雾中传播，伴随着产生暗色灰尘云上升至大气层。

依据艾维法拉火山爆发现象进行类推，黑洞附近形成的高能量粒子上升穿过星系簇的X射线喷射大气层，在M87星系中心位置形成最寒冷的气体。这类似于炽热火山气体拖曳的暗色灰尘云。同时，这一过程像地球上的火山喷发，当黑洞抽吸能量粒子进入气体簇时可看到冲击波。

【078、欧洲南方天文台拍摄美丽“室女座之眼”星系】

2011年08月27日中国天文科普网

[导读]组成“室女座之眼”的两个星系距我们5000万光年之遥。它们的昵称来自这对星系的核心——当我们通过中等望远镜看去，它们看上去就像黑暗中的一对眼睛。

欧洲南方天文台拍摄美丽“室女座之眼”星系

VLT拍摄的室女座之眼

“室女座之眼”位于室女座，离我们约5000万光年，两个星系之间距离约10万光年。它们的昵称来自这对星系的核心——当我们通过中等望远镜看去，它们看上去就像黑暗中的一对眼睛。

虽然这对星系的核心相似，它们的外围明显不同。位于右下的NGC 4435，看来比较致密，缺少气体和尘埃；而位于左上的大星系NGC 4438，在核心前横着一条尘埃带，左边还有年轻恒星群，气体更是延伸到图像的左右边缘。

NGC 4438与另一个星系的强烈相互作用使其外围剥离：冲突扭曲了星系的外形。当30~40亿年后银河系与仙女座大星系相遇时，会发生类似的过程。

NGC 4435就是罪魁祸首。有的天文学家相信，这些破坏是大约一亿年前，它与NGC 4438以1.6万光年近距离擦过造成的。但是随着大星系的外形被破坏，较小的NGC 4435会受到更大的影响。潮汐力既然能把NGC 4438的内容物扯出来，也能剥离NGC 4435的大部分气体、尘埃，减少星系的总质量。

另一种可能是更远的巨椭圆星系M 86（未在图中显示）的强大引力，造成了NGC 4438的形状改变。最新的观测显示，这两个大星系之间存在电离氢的纤维桥，意味着它们在过去发生过冲突。

巨椭圆星系M 86和NGC 4438、4435都属于室女座星系团，这是一个富含星系的集团。在这种环境中，星系相撞是非常常见的，因此NGC 4438很可能与这两者都遭遇过。

本图是“ESO宇宙珍宝节目”（ESO Cosmic Gems programme）的首个图像，这是ESO为公共教育和宣传而设立的新项目，主要在天空状况不适合进行科学观测的时候，就让仪器拍摄那些有趣的、有魅力的天体。这些数据同样可以用于专业天文学家的科学研究。

【079、欧洲新射电望远镜首次拍到遥远星系清晰照片】

2010年06月11日国际在线

[导读]英国科学家仅利用了这台天文望远镜5000多个天线的一小部分，就成功捕捉到了数十亿光年以外星系的高清晰度图像。望远镜全部建成后，将能够收集到大量的太空数据。

欧洲新射电望远镜首次拍到遥远星系清晰照片

英国科学家仅利用了这台天文望远镜5000多个天线的一小部分，就成功捕捉到了数十亿光年以外星体3C196的高清晰度图像。

据《每日邮报》报道，欧洲正在建设中的大型射电望远镜首次拍摄到距地球数十亿光年的遥远星体高清晰度照片。这个全新的天文望远镜将用来寻找外星文明。

欧洲新射电望远镜首次拍到遥远星系清晰照片

分布在荷兰、德国、瑞典、法国、瑞典、波兰和英国的天线将组成一个覆盖广大区域的低频射电阵，用来扫描宇宙中的低频射电信号。

据报道，欧洲科学家为了更清晰地观测宇宙，正在整个欧洲范围内建设一个大型的射电天文望远镜，包括5000多个天线和一台超级计算机。分布在荷兰、德国、瑞典、法国、瑞典、波兰和英国的天线将组成一个覆盖广大区域的低频射电阵，用来扫描宇宙中的低频射电信号。位于荷兰的超级电脑将所有天线接收到的射电信号进行分析整合，形成清晰的太空图像。

欧洲新射电望远镜首次拍到遥远星系清晰照片

分布在荷兰、德国、瑞典、法国、瑞典、波兰和英国的天线将组成一个覆盖广大区域的低频射电阵，用来扫描宇宙中的低频射电信号。

英国科学家仅利用了这台天文望远镜5000多个天线的一小部分，就成功捕捉到了数十亿光年以外星系的高清晰度图像。望远镜全部建成后，将能够收集到大量的太空数据，帮助科学家解答星系起源等困扰人类已久的问题，甚至还可以搜索来自外星文明的信息。

【080、人类将视野拓展到越来越远的宇宙深处，探索距离已达360亿光年】

2018-01-17 科幻迷發表于科学

自从17世纪初望远镜发明后，人类视野拓展到越来越远的宇宙深处，天文学家们陆续发现了一些云雾状天体，被称为星云。有的星云是气体的，有的被认为像银河系一样，是由许许多多恒星组成的宇宙岛，由于距离地球太远，观测都分辨不清那些由大量恒星构成的朦胧天体。18世纪，德国哲学家康德和英国天文学家赖特等人曾猜想这些星云是像银河一样由星群构成的宇宙岛，只因距离太远而不能分辨出单个的星体。

关于河外星系的发现过程可以追溯到两百多年前。在当时法国天文学家梅西耶（ Messier Charles ）为星云编制的星表中，编号为M31的星云在天文学史上是有着重要的地位。初冬的夜晚，熟悉星空的人可以在仙女座内用肉眼找到它，一个模糊的斑点，是俗称仙女座大星云[3]。在从1885年起，人们就在仙女座大星云里陆陆续续地发现了许多新星，从而推断出仙女座星云不是一团通常的、被动地反射光线的尘埃气体云，而一定是由许许多多恒星构成的系统，而且恒星的数目一定极大，这样才有可能在它们中间出现那么多的新星。假设这些新星最亮时候的亮度和在银河系中找到的其它新星的亮度是一样的，那么就可以大致推断出仙女座大星云离地球十分遥远，远远超出了已知的银河系的范围。但是由于用新星来测定的距离并不很可靠，因此也引起了争议。

1917年，美国天文学家里奇拍摄星云NGC6946时，在其中发现了一颗新星。后来美国天文学家柯蒂斯也有类似的发现。由于星云中的新星极其暗弱，他们猜测星云应该极其遥远，是银河系外的天体。1924年，美国天文学家哈勃用当时世界最大的天文望远镜——威尔逊山天文台2.5米直径的望远镜观察仙女座星云，第一次发现星云其实是由许多恒星组成的，并利用其中的造父变星测定出仙女座星云位于70万光年之外。这远远超出了银河系的范围，证明它是银河系之外的星系。此后，哈勃又测定出三角座星云和星云NGC6822也位于银河系之外。

1924年，哈勃用当时世界上最大的望远镜在仙女座大星云的边缘找到了被称为"量天尺"的造父变星，利用造父变星的光变周期和光度的对应关系才可以定出仙女座星云的准确距离，证明它确实是在银河系之外，也就是说像银河系一样，是一个巨大、独立的恒星集团。因此，仙女星云应改称为仙女星系。

第一个发现的河外星系是仙女座大星云（M31）。随着望远镜口径的增大，观测技术的进步，哈勃望远镜和各种航天探测器的上天，发现的河外星系也越来越多。时下，在观测所及的范围内可以观测到10亿个以上的星系。在这众多的河外星系中，只有极少数很亮的才有专门名字：有的以发现者的名字来命名，如大小麦哲伦云，有的以所在星座的名称来命名，如猎犬座星云等，绝大多数河外星系是以某个星云、星团表的号数来命名，至今为止，经科学家的不懈探索已发现河外星系10亿多个，探索距离达360亿光年。

【081、人类首次发现银河系内超高能宇宙射线】

2021-04-15

科学家最近探测到有史以来银河系内发出的最强宇宙射线，是地球上人造粒子加速器可以达到能量的几百倍，是之前最高纪录保持者的两倍多。

4月5日发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）的研究宣布，“第一次发现位于银河系内能量介于100万亿电子伏特（TeV）到1000万亿电子伏特（PeV）之间的弥散伽马射线”。

相比之下，地球上最强大的粒子加速器欧洲核研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）能产生的射线能量只有6.5 TeV。这份研究探测到的射线能量达到957 TeV。

PeV是TeV的一千倍。位于西藏羊八井镇的宇宙射线观测台共探测到23个高于298 TeV、1个接近1PeV的弥散伽马射线。这个观测台位于海拔4300米高处，由地面上600多个观测器的ASγ表面阵列和地下的缪子水切伦科夫探测器组成。

在过去几十年来，科学家一直在记录来自宇宙空间的高能伽马射线。推测它们是由激烈的天体事件，比如恒星爆炸、黑洞周围的吸积盘弹射物质等事件所发出。

研究人员追踪到这些射线来自蟹状星云（Crab Nebula），不过这只是一个大概的范围，还没有确定究竟是什么天文事件发出的这些射线。

高能宇宙射线由质子和其它原子残骸组成，原本带有电荷，在星系内传播的时候很容易被不同的磁场影响，使得路线弯曲。当这些高能宇宙射线与星际介质相互作用的时候，发生核反应，成为不带电荷的弥散伽马射线，才被科学家探测到。

它们变成伽马射线后，在银河系内传播的路线就更直一些，但是到了这个阶段，要追溯它的源头已经比较困难。

而且，很可能这些PeV射线的来源已经不存在了。研究人员表示，下一步希望找到这些事件源头，了解它们仍然在发出射线，还是已经趋于平静。

这份研究的作者之一东京大学宇宙射线研究所的高田真人（Masato Takita）说：“已经死亡的PeV射线就像灭绝的恐龙一样，我们只能看到它们在数百万年间留下的、遍布银河系的足迹。如果我们能定位实实在在的、仍然活跃的PeV射线，我们就可以试图解答更多的疑问。”

【082、人类眼前的宇宙都是假的？】

2021-05-20 科学视角

有一种观点认为，最早的人类在还没解决温饱问题之前，他们并没有对自己所处的环境投入太多的关注和思考。为了提高人类社会的生产力，我们不得不对地球进行更多的了解，从而获得提高效率的方法。这个过程便是人类文明发展的过程，在这个过程中人类不断地提出新的理论来解释未知的事物，因此如今人类文明才会有如今丰富且坚实的科学基础。

到了二十世纪，科学家提出了量子力学，这种新的理论体系为人类文明的发展添加了助推力。在物理上，量子被视为是最小的单位，但它能够做的事情非常多。前几年我国第一颗量子通信卫星成功发射，全世界的关注再一次聚集在中国航天领域上。量子虽小，却在逐渐地改变整个世界。

在量子力学上，有一种理论叫“量子纠缠”。很多朋友听到这个名词就觉得它肯定是一个很抽象的概念，实际上它也有通俗的理解。所谓的量子纠缠指的是两个有共同来源的粒子无论它们之间的距离是多远，其中一个粒子的状态发生变化后另一个也会发生变化。这个理论还可以推广到一个粒子对应多个粒子，由此可见量子之间有着明显的相关性。

很多专家认为未来社会的通信将会更快更便捷，而现在的通信基础需要进行改造升级才能实现这个目标，量子力学就在这个发展的过程中起到了非常重要的作用。关于量子力学的众多观点中，甚至有人认为我们就生活在一个由量子纠缠形成的幻象世界中，一切都像是全息投影一样。

科学家通过对粒子量子纠缠的现象进行研究后，发现该现象是可以超光速的。他们之所以会认为我们所存在的这个世界是一个全息投影，是因为粒子之间量子纠缠达到一定程度后形成的。如果该理论被证实的话，那么对于人类的认知则是颠覆的。人类很多科学理论都可能会被推翻，同样会有新的科学理论建立起来。

还有科学家将该理论引申到宇宙中，认为除了地球之外宇宙里存在着比人类更加高级的文明，它们甚至能够制定宇宙规则，或许我们过去、现在和未来所看到的一切都是它们所营造出来的全息投影。当然也不用过于担心，因为量子力学理论尚未成熟，一切都未可知。

【083、人类已知的宇宙有多大，只能说心有多大，宇宙就有多大】

2017-10-04 天马

人类对宇宙的认知还只是沧海一粟，就算是科技较为发达的现在也无法确切的知道整个宇宙有多大，目前有科学家推算出宇宙是一个直径约930亿光年的球体，而且还在不断地膨胀，不断变化的数值也让人难以估量宇宙有多大。

目前地球上没有任何一个人能够知道宇宙有多大也根本不会知道宇宙外面是什么，它或许是无限的，也或许它确实拥有某种边界，也就是说如果你旅行的时间足够长，你最终将回到你出发的地方，就像在地球上那样，类似在一个球体的表面旅行。我们都知道宇宙年龄有138.2亿年，那是不是宇宙的大小就是138.2亿光年呢？答案是否定的。

宇宙是在不断膨胀的，它的膨胀速度可以以任何速度进行，甚至是超越光速。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际来的近。随着时间流逝，宇宙不断的膨胀，最后所有的星球都会越离越远，最后可能在地球上都再也看不到星星了。

但是人类所在的地球，却是能够观测到宇宙的，们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460多亿光年。也就说整个直径是930亿光年，这也许就是宇宙有多大的答案，但是它会一直不断的变动。

天文学家们向宇宙张望，他们注意到宇宙中的星系分布并非呈现随机状态，由于引力的作用，星系倾向于相互接近，从而形成规模巨大的聚合体，如星系团，超星系团，大尺度片状结构乃至所谓的巨壁。天文学家们开始着手纪录这些星系在三维空间中的位置，他们很快成功地制作出较近距离范围内星系的三维分布图，这是一项令人惊叹的成就。

虽然我们无法直接测量出宇宙有多大，但是通过宇宙中的星系、星体之间的距离，我们也可以感受宇宙的广阔空间。欲走究竟有多大谁也说不清楚，只能靠一点点的探索去揭开这个谜团。

【084、如果两个宇宙高级文明在太空中打战，人类如何才能观察到？】

2021-04-13 科学宇航员

在浩瀚无垠的宇宙中，除了人类文明，会不会还存在其他高级文明？如果真的存在，那会摩擦出什么样的火花呢？虽然现在的科学技术水平，让我们暂时知道外太空对我们是安全的，但是宇宙存在着千万个天体，我们也不能掉以轻心。当然，若真的存在外星文明，但如果两个文明之间的差异大到无法想象，那它们所处的等级也不一样。我们想要联系外星文明的话，就需要极高的通讯设备支持。

在尼古拉的理论中，按照目前人类对不同能量的掌控水平，人类文明的等级水平为0.73级。这与外星文明比较起来天差地别，主要是人类对地球的资源利用程度很低，对于太空的探索也是只停留在太阳系内。

我们可以做这样一个假设：就是人类有一天可以利用地球的再生资源进行各星体之间穿梭，那与外太空其他文明沟通简直轻而易举。不过遗憾的是，就目前的情况来说，与其他文明联系是根本不存在的。而且，外星文明存在的话，估计文明等级早已到达2级。到时，消灭掉人类文明是不费吹灰之力的事。那两个同等级的文明发生争斗，人类可以观察到吗？

毫无疑问，它们也会跟人类文明一样，为了资源的争夺，谋求发展而引发的战争。因为内部资源一旦满足不了，最好、最便捷的莫过于去外部抢。而各种核武器、反物质武器、高强度武器等，都是他们的秘密武器。就如科幻片一般，这些武器产生大量的能量辐射，而这就可以给人类的观测带来一丝丝的希望，为什么会这样子说呢？

首先，战斗产生的能量都各有缺点，但最后都是不利于人类的观测。第一种是以电磁波的形式发送，它的传播信号会随着距离增加逐渐减弱。宇宙两大高级文明距离我们星体又远，再加上宇宙电磁波信号本身就很弱，所以人类接收不到这个感应也是情理之中。

第二种是以中微子式的传播，虽然这种信号的传播较大程度上保存信号的完整性，看到这你是不是觉得有所希望？可是你错了，中微子的穿透力极强，可以轻松自如在宇宙移动。但它也是有缺点的，它的传播速度很慢。简单来说，就是宇宙两大文明发生战争后的上千年，甚至上万年才可能给我们接收到信号。总的来说，人类目前还是很难观测到宇宙中是否真的有两大高级文明在开战。

宇宙中两大高级文明的战斗，其实与人类没有太大的关联，硬是好奇地想去了解，可能会招来杀身之祸。毕竟人类目前科学技术水平还不足够抵御外来抗击。

【085、如何理解平行宇宙/平行世界？】

陈东泽 01月31日Matrix 首页推荐

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有两样东西，我们愈经常愈持久地加以思索，它们就愈使心灵充满日新月异、有加无已的景仰和敬畏：在我之上的星空和居我心中的道德法则。——康德

凝望夜空，你是否思索过，在浩瀚的宇宙最深处存在着若干个「自己」，你们外貌相同，却各自经历着截然不同的命运；回望人生的路口，表白亦或暗恋；工作亦或读研；爆发亦或隐忍；我愿意亦或对不起；每个选项都蝴蝶效应般的决定了你的人生旅程，也许一马平川、也许崎岖不平、或许硕果累累、也或许沼泽泥泞。

如若站在路口的那一刻，你大脑神经元上的电荷信息有了微妙改变，导致你走向了另一个方向，那么你现在的人生旅程将会怎么样？

平行宇宙理论虽不能得知其它的旅程是否同样精彩，但可告知于你的是：你当初的舍弃掉的每一个选项背后的人生轨迹都可能被亿万光年之外的另一个「自己」所经历，这些不同版本「自己」存在于距离你最少 465 亿光年外的广袤宇宙中（百纳被多重宇宙）。

或者这些不同版本「自己」被隔离在相互无法沟通的量子力学领域所探讨的希尔伯特空间。（量子力学的多世界诠释）。

还有可能是我们所处的宇宙空间只是更高维度空间上的一张膜，就好像三维空间中的一摞 A4 纸，相互平行却无法产生任何交集。（超弦理论框架下的膜宇宙）

本文将在科学而非科幻的范畴内向你展示 3 种类型的平行宇宙:

百纳被多重宇宙，存在于 465 亿光年之外的宇宙空间；

量子力学的多世界诠释；

弦理论框架下的膜宇宙。

即使在科学范畴内，各类平行宇宙可谓琳琅满目，而以上三种最有代表性，因为这三种平行宇宙的理论根基分别是相对论、量子力学以及超弦理论。

即使我身处果壳之中，仍以为自己是宇宙之王——斯蒂芬·霍金

一般我们所探讨的宇宙是指以地球为中心，465 亿光年为半径的球体空间，这个球体的边界也叫「粒子视界」，是观察者所能观测到的距离极限。

也就是说，即使你具有千里眼的特异功能，最远也只能看到 465 亿光年之内的东西，这是由于光速所限。

你也许疑惑：宇宙的年龄不过 140 亿年，为什么「粒子视界」的半径却可以达到 465 亿光年？

这是由于宇宙空间在宇宙大爆炸之初就开始不断的膨胀，且越远的地方膨胀越快，甚至速度快过了光速。所以当 137 亿年前大爆炸之初的宇宙微波背景辐射抵达我们的地球时，当年的发光区域已经随着宇宙空间的膨胀到达了距离我们 465 亿光年的地方，那里的膨胀速度已经大于光速，于是光子便无法抵达我们的地球。

根据爱因斯坦相对论：Nothing can't move through space faster than light，没啥可以比光在空间通行速度更快。那么上文提到，空间的膨胀速度超过了光速是否违背了相对论？

答案是并没有，这是因为相对论限制了物体在 space（空间）的通行速度，而并没有限制 space 自行膨胀的速度，而空间膨胀速度大于光速是被允许的。

空间膨胀所致的两点距离变化就好比气球上两个点静止的点的随着气球的膨胀越来越远。

粒子视界决定了我们当前的观测范围是以地球为中心、465 亿光年为半径的球形空间。本文我们就把这个巨大的球形空间称作我们的宇宙。

那么 465 亿光年之外的宇宙空间，也就是那些未知宇宙空间还有多大呢？

这个问题很重要，因为一旦 465 亿光年之外的宇宙空间仍然硕大无朋，那么像这样半径为 465 亿光年且互不相交的球形空间就会存在 N 多个，空间越大能划出的球形空间数 N 就越多。

这 N 多个巨大的球形宇宙空间由于光都来不及互相抵达，因此他们就不曾互相影响过，所以他们的各自发展是相互独立的。

现在我们根据以下两个条件做出一些思考:

现代的测量结果表示宇宙的空间曲率 0，这意味着宇宙空间是无限大的。

宇宙在大尺度上是均勻且各向同性的。也就是说，我们在宇宙中任何一点为球心 465 亿光年为半径画球，这些球形空间内所包含的物质在大尺度内差不太大。

如果宇宙空间无限大，那么以上提到的 465 亿光年的球形空间就会存在无数个。而一旦这样的球形空间存在无数个，那么任何极小概率事件就都会发生了。

正如埃米尔·博雷尔的无限猴子定理所言：让一只猴子在打字机上随机地按键，当按键时间达到无穷时，几乎必然能够打出任何给定的文字，比如莎士比亚的全套著作。

同样的，在宇宙中划出无数个 465 亿光年半径且不相交的球形空间，其中几乎必然能够找出一个与我们的宇宙中所有粒子排布与粒子运动状态一模一样的宇宙。

经过计算，那个完全相同的宇宙出现的期望距离是距离地球 10^(10^122) 米。这是个大到难以理解的距离，也许直到时间的尽头人类文明也无法抵达那个遥远的「孪生宇宙」，但是理论上它确实存在。

以上，我们通过物理知识对宇宙做出了预测：在遥远的空间之外，存在一个与我们的宇宙中粒子排布与粒子运动状态完全相同的宇宙。

那么还剩一个重要的的疑问，那个宇宙中与你一模一样的「自己」，除了肉体相同之外，你们的思想意识是否也是一模一样么？

粒子排布完全相同的两生命体是完全一样的么？

我们都是精致的自动机器。我们的身体和脑在运行时，就像是当时教堂中的乐器——风琴，我们的身体通过巨大的风箱把称为「动物精神」的特殊液体压入储液器里，然后通过一整套管子排列产生出不同的节奏与旋律，这就是我们的行为。--笛卡尔

这是一个存在争议且开放式的问题，有些人认为离子排布相同的两个生命体只是拥有相同的肉身，而不具备相同的意识。出生于 13 世纪中叶的法国哲学家笛卡尔就明确提出过现在所谓的二元论：「大脑的意识是由非物质组成的，并不遵循物理定律」也就是说意识是非物质的东西，不能通过简单的离子排布决定。现在依然有人坚持这样的观点，认为存在类似「动物精神」的特殊液体，在没有发现这种物质之前，人类无法制造具有自我意识的人工智能。

而大部分物理学家都相信的是粒子的排列方式与运动状态完全决定了一个物理系统。也就是说一旦两个 465 亿光年半径的球形空间中粒子的排列与运动状态完全相同，那么这个两个物理系统就是完全一模一样，其中的生命意识也完全相同。

我的态度是支持后者，我们都是由粒子组成，我们向左移动那么全身的粒子就会向左移动，我们的大脑进行思考那么组成的大脑粒子就会改变状态。之所以现在人类还没能制造出能通过图灵测试的人工智能，只是因为人类还不够了解自己的大脑。正如 2013 年美国奥巴马政府所启动的「大脑计划」所言：「作为人类，我们已经发现了数百光年以外的星系，研究了比原子还小的粒子，但我们仍然没有解开这个位于两耳之间 3 磅重的物质之谜。」

你在阅读这篇文章的瞬时周遭就是你所在宇宙中粒子排列方式与运动状态的表现。而你曾经放弃那个选项背后的蝴蝶效应人生，也只是对应了亿万光年之外的另一个球形空间中粒子的另一种排布。

这就是百纳被多重宇宙，如果把宇宙想象成一个二维空间中无限大且满是补丁的被子，每一块补丁都代表了大小相同且各自独立演化的空间。由于被子大小无限，那么无限大的被子就将穷举出补丁的所有的可能，如果其中一块补丁代表了你所处的宇宙，那么被子上必然还能找到另一块一模一样的补丁，也就是你的平行宇宙。

谁要是懂得量子力学，那他就是真的不懂量子力学——理查德·费曼

量子力学太玄妙了，全世界最顶尖的物理学家都曾在其堡垒前折戟沉沙，爱因斯坦、薛定谔、玻尔、海森堡、费曼、图灵等等科学巨人面对量子力学都曾各执己见。这主要是因为粒子在微观尺度下各种反常识的现象是自古以来的任何宏观物理定律都无法解释的。

同一个粒子可以同时出现在多个地方，这绝对是反常识的，因为你从没见过女朋友同时出现在左手边和右手边，除非她就是你的左右手。

量子力学告诉我们单一粒子可以同时出现在多个位置，就像水波无处不在的浸满了房间，水波在不同位置的强弱决定了粒子最终会出现位置的概率，这个概率可以通过薛定谔方程计算出来。粒子从无处不在的波变成确切位置的粒子只需要一个开关，那就是观测，一旦粒子被观测那么粒子的位置就确定了，水波越强的地方越有可能出现那个粒子。

啊，只要不观测，女朋友就像一道波同时飘荡在上海和温哥华，一旦被观测她的位置就确定了。如果你不是时间管理大师，那么你一定认为这是个荒谬的理论，可这确实是通过严密的实验得出来的结论。

读到这里你也许对量子力学感到一点困惑，但别急，相同的困惑物理大佬们也都曾经历过。

爱因斯坦就说过：「月亮只是因为老鼠盯着它看才存在吗？」

薛定谔也做过一个著名的思想实验，薛定谔的猫：只要不打开盖子观测，那么盒子里面的猫就是一个既死又活的叠加状态。

但也正是由于科学至今无法解释量子力学的神奇，激烈的争讨才会持续一个世纪至今。而在这思想碰撞过程中物理学家不断的迸发智慧，通过一个个精妙绝伦的物理实验揭开了宇宙万物在微观尺度下的运作规律。我们蜷缩于原子内核之中，惊叹于电子优雅的华尔兹。可以说近一个世纪的物理学给予我们另一双眼睛，让我们把光年之外的神秘与周遭的美丽都看的更加清晰了。

关于量子力学的不同解读可谓是莫衷一是，最为主流的解释是以玻尔为首的哥本哈根诠释，后文会于必要的地方稍作解读。本文重点在于讨论平行宇宙，于是下文主要解读内容是美国量子物理学家休·艾弗雷特三世剑走偏锋的提出了量子力学的多世界诠释。

量子物理学家休·艾弗雷特三世

我要和父亲在另外一个平时宇宙中相会了--休·艾佛雷特女儿的遗书

美国量子物理学家休·艾弗雷特是量子力学多世界诠释的提出者，年少的艾弗雷特曾带着多世界理论的博士论文拜访量子力学大佬玻尔，但却遭碰壁，玻尔认为量子力学的平行宇宙理论是乡村野夫的旁门左道，他无法相信这个世界只因为你在人群中多看了一眼就分裂成两个。尽管受挫之后的艾佛雷特大幅的删改了论文中对哥本哈根诠释的不同见解，但是也没能改变社会舆论给予他精神分裂人群的待遇，以至于酒精和尼古丁陪伴了他潦倒颓废的后半生，最终于 1982 年去世享年 51 岁。

「我要和父亲在另外一个平时宇宙中相会了」这是艾佛雷特的女儿的遗书，她是一名真正的精神分裂症患者。父亲的潦倒人生带给了这个家庭不幸，她目睹过父亲曾孤独的沉浸于自己的平行宇宙，但遗憾的是她并不了解量子物理，根据艾佛雷特的理论，死亡并不会让他们相会。而仅有欣慰的是，根据艾佛雷特的多世界理论，一定还存在一个平行宇宙中的艾佛雷特事业一往无前，家庭和睦美满。

近些年，随着量子力学的发展，艾佛雷特的多世界诠释逐渐开始被越来越多的人关注，这或许是得益于互联网的力量，也或许是人民日益增涨的物质文化需求已不甘于只有一个世界的现状，总之这个理论被越来越多的讨论和完善。

溯流时间，回到中学物理课堂

关于量子力学的一切都可以从这个简单的双缝干涉实验的中获得启发--理查德·费曼

为了能够从科学的视角去理解量子力学的多世界诠释，我们必须先溯流时间，回到中学物理课堂，和我一起回顾一个物理实验，杨氏双缝干涉实验。

对于要了解量子力学的同学们，杨氏双缝干涉实验是极其重要且不可思议的实验。量子力学最伟大的实践者之一的费曼就曾说过：「关于量子力学的一切都可以从这个简单的双缝干涉实验的中获得启发」。

实验需要几样实验器材:

电子枪（可以发射电子的枪）

有两条缝的钢板

屏障

准备好了器材之后实验就开始了，我们用电子枪对着钢板连续发射电子，一段时间后记录观察钢板后方屏障上电子落点位置。

观测屏障我们发现，电子在屏障上形成了明暗相间的条纹，明条纹代表电子落上的数量多，暗条纹代表电子落上的数量少。

到目前为止，中学顺利毕业的你也许可以解释这个现象，这是因为电子具有波粒二象性，一连串的电子射向钢板时展现了粒子的波动性形成了一道道波，两个粒子表现出的波特性分别通过钢板上的双缝时衍射出来了两道波，这两道衍射波相遇便发生了波的干涉，最后在屏障上形成了明暗相间的干涉条纹。

如果你能读懂以上结论，那么我允许你保留三秒钟的骄傲。因为实验接下来将发生的一切，或许将改变你对这个世界的原有认知。

更改实验，电子连发变单发

现在我们将实验稍作修改，将之前用电子枪连续发射电子，改成电子枪间隔发射单个电子，其它不变，也就是单粒子的双缝干涉实验。

思考一下，如果电子枪间隔发射单个电子，一段时间后电子的落点会在屏障上会体现怎样的图案呢？

现在直接看答案，如下图：

没错，电子的落点基本没有变化。电子枪不连续的间隔发射单个电子，在一定时间之后所有电子的落点依旧在屏障上形成了明暗相见的条纹。

在我们的原有思维中，连续发射的电子之所以可以通过双缝形成干涉条纹，是因为大量电子同时展现了粒子的波动性，两个电子分别通过双缝时衍射出来的波互相干涉，最终在屏障上形成了干涉条纹。

那么现在，一个全新的实验现象告诉我们，一个完全独立的电子经过双缝后，电子的行动依旧遵循双缝干涉的路径，一定时间后还是会在屏障上形成明暗相间的条纹。

接下来，我将不开玩笑的告诉你为什么会这样。

我们把钢板上的双缝分别命名为 A 缝、B 缝，电子枪发射电子后，这一个电子同时出现在了 A 缝和 B 缝两个位置，并同时衍射出了两道波，这两道波相遇后发生干涉，最终单个电子依旧按照两道波干涉的路径落在屏障。

也就是说一个电子好像出现了分身，自己和自己发生了干涉。并且最终按照双缝干涉波的路径行进。

不要怀疑实验过程，这个神奇的现象被世界各地大量物理实验重现，确定了一个粒子确实同时出现在多个位置。

更改实验，增加电子探测装置

为了进一步搞清楚到底发生了什么，我们再次更改实验，我们要知道一个粒子是如何同时经过 A 缝和 B 缝的。增加电子探测装置，来观测电子下究竟如何分身。

随着电子枪单发射击，探测器开始监测电子的动向，屏障上也开始出现了电子落点所形成的亮斑。

我们期待着探测器同时捕获电子和他的分身，可最终的结果再次让人大跌眼镜。

探测器监测到的电子并没有同时出现在 A 缝和 B 缝，而是要么在 A 缝要么在 B 缝，并且屏障上的干涉条纹也消失了，取而代之的是与 AB 两缝分别对应着的两道亮斑带，这分明是电子的粒子性直接通过两条缝形成的落点。这说明，这一次粒子并没有表现出波的特性，也不存在分身了，当然也就无法自己与自己发生干涉。

这又是为什么，两次实验唯一的不同在于本次实验多了电子探测器。一定是电子探测器的作用导致了电子的分身能力丧失了。去掉电子探测器干涉条纹就会出现，加上探测器干涉条纹就消失。

后来，物理学家对电子探测方式进行了多次升级，但是无论怎么做，只要实验可以获得电子的轨迹，那么干涉条纹就会消失。

这个小小电子似乎有一股神奇的魔力，只要发现人类在观测它，它就是一颗老实巴交的粒子，否则它就是弥漫在空间之中无处不在的波。

认识量子力学多世界诠释

通过前文一系列的双缝干涉实验实验，我们已经感受到了微观世界的玄妙，关于单一粒子从同时存在多个位置到变成一个确切位置的过程究竟发生了什么，目前也没有一个最终答案，而这个过程发生的一切便是量子物理学家们的主要纷争点，其中哥本哈根诠释和而多世界诠释便是对于这个过程不同解读。

想要进一步了解哥本哈根诠释和而多世界诠释就不得不说下薛定谔方程。

量子物理学家告诉我们，电子枪发射出来的电子在被观测之前确实以波的形式存在于空间之中的任何位置，比如同时出现在 A 缝和 B 缝，这道波体现了粒子在空间里一种「存在感」的强弱，「存在感」越强的地方最终出现粒子的概率就越大，反之亦然。如果我们想要知道微观粒子状态与时间的关系，牛顿运动定律则完全不再适用，而这时候就要用到薛定谔方程来描述粒子的波函数与时间的关系了。简单理解：

牛顿定律描述的是宏观物体位移与时间的关系。

薛定谔方程描述的是波函数与时间的关系

哥本哈根诠释表示，当粒子被观测之后，薛定谔方程所描述的波函数就坍缩了，原先波函数描述的粒子在空间中的不同的概率将立刻马上的瞬间改变，其中某一个波峰点的概率将变为 100%，而其它位置点的概率全部变成 0，所以粒子会出现在一个确切的位置。

波函数因为物体被看了一眼就坍缩而不再适用，这样的结论是否合理或武断或不清晰可以留给大家思考。因为本文的重点在于科学的解读平行宇宙，哥本哈根诠释的介绍我们浅尝辄止。下面我们来理解下艾佛雷特对于量子力学的多世界诠释。

埃弗雷特认为，波函数没有坍缩，在被观测的那一刻薛定谔方程依然适用，只是波函数的概率波峰所对应的现实世界分别独立演化了，形成了平行世界。

举个例子，我们假定掷硬币是一个量子随机事件（严格来说，投掷硬币并非量子随机事件，硬币在被投出的那一刻，落地时的正反面就已经决定了，真正的量子随机事件一般采用原子衰变）且出现正面 / 反面朝上的概率都为 50%。如果正面朝上，你将决定晚饭吃完垃圾食品之后组队打游戏；反面朝上，你将决定晚饭吃完水果餐之后做运动；如此一来，当掷硬币这个量子随机事件发生之后，世界就分裂了，硬币正面朝上的信息通过你的视网膜传达到大脑皮层，而后你决定晚餐吃垃圾食品并打游戏，这样一系列事件将串联成一个世界；同样的，硬币反面朝向的信息通过网膜传达到大脑皮层，而后你决定水果餐并运动的一系列事件串联成另一个世界；而这两个世界相互平行各自演化。

你存在的世界才是对你有意义的世界

量子随机的平行世界时时刻刻都在产生，那么如此之多的平行世界于我们的意义是什么呢？

关于意义的问题往往没有标准答案，但是根据人择原理，你存在的世界才是对你有意义的世界。

还记得电影《国产凌凌漆》里，周星驰的古灵精怪枪么，这把枪很神奇，每次开枪，先向后射再向前射，一后一前一后……现在，我们给这把古灵精怪枪做一次量子改装，每次开枪向前、向后开火的概率各占 50%。

假如你用这把改装过的古灵精怪枪对着自己脑袋开枪自杀，会发生什么？

根据量子力学的多世界诠释，任何可能的量子事件都将必然发生，无论它的概率多么多么的小。你会发现有一个平行世界中的你永远也不能自杀成功，无论怎么自杀，这把枪总是射向相反的方向，总之自己就是死不了。如果自杀 100 次，100 个平行世界中你已经变成了一具尸体，但是总有那么一个平行世界中的你最终是活着的。

对于多世界的意义而言，无论这个世界发生过多少低概率事件，只要你还存在，这个世界就是对于你有意义的。

连续 100 次自杀之后仍然存活的概率就是 0.5^100，这虽然是个极小的数字，但这是我们每个人都曾经历过的生存概率。

你现在之所以可以读到这篇文章，那一定是你祖辈向前溯源 100 代都有儿子出生，你爷爷、太爷爷、太太爷爷 ... 都有一个儿子，如此而已。

宇宙中诞生生命的概率就好像把一只无比精密手表的所有细碎零件扔到泳池中，冲入排水管之后竟奇迹般的变回了一只精密手表。即使这概率微乎其微，但当我们开始思考这个这个问题时，我们一定已经奇迹般的存在于这个世界了。

也就是说，这个奇迹般的让你有能力思考平行世界意义的平行世界就是对于你有意义的那个世界。

以上便是关于量子力学多世界诠释的介绍与思考，它保全了薛定谔方程，但却以世界分裂作为代价。因此也有物理学家说，多世界的假设很廉价，但宇宙付出的代价却太昂贵。

但既然这是个无法证明也无法证伪且可以自圆其说的理论，那么它就应该享有物理科学的包容，因为包容性是物理学发展的必要条件。

热力学第二定律告诉我们，一个封闭系统如若任其自由发展，整个系统必定趋向熵增而无序的混乱。所以，接受并包容新的理论，便是从系统外获得做功，整个系统的发展才会趋向熵减而有序。如此，物理学便能如日方升，欣欣向荣。

1963年，剑桥大学的新年派对上一名叫简·怀尔德的女孩风姿卓越时尚优雅。当时还在剑桥大学三一学院的攻读理论物理的霍金对简一见钟情，便主动搭话。简认为对面这个男孩谈吐风趣气质独特，便问他的信仰是什么。微醺的霍金放下酒杯，看着简温柔地说：「找到解释宇宙万物的方程」。后来两人迅速坠入爱河。之后的霍金患上了渐冻症，简一直陪伴在霍金身边照顾了他 20 年。

近一个世纪，广义相对论在宏观领域崭露锋芒，量子力学能解释微观世界的奇妙，但其二者却是始终无法和谐统一。

在广义相对论里空间和时间形成一个光滑弯曲的几何结构，而在量子力学中万物不断经历着量子涨落。这就好像一面光滑的镜子，在被放大一定倍数之后就会看到坑洼不平的表面。

那么找到解释宇宙万物的方程，优雅的统一相对论与量子力学是很多物理学家的信仰。

而超弦理论便是将广义相对论与量子力学优雅的统一起来，用来回答有关自然最基本的物质构成和力的原初问题。

超弦理论认为组成世间万物的基本单元是一根根一维的细丝，这些细丝并不是由原子或者分子构成，这细丝便是万物最最基本的组成单元，就好像琴弦，转轴拨弦是音符，细丝的不同共振模式便是不同粒子……也就是说，所有的物质的基本单元都是相同的，都是一根弦。所有的弦都是完全一样的，而区别在于每根弦所经历不同的共振模式。同样的弦，有的振动模式表现为电子、有的表现为引力子等等……。

如果一个物理学理论被认为是正确的，那么它必然对大自然的演化做出了正确解释和预测。正如黑洞的发现强有力的的证明了广义相对论是正确的，同样的，如果超弦理论正确，那么我们的时空必将存在 11 个维度，其中 10 个空间维度和 1 个时间维度。只有这样，超弦理论方程中关于量子概率的解读才不会出现负数。

如何理解维度

我们的感知，点是零维，线是一维，面是二维，而我们处在四维时空，其中三维空间与一维时间，因此我们可以移动的方向是前后、左右、上下。而超弦理论却告诉我们，宇宙存在 11 维时空。如若存在更高的维度，我们应该有所感知，比如可以向前后、左右、上下之外的方向移动，但是现实告诉我们这并不可行。

超弦理论的解释是，空间中只有三个维度是展开的，而其它的 7 个维度蜷缩了到了普朗克尺度（1/10^33），以至于现在的科技无法对如此小的尺度进行感知。

这就好像我们在遥远的外太空看地球上的长城，即使视力再好，我们看到的也是一条绵延长曲线了，好像一根面条。也就是说，如果距离足够远，我们就只能看到长城的长度这个维度，而高度和宽度两个维度由于太远而无法观测，我们便可以说另外两个维度蜷缩了。同样的，由于超弦理论预测的其它 7 个维度蜷缩到了我们无法观测的尺度，因此我们无法感知。

我们可以在三维空间中观察一张二维的薄膜，只要膜足够薄那么三维空间中便可以存在无数张这样的二维膜。同样的，我们的三维宇宙于更高纬度的四维空间来说，便是一张三维的膜，这样的膜存在无数张，每一张三维膜于我们来说都是一个平行宇宙，这便是超弦理论下的膜宇宙。

穿越膜宇宙

既然膜宇宙存在，那么我们是否可以在不同的膜宇宙中穿越呢？

根据超弦理论，我们不可以穿越膜宇宙但是可以与另外的膜宇宙勾通。

原因在于，组成人类的弦是开弦，开弦的一端被束缚在膜上，因此开弦不能离开膜。而闭弦不同，闭弦可以跨越维度传递。

典型的闭弦是自旋为开弦两倍的引力子，也就是在超弦理论中可以传递引力或者说重力的粒子，超弦理论中关于引力的解释不同于广义相对论，广义相对论的解读是质量导致时空弯曲从而产生重力。而超弦理论的解释是，引力子的传递产生重力。

为了说明引力具有穿越维度的能力，我们回顾来一部电影《星际穿越》。

《星际穿越》是我最喜欢的电影之一，最后男主角库珀为了拿到奇点的量子数据不得不进入未知的黑洞，因为自然界中只有黑洞结合了相对论所解释的质量无限大以及量子力学所解释的体积无限小。

进入黑洞的库珀发现自己来到了一个五维时空，于是他逆着时间行走，回到了过去。通过重力波（引力子）将信息传递到了女儿的房间，引导过去的自己抵达 NASA 的秘密基地，并把奇点的量子数据通过重力波传递给了四维时空的女儿。

《星际穿越》的科学顾问是诺贝尔奖得主基普·索恩，这是一部科学硬核、想象力开阔、故事温暖的电影。直到进入黑洞之前，所有情节都有严谨的科学依据，而进入黑洞之后的世界便是剧组的想象。

安妮·海瑟薇主演的布兰德博士说：「爱是唯一可以超越时间与空间的事物」而超弦理论告诉我们：「引力子是唯一可以穿越维度的事物」

如何证明膜宇宙的存在

世界上存在四种基本左右力，强力、电磁力、弱力、引力。如果强力的值为 1，那么电磁力就是 1/60~1/20、弱力是 1/10^13、而引力是 1/10^39。

引力太小了，与其他三种力相差了几十个数量级。这似乎不太正常，大自然为何如何偏心让引力如此的弱呢。引力一定有一些特殊的能力，这正是超弦理论所预测的，引力是可以穿越维度的，而我们感受到的引力是引力在三维空间中的一个分量，而引力在所有维度的合力是巨大的。

因此证明膜宇宙存在的一个思路便是在极其小的尺度上证明引力其实存在其它分量。有种方法是利用大型粒子对撞机把粒子加速到接近光速再对撞，如果超弦理论是正确的，那么当粒子对撞能量足够大时，将有可能产生小型黑洞。当然，这需要极其巨大的能量，目前即使是欧洲核子研究组织 CREN 也无足够的资源来实施这样级别实验。而且实验具有很强的未知性，一旦在地球上产生了黑洞，那么人类的遭遇将难以想象，有些物理学的实验就如同潘多拉的墨盒。

证明膜宇宙的存在，除了在极小尺度上对引力进行测量，还可以通过发现一些超弦理论所预测的粒子来证明超弦理论的正确，从而证明膜宇宙的存在。这些都需要粒子探测技术能更加精深，尺度接近普朗克长度，正所谓：「入之愈深，其进愈难，而其见愈奇」。

目前，超弦理论还没有强有力的证据支持，所以被很多学术大佬忽视。但是回望物理学的历史，伟大理论被学术界忽视的原因，往往正是因为其超越了所在的时代。若干年后，如果最终统一了量子力学与相对论的是超弦理论的「音符」，那这必将成为最精彩绝伦的物理史话。

近一个世纪物理学已然蓬勃发展，美国科学家彭齐亚斯和 R.W. 威尔逊探测到了宇宙微波背景辐射，让我们看到了宇宙婴儿时期的照片，证明了宇宙的大爆炸理论；黑洞的发现印证了广义相对论的预言，时空可以弯曲、时间也可以变慢；中国科学技术大学已然研制出了 76 光子的九章量子计算机而获得了量子霸权；而现在，大部分人物理知识依然停留在牛顿的经典力学时代，相对论、量子力学、超弦理论于我们是陌生的。我们的生活日复一日，脚下奔波于 996 制的工作，指尖滑动着资本大数据支撑的个性化信息，却已然忘记了头顶之上的那片美丽星空。

在你阅读文章的这短暂时间里，可以把疲惫的生活、繁琐的工作、无趣的信息丢到一旁。思索一刻这包罗万象的宇宙，那些平行宇宙中的「自己」正做着同样的事呢。光的速度亘古不变，宇宙庄严的拨动琴弦，粒子的思绪在空间弥漫，这一刻，那些我所存在的平行宇宙里，也许多了一个读者对物理学增添了一点兴趣，这蝴蝶效应将更改的宇宙粒子排布，便是这篇文章的一点点意义吧。

【086、三裂星云区域天体碰撞演绎“暴力美学”】

2011年07月20日科学时报赵路

[导读]通过安装在智利的天文望远镜，天文学家测量了三裂星云(三叶星云)的多普勒频移以及气体移动的速度，表明两个气体团很可能于100万年前在红色区域发生了碰撞，经过压缩的气体坍缩成了新的恒星。

三裂星云

在地球上，碰撞很少能够带来美感。然而在宇宙中，却有一个完全不同的故事。日本天文学家指出，一个最著名的星云——位于人马座的三裂星云，应该把它的光辉归功于两个气体与尘埃云所产生的碰撞。

距离地球约7000光年的三裂星云包含有一个红色的区域，在这里，3条黝黑的尘埃带看起来就像是一个V字形的和平标志；而另一个相邻的区域则是蓝色的。通过安装在智利的天文望远镜，天文学家测量了三裂星云的多普勒频移以及气体移动的速度。

正如研究人员在新出版的《天体物理学杂志》上所报告的那样，两个气体团很可能于100万年前在三裂星云的红色区域发生了碰撞，经过压缩的气体很可能通过塌缩从而形成新的恒星。一颗名为HD 164492的新诞生的恒星是如此炙热，以至于其所发出的辐射将电子从质子上撕裂开来。当这两者再度融合时，电子便释放出了现在所见的红光。由于恒星有朝一日将爆发为一颗超新星，因此一场烟火即将来临。

【087、谁在操控着整个宇宙的命运？】

2017-11-17 由宇宙的秘密發表于科学

宇宙学上最、最难解的谜题之一便是：

到底是什么原因致使宇宙正在加速膨胀？

还是某种型式的爱因斯坦著名的宇宙常数？

还是有其他科学家戏称的宇宙「第五元素」所造成的奇怪排斥力？

直到1998年，天文学家才发现，原来我们一直忽略了占整个宇宙将近3/4的成份，也就是暗能量。为何花了这么久的时间呢？这是一种未知的能量型态，环绕在周遭环境里，一直轻轻地拉扯着我们，并且掌握了宇宙的命运，但我们却浑然不觉它的存在。虽然，有些研究者早就预期到这种能量的存在了，但就算是他们也会告诉你，侦测到暗能量可以算是20世纪宇宙学最具革命性的发现之一。如果暗能量不仅是宇宙的主要成份，在时间的淬炼下还能历久不衰，那么我们恐怕必须发展出新的物理理论，才能够解释它的存在。

要了解暗能量的本质与其意涵，还有很长的路要走，而科学家才刚启程；不过有件事我们已经知道了：虽说暗能量的发现，是因为其对宇宙整体所造成的效应，但它很可能也形塑了恒星、星系与星系团等宇宙居民的演化样貌，也就是说，天文学家数十年来可能一直注视著它的杰作，却丝毫未曾察觉到它。

讽刺的是，暗能量如此难以发现的原因，正是它无所不在。暗能量与物质不同，它不会在空间中某处群聚成团，而是依据其特有的性质，均匀的四处散布。在任何地方，不论是你家的厨房里，或者星系际空间，它都具有相同的密度，约每立方公尺10-26公斤，相当於一把氢原子的质量。太阳系内所有的暗能量加总起来，质量约等於一颗小型的小行星，所以在行星的运行中，它根本是个微不足道的角色。只有当我们把眼光放远到广阔的时空尺度上，暗能量的效应才会凸显出来。

从美国天文学家哈伯（Edwin Hubble）那个时代开始，观测者就已知道，除了少数最靠近我们的星系外，大多数星系都以很高的速率在远离我们，这个速率与距离成正比：离我们越远的星系，就後退得越快速。这样的模式表示，星系的移动并非如我们平日在空间中移动物体那样直观，还要考虑空间本身结构正在扩展而产生的影响。数十年来，天文学家殚精竭虑地想解答下一个随之而来的问题：这膨胀速率会随著时间如何改变呢？他们认为星系间彼此向内拉的万有引力可以克服向外膨胀的效应，宇宙的膨胀速率应该会逐渐慢下来。

关于膨胀速率的变化，第一个明确的观测证据来自遥远的超新星，就像盯著浮木可让我们测量河水的流速一样，这种大型恒星的剧烈爆发，可以用来做为观察宇宙膨胀的标示。观测结果清楚显示，现在的膨胀速率比以前快，所以宇宙正在加速膨胀；更确切的说，宇宙的膨胀确实曾经一度变慢，但在某个时刻经历一段过渡期后，便开始加速了。这个引人注目的结果，也已经与其他关于宇宙微波背景辐射的个别研究交叉检验过了，其中有些研究资料来自威金森微波异向性探测器（WMAP）。

有个可能的推论是，在星系以上的大小尺度与较小的尺度上，重力定律并不相同，所以实际上星系的重力并无法抵抗膨胀。但更广为学者接受的说法是，重力定律仍普遍适用，不过有某种科学界前所未知的能量型态，足以反抗并压制星系间的相互吸引力，促使它们更快速地分离，虽说在我们星系里的暗能量无足轻重（更别提在你家厨房里的了），但在宇宙中加总起来，却是最强大的力量。

宇宙的雕塑家

当天文学家探索这个新现象时，他们发现暗能量除了决定宇宙整体的膨胀速率之外，在较小的尺度上也具有长期的效应。当你把对宇宙的观测范围缩小时，第一个会注意到的现象是，在宇宙尺度下，物质的分布就像张蜘蛛网一样——由数千万光年长的细丝编织而成的网状结构，中间穿插著一些大小相仿的网洞。电脑数值模拟显示，要能解释这样的图形，必须同时具备物质与暗能量。

这可不是什么大不了的发现。这些细丝与网洞并不是行星那种有着紧密结构的物体，它们尚未从宇宙整体的膨胀中分离出来，其内部也还没达到力的平衡，因此，它们的样貌取决於宇宙膨胀（以及一切会影响膨胀的现象）和其本身重力的竞争。在宇宙中没有任何一方能够完全主宰这场拔河比赛：如果暗能量稍强一些，膨胀将会获得胜利，使得物质扩张而无法凝聚成细丝状结构；假如暗能量稍弱一点，物质将会比现在更加凝聚在一起。

当你继续把范围缩小到星系团与星系的尺度时，情况会变得更复杂。包括我们银河系在内的所有星系，并不会随着时间而膨胀，它们的大小取决于恒星、气体和其他组成物质的角动量与重力间的平衡；只有从星系际空间吸积新物质，或与其他星系合并时才会成长。宇宙膨胀对於星系成长的影响微乎其微，因此，暗能量对于星系的形成，效应并不是那么明确。

同样的道理也适用于星系团，星系团是数千个星系的集合，因重力而束缚在一起，藏身于庞大的热气体云内，是宇宙里最大的聚合体。就在不久之前，许多有关星系与星系团形成的观点还看似和暗能量毫不相干；但现在看来，暗能量可能是连结这些不同观点的关键。因为这些系统的形成与演化，有部分是源自星系间的交互作用与合并，而这很可能正是由暗能量所主导。

要了解暗能量如何影响星系的形成，得先知道天文学家认为星系是如何形成的。目前的理论所根据的观念是物质有两种基本型态：第一种是普通物质，这种物质的粒子可以轻易的互相作用，假如带电的话，还会与电磁辐射作用，由于它们主要是由质子与中子这样的重子所组成，天文学家便称它们为「重子物质」；第二种是暗物质（与暗能量截然不同），占了所有物质总量的85%，特色是其组成粒子不会与辐射作用；但就重力的观点而言，暗物质与普通物质的特性完全相同。

依据理论模型，暗物质在宇宙大爆炸后就立即开始聚集，形成天文学家称为「晕」的球状团块。相反地，重子则因为粒子间以及辐射的作用，起初并不会聚集成团，仍保持在高热的气体状态，随著宇宙膨胀，气体温度下降，才能够聚集。第一代恒星与星系就是在大爆炸数亿年後，由这样的冷却气体聚集而形成，它们的形成位置并不是随意散布在空间里，而是集中在早已成形的暗物质晕的中心区域。

自1980年代起，有些理论学家便以详细的电脑模拟来探究这个过程，包括德国甲庆的马克士普朗克天文物理研究所Simon D. M. White所领导的研究团队，和英国德罕大学Carlos S. Frenk的团队，他们的研究结果显示，最初的结构大多数是些质量较低的小型暗物质晕。因为早期宇宙的物质密度颇高，这些低质量暗晕（以及它们所包含的星系）会彼此合并而形成质量较大的构造，依照这个方式，星系的建构可说是一个由下而上的过程，就像利用一堆乐高积木建造出一栋玩具房屋般。（相反的方式则是由上而下的程序，像是将玩具房屋给击碎，拆成一块块的积木。）科学家开始借由观察遥远的星系以及它们如何在宇宙中合并，来检验这些模型。

为何星系渐渐不再形成？

详细的研究指出，星系在与其他星系合并时会发生形状扭曲的现象。我们所能看到最早的星系，大约在宇宙年龄10亿岁时就已存在，其中有许多星系的确正在合并；但是，随著时间的演进，大型星系合并的事件就不再盛行了。在大爆炸后20~60亿年间（也就是宇宙历史的前半段），大型星系的合并率从50骤降到接近零，从那时起，星系外形的分布比例就固定下来了，可见星系的互撞与合并已经相当罕见。

事实上，今日宇宙中98%的大型星系，不是椭圆形就是螺旋形，它们的外形在发生合并的时候会崩解变化。这些星系很稳定，大多由年老的恒星组成，这告诉我们，它们必定很早就已形成，而且保持规则的形状已经有很长一段时间了。有少数星系至今仍在合并中，但通常是质量较小的星系。

宇宙在现在年龄的一半时便开始显露疲态，合并现象的中断并不是唯一的迹象：恒星形成率也同样衰退了下来。在1990年代有许多研究团队率先证实：今天仍存在的恒星，大多诞生于宇宙历史的前半段。这些团队的领导人包括了当时加拿大多伦多大学的黎利（Simon J. Lilly）、美国航太总署太空望远镜科学研究所的马道（Piero Madau）与加州理工学院的史泰德尔（Charles C. Steidel）。最近，研究人员已经明白这种趋势是如何发生的。原来，大型星系内的恒星形成活动很早就停止了，当宇宙年龄是现在的一半时，只有质量较小的系统仍以显著的效率持续生成恒星，恒星形成区的此种迁移现象称为「星系小型化」。这似乎有点矛盾：星系形成的理论预言小型星系会先成形，当它们相互合并之后，才会出现大型星系；但是恒星形成的历史看来却顺序相反：恒星诞生的主要地点一开始是大型星系，然後才轮到小型星系。

另一件怪事是，常见于星系中央的超大质量黑洞，其成长似乎已大幅减缓。这样的黑洞是类星体和活跃星系的能量来源，在现代宇宙里的数量非常少；我们星系和其他星系里的黑洞则是不活跃的。这种种关于星系的演化趋势是否相关？暗能量是否真是这一切现象的根源？

站上主宰的位子

有些天文学家认为星系内部的某些过程，例如黑洞及超新星的释放能量，是星系与恒星停止形成的原因，但现在暗能量浮上了台面，它似乎是连结这所有事情的更基本原因，主要的证据是当大部份星系与星系团停止形成的时间点，约略与暗能量开始主宰宇宙的时期相符，两者都发生在宇宙大概是现在年龄的一半之时。

概念是这样的：在宇宙历史上的那个时期，物质的密度很高，因此星系间的重力作用足以超越暗能量造成的效应；星系比肩接踵，相互作用而且经常合并。当星系内的气体云互相碰撞时，新恒星便诞生了；若气体被卷入这些系统中央，黑洞就会成长。随著时间的演进，空间膨胀，物质逐渐稀薄，重力因而减弱，但暗能量的强度却维持不变（或几乎不变），两者间难以维持稳定的平衡状态，最终造成膨胀从减速转为加速，于是，星系所在的结构被扯开，导致星系的合并比率逐渐降低，星系际气体也变得较难坠入星系中。丧失了粮食，黑洞当然变得平静许多。

这一连串的事件，或许可用来解释星系族群的瘦身现象。质量最大的暗物质晕与置身其中的星系，往往也是最能聚集成群的；它们与其他的大型暗晕相距甚近，因此比质量较小的系统更容易撞进邻居家里，撞进去的时候，恒星形成率开始暴增。新形成的恒星先是发出光亮，然後爆炸殒命，加热其周遭气体，使气体无法收缩形成新恒星，这样一来，恒星的形成本身反而是扼杀恒星形成的凶手：恒星加热了它们赖以生成的气体，进而阻止其他新恒星的诞生。这类星系中心的黑洞，则扮演了另一个抑制恒星形成的角色；星系合并时会把气体喂入黑洞，使黑洞发射喷流，加热系统中的气体，阻碍其冷却，也因此无法生成新的恒星。

显然地，大型星系里的恒星形成活动一旦停止，就无法重新开始，这很可能是因为这些系统中的气体已经消耗殆尽，或变得太热而无法快速冷却下来。这些大型星系仍可与其他星系合并，但由於缺乏低温气体，以致於不易形成新恒星。虽然大型星系失去了活力，但较小的星系却持续合并，并制造新恒星，结果就像观测到的现象一样，大星系比小星系早定型。暗能量或许是经由衡量星系群聚的程度与合并比率，来调控这个过程。

暗能量也能解释星系团的演化。在宇宙还只有不到现有年龄一半以前，当时就已存在的古老星系团，总质量与今日的星系团相当，也就是说，在过去的 60~80亿年间，星系团的质量实际上并未增加，这个停滞的现象暗示了宇宙在现有年龄的一半时，星系便不再凝聚成团了，这是暗能量在大尺度上影响星系交互作用的直接证据。天文学家早在1990年代中叶就已经知道，在过去80亿年里星系团成长不多，他们将这些现象归咎於宇宙的物质密度比理论估计的低许多，而暗能量解决了观测和理论间的矛盾。

有个例子可以说明暗能量如何改变星系团的历史，那就是位在我们附近被称做本星系群（Local Group）里星系的命运。就在几年前，天文学家还认为银河系和最靠近它的邻居仙女座大星系，以及伴随著它们的卫星星系，会坠入邻近的室女座星系团（Virgo cluster），但现在看来，我们应能逃脱这样的命运，而且永远不会成为大型星系团的一部分，暗能量会导致我们与室女座星系团间的距离膨胀，速度快到本星系群无法赶上。

藉由扼杀星系团的发展，暗能量也控制著星系团内星系的构造。星系团的环境有利於各种星系的形成，制造出称为透镜星系、巨椭圆星系与矮椭圆星系等形状各异的星系。透过调节星系聚集形成星系团的能力，暗能量支配了这些星系类型的相对数量。

这故事挺动听的，但真实性如何呢？星系的合并、黑洞的活动与恒星的形成都随著时间而衰退，它们极有可能是以某种方式相互关联著，但是天文学家尚未能完全连结这一整个系列的事件，目前我们正利用哈伯太空望远镜、钱卓X射线太空望远镜和高灵敏度的地面摄影与光谱仪，进行巡天观测，将在未来几年内仔细检视这些事件之间的关联；有个方法是先普查遥远活跃星系的数量，然後估计它们上次发生合并的时间，此项分析工作将需要发展新的理论工具，这也是接下来数年内我们的短期目标。

牵一发而动全身

由暗能量主导宇宙的加速，是个合理的解答，它可以解释星系族群里产生的所有已观测到的变化，也就是星系合并的中断和伴随而来的必然後果，例如丧失形成恒星的活力，并终结星系型态的变换。假如没有暗能量，星系合并的活动可能会持续得更久些，那么今天的宇宙里将存在著更多由古老恒星所组成的大型星系。同样地，宇宙中低质量系统的数目会更少，而像银河系这样的螺旋星系数量将会稀少许多（假设螺旋星系无法在合并过程中保存下来）。星系的大尺度结构可能会束缚得更紧密，而且会发生更多次的结构合并与吸积。

相反地，如果暗能量的强度比现在更大，宇宙中的星系合并事件会减少，使大型星系与星系团的数量更少。由於在时间的长河里，星系间较少发生合并，星系团的质量将不会那麼高，甚至不会有星系团存在，因此螺旋星系与低质量的不规则状矮星系会变得更普遍。同时，恒星的形成数量可能比较少，使得宇宙里处於气体状态的重子质量比例较高。

虽然这些过程似乎离我们相当遥远，但星系的形成方式其实也影响我们的存在。只有恒星才能制造出比锂重的元素，而那些重元素则是建构类地行星与生命的必需材料。假如恒星形成率太低，就无法制造出够丰富的这类元素，那么宇宙将不会有这么多行星，可能也就不会演化出生命。因此，暗能量可能对宇宙里许多不同且看似毫不相干的事物，有著深远的效应，甚至影响了地球的历史细节。

暗能量当然尚未完成它的工作。它看来似乎对生命有益：宇宙加速将可避免天文学家不久之前还在担忧的事情宇宙最终会崩塌。但暗能量也带来其他的风险，至少，它驱赶遥远的星系，使它们後后退得太快而永远消逝在我们的眼前，我们的星系和邻居的周遭逐渐净空，把我们遗留在日益孤寂的岛上；星系团、星系甚至漂浮於星系际空间的恒星，终将遭禁锢於极有限的球状区域，其重力可及的范围将不超过它们本身的大小。

更糟的是，暗能量可能还在演化。有些模型预测，如果暗能量随着时间而成为永远宰制一切的力量，它将会撕裂像星系团和星系这样的重力束缚系统，最后，地球也会被扯离太阳，地球上的万事万物都将一起被撕成碎片，甚至连原子也难逃毒手。

暗能量的本质决定了宇宙的命运，如果宇宙的加速膨胀真的是由这种真空能所引起的，那么宇宙或许将永远都会持续这种不断的加速膨胀的形式。曾一度躲在物质背後的暗能量，终将执行其最后的复仇。

而暗能量研究的黄金时代终究要到来，希望在全世界各国科学家的共同努力之下，最终可以解开宇宙中暗能量的神秘面纱。

BY ： Scientific American

【088、神秘的宇宙之谜】

2017-10-26 深蓝海浪發表于科学

21世纪早已来临了，世纪更替。当人类第一次仰望苍穹的时候，看到的是广阔无垠的点点星空，情不自禁会联想到这一切是如何产生的。各个民族、各个时代都有种种关于宇宙形成的传说。不过都是建立在想象和幻想的基础上的优美的神话故事。在今天，科学技术的日益发展，使人类有了强大的认识自然工具，但关于宇宙的成因却还没有定论，还是在假说阶段。人们总结了下，大致有以下几种假说。

宇宙永恒论

第一种假说是，‘宇宙永恒论’。这种假说认为，宇宙并不是动荡不定的，宇宙中的星体、星体的数目和分布以及它们的空间运动从开天辟地时开始，就一直处于一种稳定状态转移是永恒。持这种假说的天文学家者把宇宙中的物质分门别类，分成恒星、小行星、陨石、宇宙尘埃、星云、射电源、脉冲星、类星体、星际介质等几大，认为在大尺度范围内，这些物质处于一种力和物质的平衡状态。也就是说这些星体在某处湮灭了，另外一些新星体一定会在另一处产生。宇宙在整体范围内是稳定的，即时发生了变化，也是局部的变化。

宇宙分层论

第二种假说是，宇宙分层论这个观点认为宇宙的结构是分层次的，恒星是一个层次，恒星集合组成星系是一个层次，若干个星系结合在一起组成的星系团是一个层次，一些星系团在组成超星系，成为一个更高的层次。

宇宙大爆炸

第三种假说就是到目前为止许多科学家都比较赞同的‘宇宙大爆炸’理论。这个观点是由美国著名的天体物理家加莫夫和弗里德曼提出的。他们认为，大约在200亿年以前，我们今天的看到的天体物质都是集中在在一起，形成一个密度极大、温度达到100亿度的火球。这个时期的天空中，到处充满了辐射，恒星和星系并不存在。后来因为某种未知的原因，这个原始火球发生了大爆炸，组成了火球的物质被喷射到四面八方，并逐渐冷却下来，密度也开始降低。爆炸发生秒之后，质子和中子在100度的高温下产生了，谁后的11分钟之内，自由中子衰变，进行形成了重元素的原子核。大约1万年以后，氢原子和氦原子产生。在这1万年时间里，散落在空间的物质开始局部联合，这些物质凝聚成星云，星系的恒星。大部分气体在星云的发展中成了星体，因受星体的引力的作用，其中部分物质变成了星际介质。

哈勃望远镜

以后科学家建造了太空望远镜，并以“哈勃"命名，希望能够借它来确定哈勃常数。哈勃常数是以“哈勃”命名的宇宙澎湃率，多年以来成为宇宙中最为重要的数字。哈勃常数的物理意义就是星体相互抛离的速度和距离之比。常数数值越大，表示宇宙扩张到今天的大小所需的时间就越短，宇宙就越年轻。它与宇宙的年龄有关，不但涉及宇宙的过去，还决定宇宙的未来。宇宙有一个开始，是否一定会有一个结束？宇宙生产于“无”，是否最后归宿也是“无”呢？

【089、生活在银河系中的最佳时间和地点找到了…】

2021-03-12 煎蛋网

地球上生命的存在和持续似乎越来越是纯粹运气的结果。根据对银河系历史的一项新分析，生命出现的最佳时间和地点不是在这里或现在，而是60多亿年前在银河系的郊区。

在空间和时间上的那个特定位置将为一个可居住的世界提供最好的保护，防止伽马射线爆发和超新星以致命的辐射摧毁太空。

大约40亿年前，银河系的中心区域(包括太阳系)变得比外围区域更安全——即使不如外围区域安全，也足以让生命出现。

“我们的工作表明，直到60亿年前，除了银河系行星较少的外围地区，由于银河系有高的恒星形成率和低的金属丰度，许多行星都曾被周围的爆炸所波及到，并引发了大规模的灭绝。” Insubria大学和意大利国家天体物理研究所(INAF)的天文学家Riccardo Spinelli解释说。

宇宙爆炸可不是闹着玩的。伽马射线爆发和超新星等难以置信的高能事件，使宇宙辐射飞过太空。如此强烈的输出，足以致命。

地球对此也没有免疫力。纵观我们的历史，大规模灭绝少不了与超新星有关。包括260万年前的上新世末期灭绝和3.59亿年前的晚泥盆世灭绝。伽马射线爆发远比超新星更罕见，威力更大且同样具有毁灭性。

为了找出生命最安全的地方，研究小组仔细模拟了银河系的进化史，关注最有可能隐藏超新星或伽马射线爆发活动的区域的出现。

他们的模型预测银河系的内部区域会比外围区域形成得更快；因此，内部的银河系在恒星形成和宇宙爆炸中会更加活跃。随着时间的流逝，内部区域的恒星形成速度变慢，但在银河系外部的恒星形成速度却增加。

当宇宙年轻的时候，它主要充满了氢和氦——第一批恒星是由这些气体组成的。较重的元素是由原子核的恒星融合而成的，此外还有超新星爆炸留下的更重的元素。随着恒星的生存和死亡，银河系的中心区域变得更富含更重的元素和金属。反过来，这将降低伽马射线爆发的频率，使距离银河系中心约6500至26000光年的中心区域比以前更安全。

斯皮内利说：“除了离银河系中心不到6500光年的非常中心的区域，那里超新星爆发更频繁，我们的研究表明，每个时代的进化压力主要由伽玛射线爆发决定。虽然它们比超新星罕见得多，但伽玛射线的爆发能够在更远的距离引起大规模灭绝。它们是最具能量的事件，是射程最长的火箭筒。”

尽管银河系的郊区曾经比现在的中部地区更安全，但不管怎样，对我们来说，情况确实变得更好了。根据该小组的分析，在过去的5亿年里，银河系的外围可能已经被两到五次长时间的伽马射线爆发所消毒。另一方面，我们太阳系的位置变得比以往任何时候都更加安全。

但是，即使是相对危险和反复暴露于宇宙爆炸中，对我们来说也可能是偶然的。研究人员在论文中写道：“当今地球上生命的真实存在表明，物种大灭绝并不一定排除了复杂的生命发展的可能性。相反，以正确的速度发生的物种大灭绝可能在我们星球上复杂的生命形式的演变中起着举足轻重的作用。”所以，也许所谓“安全”也只能半信半疑。

该研究已发表在《天文学与天体物理学》上。

【090、实验揭示宇宙大爆炸发生的可能机制】

2019-11-06 科技日报

现有理论认为，宇宙始于一场大爆炸。据物理学家组织网日前报道，迄今为止，这场大爆炸是如何发生的——所谓的超新星爆炸的点火方式一直是个未解之谜。在近日发表于《科学》杂志的一篇论文中，美国研究人员详细介绍了可能引起宇宙大爆炸的机制，有助于我们进一步理解宇宙起源模型。

最新论文合著者、美国中佛罗里达大学（UCF）机械和航空航天工程系助理教授卡里姆·艾哈迈德说：“我们定义了关键标准，在此标准下，我们能驱动火焰自行产生湍流，自发加速并转变为爆炸。”

艾哈迈德进一步解释道：“我们利用湍流增强这些反应，使其转变成剧烈的反应，导致类似超新星爆发那样的爆炸，我们正在努力使火焰以5倍于声速的速度发生反应。”

研究人员在探索高超音速喷气推进方法时，发现了这个产生宇宙大爆炸型爆炸的标准。艾哈迈德说：“我们探索了这些用于推进的超音速反应，结果无意中发现了这种看起来非常有趣的机制。更深入地研究后，我们意识到这与宇宙起源几乎一样。”

研究人员称，整个过程的关键是施加适量的湍流，并将其与无限量的火焰相混合直到它能够持续反应，这时火焰开始燃烧吸收的能量，导致5马赫高超声速超新星式爆炸。

这项研究在UCF的推进与能源研究实验室进行，其拥有美国唯一的用于测试高超音速反应的湍流冲击管，该冲击管允许在封闭环境中创建和分析爆炸。研究人员使用超高速激光器和照相机对爆炸进行测量，并指出需要哪些因素才能使火焰发生高超声速且剧烈的反应。

研究人员指出，最新研究有望提升航空航天飞行的效率以及发电的效率（包括零排放等）。

【091、世界上有另一个你？平行宇宙不否认这种可能】

科技日报 2021年01月29日

真的存在平行宇宙吗？在其他的宇宙中，你也许正在睡觉，也许正感到快乐或悲伤，你可能是个富翁也可能是个穷鬼，甚至可能已经死掉了。

答案是“有这种可能。”平行宇宙是一个颇有争议的说法，但是在过去几十年里，它收获了越来越多的追随者。

对量子叠加态的一种解释

平行世界起源于微观尺度下的物理学。二十世纪初，物理学家创造并发展了量子力学来理解微观尺度下的世界。这个理论认为，微观世界的现实很模糊。微观粒子，如电子，不需要拥有特定的位置，它可以同时处于不同的位置。它们还可以同时拥有其他我们原本认为并不相容的性质。当粒子拥有这样的性质时，物理学家就说它们处于不同状态的叠加态。

实验已经证明叠加态是真实存在的。即使是像足球烯（含有60个原子）一样大的分子也可以同时处于不同的位置。

为什么我们看到的粒子只会处于特定的位置上？既然我们都是由粒子组成的，为什么我们只能处于特定的位置上？

量子力学自身并没有给出这个问题的答案。一种可能是，量子力学并不是描述这个世界完善的理论。也许自然界遵循另一种运行机制，这种机制我们暂时还不理解。在微观世界中，现实也许是模糊不清的，但是一旦涉及到宏观物体，例如观测者或者测量仪器，微观物体就不再处于叠加态了。

另一个可能是，也许所有可能的测量结果都是真实存在的——例如测量一个粒子的位置时，世界分裂成不同的分支。在每一个分支里都有一个你，这个分支里的你测量到一个粒子处于某个位置。

1957年，物理学家休·埃弗雷特首次在他的博士论文中提出关于多世界的想法。“数学告诉我们的是，当一个粒子处于A状态和B状态的叠加态，观察者的测量让自己进入观察到粒子处于‘A状态’和观察到‘B状态’的叠加态中。”牛津大学物理哲学家大卫·华莱士解释道。所以微观的叠加变成了宏观的叠加。

虽然数学不能决定测到A还是B，但它也没有将两者混合起来。描述体系所处状态的数学表达式可以分为两部分，每个部分描述的是一个世界，在这个世界中，实验者正好看到了两种可能性中的一种。

很多过程会导致世界分裂

物理学家的测量是唯一会引起世界分裂的手段吗？当然不是。测量本质上是测量仪器与叠加态之间发生相互作用，其他的物理过程同样可以和叠加态发生相互作用。例如，宇宙射线可以处于向各个方向传播的叠加态上。如果沿着其中一个方向传播的射线射向地球上的一块晶体，那么射线的照射会在晶体上留下轨迹。晶体能有效地测量光线的位置。因为光线处于射向晶体和不射向晶体的叠加态上，晶体进入了留有痕迹和没有痕迹的叠加态。

当没有观测者时，你可以认为世界从一开始就在进行分裂。“根据多世界理论的说法，这从宇宙大爆炸时就已经开始了。”剑桥大学的量子物理学家阿德里安·肯特说，“宇宙可能始于一个单一的量子态，但它很快就变成了对宇宙的许多不同描述的叠加。在这些分支中，地球会形成。而在其中一些分支中，地球不会形成。在地球形成的一些分支中，我们会进化，而在其他一些分支中，我们不会进化。”

哪一个我才是真实的

但为什么我们从来没有发现另外一个自己？为什么我们从来没有看到像冰箱或人这样的宏观物体同时出现在多个地方？

埃弗雷特最初的设想并不能排除这种可能性。原则上，现实可能以我们未知的方式分裂，这样观测者就会看到一个电子并不处于特定的位置上。但埃弗雷特没有考虑到外界的影响。当电子与外部环境发生相互作用，例如高速运动的光子或宇宙射线，“电子处于位置A”和“电子处于位置B”两个状态之间的干涉几乎全部转移到外部环境中并耗散掉。两种状态之间的干涉也变得无法察觉——观测者在观察电子时只能看到一个确定的结果。这个过程叫做退相干，它发生的速度非常快。

由于人和冰箱一直与无数的粒子发生相互作用，退相干效应会将它们限制在某一个单一的轨迹上面：它们不会在某一时刻处于不同的位置上。

如果你研究的是微观物体，比如电子，那么你就可以很好地将它与外界隔离开，从而观察到叠加现象。“系统越大，就越难将其与外部环境隔离开。因此，越大的物体越难处于叠加态中。”华莱士解释道。

“在埃弗雷特看来，‘所有不同的分支’都是真实的。”肯特说，“这些分支里有很多个‘你’，要问哪一个是真实的是没有意义的，因为这些拷贝都是真实的。直到世界发生分裂之前，所有的拷贝都拥有相同的记忆。在很短一段时间后，拷贝之间会产生微小的差别，随着时间的流逝，差别会越来越大。”

多世界的观点可能不符合常识，它依赖于现有的量子力学的数学。大家不相信多世界理论的原因主要分为两个方面。有些人，包括肯特，不太相信退相干足以解释世界被分为多个支，在每个分支里，世界就是他们看到的那样。他们担心，要让退相干理论有效地描述现实需要引入额外的假设。

另一个问题是，数学为世界的不同分支引入了看起来像概率的东西。但是，如果所有的分支都是同样真实的，那么说一个分支比另一个分支更具可能性是什么意思呢？（来源：微信公众号“中科院物理所”）

《NASA声称发现平行宇宙，还拿出了“证据”，平行世界真的存在？》（2020-11-13 大宋女子）报道：

在许多的科幻电影中，我们能看到主角穿越到平行世界的桥段，在我们看来平行世界是存在于影视作品中的，不会在现实中真实上演。前段时间美国的NASA科学家团队却做出了这样的报告，他们声称，发现了平行世界的秘密，在这份报告中还罗列出了平行世界的证据。

这份报告一出，可谓是引起了轩然大波，虽然他们没列出一系列证据，但是仍有网友认为，这些证据不足以说明平行世界存在。虽然我们从上个世纪开始就已经探索宇宙，但人类对宇宙的认知仍然是表面层次，科学家在上个世纪中期曾经首次提出了平行宇宙的观念，而量子理论的出现也为平行世界提供了依据。

其实早在之前，美国的NASA团队就曾经做过一项实验，他们把试验地选在了南极，科学家准备了一个热气球，这个热气球是可以上升到高空的，目的就是为了探测宇宙中的粒子辐射，没想到这项实验竟然给科学家带来了意想不到的收获，原来他们发现在宇宙中的辐射粒子中，竟然出现了一种来自宇宙的T中微子。当他们对粒子进行研究后，才发现这些T中微子是从地球发往宇宙的，这个现象引起了科学家的注意。

热气球所能探测到的粒子中，基本上都是从宇宙传来的，而来自地球的粒子却传送到了宇宙中，这实在让人解释不通，难道在宇宙里真的存在平行世界吗？科学家认为，这些来自宇宙的高能粒子，既然是来源于地球的，那就意味着这些粒子在平行世界曾经出现过，当它们穿回地球的时候又恢复到了原来的状态，因此NASA的科学家才认为这就是平行世界存在的直接证据。

虽然科学家对这个结论进行了推理因素也比较有说服力，但是仍然不能作为直接证据。这么多年来，世界上也流传着平行世界的种种传说，有人认为在平行世界中存在着一模一样的自己，他们正在进行与现实中的我们完全不同的行为，当然这些理论也充满着许多漏洞，有人认为在宇宙大爆炸的时候，平行世界就已经出现了，只不过我们还没有发现。

如今的我们都已经相信宇宙是多维化的，在不同的维度空间所看到的世界也是不同的。随着科学事业的发展，我们对宇宙的认知也更加明显，到时候宇宙在人类眼中已经变了另一番模样。

【092、适宜居住的行星】

《宜居行星》报道：

宜居行星（habitable planet、life-bearing planet），天文学专有词语，是指适宜人类生存的行星。科学家一直在试图找到这样的行星。如果未来地球枯竭后可依靠此时的科技在这些星球上居住。

分析

又见“地球2.0”,“宜居”到底是什么？2020-12-07 16:08

最近，科学家们从退役的开普勒探测器留下的数据里捞出了一颗曾被算法误判的系外行星Kepler-1649c，大小是地球的1.06倍，环绕一颗距离地球300光年的M型恒星（红矮星）Kepler-1649，公转周期19.5个地球日。

NASA

不是我们根本找不到宜居行星和外星人，而是地球与人类在宇宙中出生的时间太早太早。

对正在不断演化的宇宙而言，地球早早来到了这个派对。根据一项新的理论研究，在46亿年前太阳系诞生时，宇宙中只有8%适合人类居住的行星产生。即使再过60亿年太阳寿命终结，这个诞生宜居行星的派对仍不会结束，还有92%的宜居行星目前仍未“出生”。

这一结论是基于哈勃太空望远镜与开普勒太空望远镜的长期观测，后者专注于搜寻太阳系外的行星。这项研究的作者，来自美国太空望远镜科学研究所STScI的彼得·博尔兹（Peter Behroozi）介绍说：“我们主要动机是了解地球在宇宙未来的处境。与所有在宇宙中形成的行星相比，地球其实属于早期形成的行星。”

在观测距今非常遥远的星系后，哈勃望远镜为天文学家提供了一个随星系成长，宇宙中恒星形成过程的“家庭相册”。数据表明，宇宙产生恒星的速度在100亿年前非常快，但是参与该过程的氢和氦占气体总量的比例仍然很低。今天，恒星诞生的速度比早期要慢得多，但是依然有足够的剩余气体可用，未来很长一段时间仍不断会有恒星与行星产生。

STScI的莫莉·皮尔（Molly Peeples）说：“在大爆炸结束后，银河系内外仍有足够多的物质，未来将继续‘生产’非常多的行星。”

开普勒望远镜对系外行星的搜寻结果表明：位于恒星宜居带内，表面能够存在液态水且大小和地球相仿的行星，在银河系是普遍存在的。根据这一调查，科学家们预测目前银河系内应该存在约10亿颗地球大小的行星，并且其中很多都是像地球这样由岩石组成的类地行星。而在目前我们可观测宇宙的范围内，还有一千亿个像银河系这样的星系，这样估算下来得到的数字是非常惊人的。

这也给未来在恒星宜居带产生众多地球大小的行星提供了充足的机会，而未来100万亿年宇宙中仍将拥有恒星，这样充足的时间行星表面出现什么都有可能。

研究人员称，未来像地球这样的宜居行星更可能出现在巨型星系团或矮星系里，因为它们还有足够的气体等物质形成恒星和行星系统。相比之下，我们的银河系已经用了比较多的物质来形成恒星。

对地球文明而言，在宇宙中早出生的一大优势，就是可以利用像哈勃望远镜这样强大的设备观测从大爆炸以来宇宙的演化史。而大爆炸与宇宙演化历史的观测证据，如光和其他电磁辐射，将在1万亿年后因为宇宙膨胀失控而被完全抹去。

这项研究被发表在10月20日的英国《皇家天文学会月刊》上。

必要条件

1.该行星所围绕的恒星不能太大（需考虑紫外线辐射，过大的恒星会放出大量的辐射）；

2.该行星所围绕的恒星不能太小（行星需要靠得非常近才能足够温暖，导致潮汐锁定，一面永远对着太阳一面永远黑暗）；

3.该行星所围绕的恒星必须非常稳定；

4.该行星必须在宜居带内；

5.该行星所围绕的恒星必须是单星，或者至少离其他伴星要非常远（不然行星轨道会被扰动，一会贴到太阳上，一会跑到天边）；

6.最好外层轨道上有几个大行星充当保镖（比如太阳系里的木星土星，强大的引力使小行星或者彗星撞向自己，让近日行星处于相对安全的宇宙环境）；

7.行星必须是类地岩石行星；

8.行星表面重力必须和地球差不多；

9.大气层气压必须和地球差不多；

10.大气层成分不能太离谱；

11.地壳活动不能太剧烈；

12.有强力的保护伞（必须有磁场保护）

天文探索

恒星系统宜居带

2011年2月2日。美国航天局开普勒太空望远镜项目首席科学家威廉·博鲁茨基在一场新闻发布会上说，“开普勒”太空望远镜经过一年多探寻，发现1200多颗太阳系外潜在行星，其中54颗可能适宜生命生存。按博鲁茨基的说法，这些天体中，54颗处于“宜居区段”，可能适宜生命生存。根据美国航天局定义，处于“宜居区段”意味着一颗行星与母星保持适当距离，进而为它表面存在液态水提供条件。另外，“宜居区段”行星的表面温度大约介于零下17摄氏度至93摄氏度之间。

2012年12月可居住系外行星目录列出了太阳系外7颗最可能存在生命的行星。虽然并非所有的行星都被确凿的证实宜居，关于它们的环境仍然有很多需要研究之处。但该目录的确给予天体生物学家一个起始点研究地球以外的可居住行星。根据阿雷西博波多黎哥大学的研究，以下是我们已知最可能存在生命的7大行星。

Gliese 832 c

研究人员表示，这可能是迄今为止发现的距离我们最近的系外行星，而且也许它拥有与我们地球上一样的温度，只是季节变化比我们更大。一个国际天文学小组称，这颗系外行星位于恒星Gliese 832的“可居带”里，即距离主星不远也不近，因此这颗行星表面可以存在液态水。Gliese 832c每36天围绕主星运行一周。然而它的主星是一颗比我们的太阳更昏暗、温度更低的红矮星，因此，尽管Gliese 832c的运行轨道距离主星更近，但是它接收到的恒星能量，大约与我们的地球一样多。

美国阿雷卡纳特波多黎哥大学行星适居性实验室负责人阿贝尔-门德兹-托雷斯说：“这些因素促使Gliese 832成为3颗最像地球的行星之一，并是最靠近地球的3颗行星之一，成为接下来要进行观测的一个主要目标。假设这颗行星具有类似的地球大气，也许它会拥有像地球一样的温度，只是季节变化更大。”然而，这颗行星的主要成分和大气等其他未知因素，将会导致这颗行星与地球存在很大不同，甚至是不可居。该科研组写道：“迄今为止Gliese 832的两颗行星就是我们的太阳系按照比例缩小的版本，它拥有一颗位于内侧的潜在的类地行星和一颗位于外侧的类似木星的巨型行星。这颗巨型行星在Gliese 832系里可能也起着类似于木星在我们的太阳系里所起的动力作用。”

格利泽581g

这颗行星的发现非常具有争议性。它首次发现于2010年，但证实它身份的过程却非常曲折。波多黎哥大学却坚称它是最可能存在外星生命的行星候选者。这颗多岩石行星距离地球20光年，质量大约是地球的2至3倍。它环绕着自己的母星位于天秤座的格利泽581以30天的周期公转。这张艺术家印象图显示了格利泽581g系统内的四颗行星以及它的宿主恒星。前景图里的行星是格利泽581g，它位于恒星可居住区，然而有的科学家却对格利泽581g是否真的存在表示质疑。

格利泽667Cc

另一颗超级地球格利泽667Cc距离地球也非常近：它位于距离地球22光年的天蝎座。该行星大小至少是地球的4.5倍，环绕自身恒星的公转周期为28天。该行星的母星GJ 667C其实是一个三星系统的一部分。该恒星是一颗M级的矮恒星，质量大约为太阳的1/3。离地球大约6.97秒差距（22.7光年）。除了三个相互有引力约束的恒星系统外，它还包括第四个光学密近成员（视星等为12），这个第四成员与上述三恒星系统没有引力约束，但用裸眼看来这四颗星就仿佛是一颗暗星，视星等为5.89。该系统有着相对较高的运行速度，每年超过1角秒。

开普勒-22b

2011年12月5日，美国航空航天局（NASA）宣布，该局通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星。它也是迄今发现的最小且表面最可能存在液态水的行星。虽然开普勒-22b体积比地球大，但它环绕的恒星在大小和温度方面都与太阳相当。开普勒-22b体积是地球的2.4倍，假设它产生的温室气体效应与地球上的相似，那么它的地表温度大约为72华氏度（22摄氏度）。它的恒星系统距离太阳600光年，位于天鹅座。

HD40307g

超级地球“HD40307g”位于恒星可居住区内。它位于画架座，距离地球42光年。由于它距离地球非常近，因此未来望远镜或可能观测到它星球表面。它距离恒星5600万英里（9000万公里），大约是地球太阳距离（9300万英里，也即1.5亿千米）的一半。它和宿主恒星以及两个其它行星组成一个六星系统。

HD 85512b

2011年利用位于智利的高精度径向速度行星搜索器仪（HARPS）发现了50颗行星宝藏，其中之一便是HD85512b。是绕行位于船帆座的K型主序星HD 85512（又称为格利泽370）轨道上的行星，距离地球约36光年，又称为格利泽370b（Gliese 370b）。因为HD 85512b的质量至少是地球质量的3.6倍，所以HD 85512b被认为是一颗超级地球，也是科学家直到目前为止所发现最小的行星之一，正好位于适居带的边缘。2011年8月17日发现的HD 85512b与格利泽581d被认为是适合人类居住的候选行星，研究人员希望有朝一日能够查明该行星表面是否存在水。

格利泽163c

这颗行星质量大约是地球的7倍，母恒星是红矮星格利泽163。母恒星与地球的距离大约是49光年或15秒差距，位于剑鱼座。格利泽163c是行星系统三颗行星的其中一颗，质量至少是地球的6.9倍，因此被分类为超级地球（2.5到10倍地球质量类地行星）它很可能是一颗非常大的多岩石恒星或者矮气体巨星。格利泽163c以26天的周期环绕自身黯淡的恒星公转。该行星或可能支持微生物存在，是颗可能适合居住的太阳系外行星。

格利泽581d

绕行位于天秤座的红矮星格利泽581，距离地球约20.5光年。它的质量为地球质量的8倍，被认为是一颗超级地球。于2007年发现格利泽581d的科学家小组在2009年4月下旬借由新的观测结果判断该行星位于适居带当中，意味着它可能有液态水或生物存在。至少一项研究支持格利泽581d或可能存在厚厚的二氧化碳大气层。该行星环绕一颗红矮星运行，同时它还是另外一颗潜在可居住行星格利泽581g的姐妹行星。

太阳系外迄今“最像地球”的行星

2013年4月19日美国航天局等研究机构18日宣布，开普勒天文望远镜已观测到太阳系外迄今“最像地球”的行星，这一发现使“人类向找到一个类似家园的地方又走近了一点”。

研究人员当天在《科学》杂志上报告说，有两颗行星位于一个名为开普勒－62的行星系统的“宜居带”中，这里温度条件适宜，理论上其表面可保有液态水，甚至可能有少许大气。这也就意味着，那里可能有生命存在。

Kepler-62行星系统

开普勒－62行星系统距地球约1200光年，位于天琴座。在该系统中，5颗行星围绕一颗恒星运行，开普勒－62e和开普勒－62f是其最外围的两颗，它们的体积分别只有地球的1.6倍和1.4倍，受到的热量辐射也只是地球的1.2倍和0.4倍，公转周期分别为122天和267天。

尽管研究人员猜测这两颗行星主要是由岩石或冰构成的固态行星，但他们也表示如今还无法断言它们是否“宜居”。只有在获得它们的相关大气频谱特性后，研究人员才能清楚它们是真的“宜居”。

参与研究的美国圣母大学天体物理学家贾丝廷·克雷普斯说：“从其半径和公转周期看，这两颗行星是迄今我们发现的最像地球的系外行星。”美国航天局科学任务委员会副主任约翰·格伦斯菲尔德则指出，这一发现使“人类向找到一个类似家园的地方又走近了一点”。

此外，另一个研究小组的天文学家还利用开普勒望远镜的观测数据发现，位于天鹅座的行星系统开普勒－69也拥有宜居带行星开普勒－69C。

开普勒－69位于天鹅座，其恒星尺寸为太阳的93%、亮度为太阳的80%，距地球约2700光年，而开普勒－69C尺寸为地球的1．7倍，公转周期为242天。天文学家在《天体物理学杂志》上报告了这一成果，并称这是迄今发现最接近太阳系的行星系统。

“宜居带”是指恒星周围特定距离范围，在这一范围内水可以以液态形式存在。类地行星一直是太空研究的热点之一，美国开普勒天文望远镜对超过15万颗恒星附近位于“宜居带”的类地行星进行了观测，迄今已发现100多颗类地行星。

行星宜居性

2012年3月30日，根据英国媒体报道，在一项调查研究中，科学家探索了红矮星周围的常见类型的行星，而红矮星被认为是宇宙中大多数恒星的真实面目。根据统计，大约有40%的红矮星周围存在位于可居住带上的行星，这意味着那儿有合适的温度，使得水呈现液态。但是，截止到2012年还没有办法了解到这些潜在的水世界中有多少是岩质行星，如果是气态行星就另当别论了，而岩质行星可谓是真正适合居住的世界。

存在价值

银河系内有一亿多个地方或可以支持复杂生命的存在。科学家们调查了1000多颗行星并使用了考虑行星密度、温度、基质（液体、固体或者气体）、化学过程、与恒星的距离以及年龄的公式。利用这些信息，他们计算并提出了生物复杂性指数（Biological Complexity Index，简称BCI)。

BCI计算表明1%-2%的行星的BCI等级高于木星的卫星木卫二，后者据称存在一个地下全球性海洋，或可能支持生命形式的存在。考虑到银河系内大约有100亿颗恒星，BCI的结果暗示了1亿颗可能的宜居行星。

尽管或可能支持复杂生命存在的行星数量非常多，银河系是如此广袤以至于具有较高BCI值的行星相距都非常遥远，科学家们这样表示。最临近也最有潜力的系外行星系统是格利泽581，它拥有两颗明显可能支持复杂生物圈的行星。地球距离格利泽581大约20光年。

“看来我们独立存在的可能性非常低，”研究人员说道。“然而那些复杂程度与我们相当的生命形式可能距离我们非常遥远，在可预见的未来与这些外星生命见面是不太可能的。”

开普勒发现

美国每日科学网站在1月16日报道称，美国航天局的开普勒太空望远镜发现了一颗恒星以及围绕其旋转的三颗比地球稍大的行星。其中最外围的一颗行星的环绕轨道正处于“宜居”带上，其表面温度可能适宜液态水产生，甚至还可能拥有生命体。

这颗恒星离我们是如此之近，足以令天文学家仔细研究其行星的大气环境，以确定是否适宜生命繁衍。

由亚利桑那大学科学家伊恩·克罗斯菲尔德牵头的多国、多机构研究小组发现了这颗由三颗行星环绕的恒星。虽然开普勒太空望远镜在失去了至关重要的掌控方向的轮子后变得“一瘸一拐”，但它仍然拍下了这颗有三颗行星环绕的恒星。

这颗名叫EPIC 201367065的恒星是一颗温度较低的红色M型矮星。质量和大小约为太阳的一半。该恒星距地球约150光年，是离我们最近的10颗拥有凌日行星的恒星之一。

加利福尼亚大学伯克利分校的研究生埃里克·佩蒂古拉说，这三颗行星的体积分别是地球的2.1倍、1.7倍和1.5倍。其中最小的，也是最外侧的行星与主恒星的距离适宜，这使得它所接收的来自主恒星的光线与地球从太阳处接收的光线相似。这三颗行星从主恒星处接收的光强度分别是地球接收太阳光强度的10.5倍、3.2倍和1.4倍。

“截至目前，我们所发现的大多数行星温度都很高。这个恒星系统是离我们最近的一个拥有温和凌日行星的恒星，”佩蒂古拉说，“最外侧的行星很可能拥有类地球的多岩石地貌，而这就意味着这颗行星很可能拥有合适的温度以产生液态海洋。”

2016年5月10日，NASA美国航空航天局官方宣布，开普勒项目最新确认了1284颗系外行星的存在，这也是有史以来发现系外行星规模最大的一次，其中有9颗是适合居住的。

相关知识

一些学者进一步指出，在超级地球定义上应该增加是否有显著的大气层；或是不但有大气层，还有固态表面或如海洋行星般，有着广大的海洋且有一层大气层覆盖其上，这种类型的行星没有出现在太阳系内。若系外行星超过地球质量10倍的上限，依照其是否由岩石、冰、或是气体组成成分，确定该行星是否为类地行星、巨无霸行星、或是气体巨行星。

【116、宇宙暗物质分布图出炉揭星系间存无形桥梁】

2021-06-01 评论

科学家已经知道宇宙大型星系、星系团之间具有以气体或尘埃丝线连接成为一张宇宙网的结构，以前的研究用来自望远镜的数据绘制了很多宇宙网结构图。一份新研究认为，可能暗物质是构成这种宇宙网结构的支架，并推出了第一张暗物质桥梁模型图。

银河系附近的暗物质密度分布图。图像中心的X代表银河系，图中黑点代表星系，箭头指向由于引力而使物质运动的方向。

“构成这个宇宙80%的物质是以暗物质的形式存在，而这些暗物质组成了名为‘宇宙网’这种大规模结构的支架。”主要研究员之一美国宾夕法尼亚州立大学（Pennsylvania State University）的天体物理学家郑东熙（Donghui Jeong）说。

“因为宇宙网决定着各个星系内和星系之间物质运动的模式，所以了解暗物质的分布是研究大规模结构的关键。可是，宇宙网结构的细节是未知的，因为里面的主要成分——暗物质和高温的星系间介质，都是很难探测的物质。”

这份研究采用了另一个办法，把各个星系现有的分布数据输入人工智能系统，将其训练成一个暗物质分布预测模型，推出了这张暗物质桥梁结构图。

研究介绍说，他们使用距离银河系6.5亿光年范围内，共约1.7万个星系的数据训练这套系统。由于现在技术无法直接观测到任何暗物质，所以这套模型提供的暗物质分布的准确度无法从另一个角度得到证实。不过，目前这是一个创新的办法，让人们看到暗物质一个可能的分布模式。从图上看到了不少以前科学家不知道的细节。

比如，这张图清晰地展示了包含我们银河系在内的本星系群（Local Group），与更大规模的室女座星系团（Virgo Cluster），著名的M81星系等星系团，以及本地空洞（Local Void）之间的关系。科学家把这些大型结构组成的整体总称为本星系墙（Local Sheet）。

本星系群是包括银河系在内的一群星系，覆盖一片直径大约1,000万光年的区域，内含至少80个星系，大部分是矮星系。室女座星系团距离地球6500多万光年，含有大约1300多个星系。本地空洞是科学家观测到的位于本星系群旁边一个几乎空无一物的空间，而得此名。

这张图上还能看到另一个其它研究较少提及的福纳克斯墙（Fornax Wall），与本星系墙之间通过暗物质桥梁的联系。福纳克斯墙也是一个巨型长条的星系团组成的天体墙结构，与玉夫座长墙（Sculptor Wall）平行，与天鹤座（Grus Wall）垂直。

这份研究5月26日发表于《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）。

【117、宇宙大爆炸并不是你所认为的“砰”的一声】

2021-04-15 爱追剧的我

宇宙是如何诞生的？大爆炸产生了宇宙似乎深入人心。很多人认为在150亿年前，在某一个真空的地方有一个体积无限小的奇点，其内包含了现在宇宙中的所有物质，所以奇点内部压力无限大、密度无限高，其温度也高得吓人。

在一霎那间这个奇点发生了爆炸，“砰”的一声爆炸开来，形成了原始的宇宙，随着空间扩大，宇宙的温度降低，微小的粒子在万有引力的作用下聚合成物质，形成星体，各种星体又形成了星系，最终形成了我们现在看到的宇宙。不过天文学家们要告诉你，这或许都不是这样的。　

我们所认为的宇宙大爆炸，是以一个奇点为中心，就像炸弹一样爆开，里面的物质飞射而出，形成了现在的宇宙，但是这个中心在哪里，爆炸的边缘又在哪里？

宇宙大爆炸似乎没有中心。我们现在观察到宇宙仍然在扩大，星系之间的距离也在逐渐拉大，我们在夜空中看到的星星正在逐渐离我们远去，而且星星们是飞向四面八方的，看起来好像我们的地球就是宇宙的中心，随着宇宙膨胀，所有的星星都在远离我们。

但事实上并不是这样，我们在太阳系观察是如此，当我们在大麦哲伦星系或者其它河外星系观察时，会发现看到的情况和现在我们看到的情况一样：所有的星系都在远离自己。也就是说宇宙在向各个方向膨胀，没有一个中心点，当然也就没有所谓的奇点了。

很多科普类的视频、文章说一开始的宇宙奇点是一个体积无限小的点，随着爆炸，宇宙开始逐渐增大，在这种说法中宇宙是有边界的。它由一个无限小的点膨胀为半径有465光年大小的球。但是这种说法又是不对的。

因为所谓的465光年，只是我们站在地球上，向太空中可以观测到的宇宙，其半径有465光年。如此遥远的距离是我们通过对方发出的光观测到的，距离我们越远，它们发出光的时间就越久远。现在宇宙的年龄大约有150亿年，因此还有很多无法观测或测量比光在这段时间内向我们传播的距离更远的任何物体。所以在可观测宇宙之外，还有更加广阔的宇宙。

我们现在看到的宇宙有465亿光年，就像我们站在空旷的大地上，最远可以看到几公里外的事物，而在我们看不到的地方还有更广阔的的空间。那么宇宙的边缘在哪里呢？答案是没有边界，当我们在地球认为465亿光年之外是宇宙边缘时，站在465亿光年观测，发现在前方465亿光年的情形，就像无限套娃一样，一个又一个465亿光年，永远没有尽头，因为宇宙在不断的膨胀。

没有中心也没有边缘，似乎这个爆炸和我们认识的爆炸并不相同，我们所认识的宇宙有多大，是指的可观测宇宙。这个可观测宇宙来自于一个无限小的奇点，当这个奇点发生爆炸膨胀时，它旁边紧挨着的点也会被撑开，一个接着一个，似乎每一个点都会形成一个宇宙，这就是所谓的多重宇宙，但可惜的是我们观测不到它们。

宇宙在不断地膨胀，这一刻的宇宙就比上一刻的宇宙大一些，现在的宇宙就比1亿年前的宇宙大很多，比100亿年前的宇宙大得更多了，继续倒退到150亿年前，宇宙变成了一个无限小的点，里面的温度无限高、密度无限大，这就是宇宙大爆炸的起点。

但是在这个起点之前宇宙又是怎样的，是什么力量可以将现在的宇宙压缩成一个如此小的奇点，现在还没有理论可以描述它。

所以说宇宙最原始的开始是怎样的，我们将不得而知，且恐怕永远不会知道了。

【118、宇宙大爆炸证据消失暗能量加速宇宙膨胀】

2014-12-16 由驱动中国發表于科学

虽然未来的天文学家可能因更先进的技术以及对物理学更深入的了解受益，但残留下来的大爆炸证据最后遗迹对他们来说可能成为“废物”。研究人员表示，大爆炸的痕量信号可能在1万亿年内消失。实际上，到那个时候，我们的银河系将与它的邻居仙女座相撞，最后孕育出银河仙女星系。

天文学家能够观测到130多亿年前的星系，它们在宇宙诞生后几百万年形成。此外，他们同样研究所谓的宇宙微波背景辐射，这是宇宙中普遍存在的光线，由大爆炸形成，现在仍存在于宇宙中。在遥远的未来，这些线索不可能被地球上或者附近天体上的科学家观测到。宇宙微波背景辐射将随着时间推移逐渐退却，在伸展到一定程度后，辐射中的光粒子——光子将拥有比可见宇宙更长的波长。

2014-12-16 13:58 趣闻解密 caokui评论

由于宇宙不断膨胀，我们当前能够观测到的古代星系将进一步远离地球，导致未来的科学家无法观测到。太阳和其他很多恒星将燃烧殆尽，我们附近的宇宙区域也将比现在更为空旷。但未来天文学家并非一点希望也没有，因为他们可以利用从银河仙女星系飞出的所谓的极高速恒星研究大爆炸。这些恒星将成为公元1万亿年我们所在星系的天文学家能够观测到的最远光源。

提到宇宙膨胀就不得不提到暗能量。巴斯克地区大学理论物理系研究人员森德拉认为，根据过去的观测，我们发现宇宙中大约有5%是由普通物质组成，即我们看到的星系、恒星等，还有22%为暗物质，我们知道暗物质的存在是因为它可以通过引力影响普通的物质，剩余的73%则是暗能量，这就是说暗物质和暗能量占据了宇宙中绝大部分的质能，而暗能量则影响着宇宙加速膨胀的机制。

如果不存在暗能量，宇宙膨胀速度就会被物质引力所减慢，而暗能量是通过何种方式导致宇宙加速膨胀还不得而知，对此，研究人员森德拉进行了研究。

本项研究始于暗能量可能是动态ΛCDM模型假说，这是目前最广泛的大爆炸宇宙学模型，也被称为Λ-冷暗物质模型，其通过宇宙学常数来解释宇宙加速膨胀。但是，有些观测现象无法用这个模型来解释，我们所寻找的动态暗能量会随着时间产生变化。

根据森德拉的计算，这些数据都符合动态的暗能量，而具体的结果仍需要进一步的考察。

【119、宇宙大爆炸之前发生了什么？】

2019-11-14 科技日报

宇宙从何而来？又如何变成如今这般“模样”？

目前科学家广泛认可的故事始于约138亿年前。那时，一个密度极大的点发生暴胀，然后宇宙大爆炸开始，宇宙不断膨胀并冷却，原子核、原子，直至我们今天看到的漫天繁星等开始形成。

尽管这个故事充满了各种戏剧性的巧合、激烈的冲突，但仍存在一个漏洞：这两个泾渭分明的时期是如何联系在一起的？几十年来，这一直是萦绕在科学家心头的一团迷雾。最近，一个国际研究团队对宇宙演化的这一关键过渡期进行了模拟，得出结论称，所谓的“再加热”过程可能是宇宙初期这两个阶段的“桥梁”，但这一过程的确凿证据仍有待进一步寻觅。

宇宙的“两副面孔”：暴胀和大爆炸

提起宇宙的起源，最著名的应该是宇宙大爆炸理论了，这一模型理论上基于爱因斯坦的广义相对论，并得到当今科学实验观测最广泛最精确的支持。

该理论认为，我们的宇宙诞生于约138亿年前。从一个极小的致密“火球”，不断膨胀并慢慢冷却，渐渐地，我们今天看到的原子、身边的鸟语花香以及漫天闪烁的恒星和星系得以形成。

不过，现在物理学界普遍认为，在大爆炸发生之前，还发生过宇宙暴胀。宇宙暴胀理论由日本的佐藤胜彦博士和美国的阿兰·哈维·古斯博士提出。该理论认为，宇宙诞生之初，在不到万亿分之一秒内，宇宙从几乎无限小的点暴增了1027倍。随后，宇宙发生了大爆炸，并逐渐演变成了今天的“模样”。

四处乱撞的粒子将宇宙“再加热”

那么，宇宙如何能在如此短暂的时间内迅速“变脸”——从暴胀时期过渡到大爆炸时期？这两个时期之间有何关联呢？

据美国趣味科学网站报道，为解决这一宇宙的演化难题，来自美国凯尼恩学院、麻省理工学院（MIT）和荷兰莱顿大学的研究人员模拟了宇宙暴胀与宇宙大爆炸之间的关键过渡时期——“再加热”时期。

在他们的模型中，研究主要作者雷切尔·阮及同事模拟了被称为“暴胀子”（inflatons）的物质形式的行为。他们认为，假想的“暴胀子”本质上类似于希格斯玻色子，创造了推动宇宙暴胀的能量场。在适当的条件下，“暴胀子”的能量可以被有效地重新分配，从而产生使宇宙重新加热所需的各种粒子。

研究人员之一、麻省理工学院物理学教授戴维·凯泽表示：“宇宙暴胀后的再加热时期为大爆炸创造了条件，从某种意义上说，将‘大爆炸’置于宇宙大爆炸之中。在这个过渡时期，宇宙翻江倒海，一切都乱作一团，物质的表现形式非常复杂。”

雷切尔则解释说，在宇宙暴胀时期，所有物质四处散落，使宇宙成为一个寒冷而空旷的地方，缺乏点燃宇宙大爆炸所需的“粒子热汤”。而在“再加热”时期，推动宇宙暴胀的能量发生衰变，“摇身一变”成为粒子。

雷切尔说：“这些粒子一旦诞生，就会四处乱撞且相互撞击，传递动量和能量，正是这种能量将冰冷的宇宙再次加热，为宇宙大爆炸奠定了基础。”

引力波中或潜伏关键证据

那么，最新模拟除了指出“再加热”过程是宇宙暴胀和大爆炸之间的桥梁外，还能给我们提供哪些启示呢？

研究的合作者、凯尼恩学院物理学副教授汤姆·吉布林说：“从寒冷的暴胀时期到炽热的大爆炸时期，应该蕴藏着哪些粒子可以在如此高的能量状态下存在的关键证据。”

此外，在宇宙暴胀时期的极端能量状态下，引力的“行为举止”是怎样的？这一基本问题也一直让物理学家们“辗转反侧”。

爱因斯坦的广义相对论认为，引力对所有物质“一视同仁”，与粒子能量无关。但科学家们认为，由于量子力学，在极高能量状态下，物质对引力的反应会有所不同。

哪个观点是正确的？研究团队调整了粒子与引力的相互作用强度，将上述假设纳入模型中。结果发现，引力增加越多，“暴胀子”传递能量生成大爆炸期间出现的热物质粒子的效率就越高。

现在，研究人员需要寻找证据来支持这一模型。

吉布林说：“我们使用模拟来预测宇宙的‘模样’，这个再加热时期应该在宇宙中某个地方留下了印记，我们要做的就是找到它。”

但找到这个印记可能并非易事。研究人员称，对宇宙最早的“惊鸿一瞥”源自宇宙微波背景辐射（CMB）——产生于宇宙大约38万岁时的电磁波辐射一直在宇宙中传播，它们的“余晖”就是今天我们看到的宇宙微波背景辐射。但吉布林表示，CMB只保留了宇宙诞生初期的样貌，希望未来的引力波观测能提供最终线索。

【120、宇宙诞生于180亿年前的大爆炸，哪此前是什么呢？】

2021-04-07 鹰眼看世界

宇宙大爆炸之前是什么，这个没人能说的清，因为没人见过，人类目前的科技水平也不能正确的推测出来。所以我根据自己的知识大胆的推测一下。

宇宙中有各种各样的天体，但是要说到大爆炸，最重要的要数黑洞了。

黑洞是宇宙中各种天体的天敌，是一个永远吃不饱的贪吃虫。

其实黑洞一点也不神秘，就是一个普通的天体，不过这个天体质量特别特别大，同时万有引力也就特别特别大，这个引力大到能够捕捉光。宇宙中的光线照射到黑洞上，就被黑洞捕捉就再也逃不出去了。

黑洞由于质量大，引力大，凡是经过黑洞身边的各种天体都会被黑洞吸引捕捉，最后被黑洞吃掉。

经过漫长的宇宙时间长河，黑洞吃一个，再吃一个，不停的吃，质量越来越大，引力也越来越大。

广大的宇宙中，不只一个黑洞，还有很多的黑洞，都是在一口一口的吃着天体，一直到所有的黑洞把所有的天体都吃完，然后所有的黑洞也在相互吸引，最后宇宙中所有的黑洞又互相吸引互相融合，最后剩下了一个黑洞。

此时，这个黑洞由于质量特别大，内部出现了坍塌，发生了大爆炸。大爆炸把黑洞炸向了宇宙的个个方向，这样新的宇宙又会形成，又会有新的恒星，新的黑洞，新的行星，新的地球，新的月亮，新的各种各样的天体。

至此，新的宇宙产生。又是新的一个循环。黑洞又会不停的吃掉各种天体，直到下一个大爆炸，只不过这个过程要持续好几千亿年。

对此，你怎么看？

【121、宇宙到底有多不真实！一文让你怀疑人生】

2018-07-17 由未来科技社發表于科学

我有时就想，人知道的越多，疑问就越多，烦恼也就越多。最近一个网友提的问题，我深入思考后，差点让我怀疑人生。

大家都知道，宇宙是非常大的，无限、浩渺这些修饰词放在宇宙这个词语面前都显得苍白无力，如果你看过我前期的文章《以光速穿越银河系竟还需要20万年？》以及《来来来，让我们算算你在宇宙中有多渺小》，就会分分钟感受到宇宙的浩瀚。

理所当然的，我们对宇宙的认识也是非常的浅薄，我们目前的行动能力限制了我们只能在地球上通过望远镜左看看右看看，也就是说我们对宇宙的所有知识都是通过望远镜观察并结合太阳系的一些规律推测出来的，比如哈勃红移，以及由此产生的大爆炸理论等等，你能说太阳系中的红移现象适用于遥远的星系？

所以，虽然我并不赞成，但我们每个人都完全有理由怀疑当前的宇宙观。

有网友就提出，宇宙有没有可能就是一个假象？它到底有多不真实？那么我就来扒一扒这种不真实的现象，古人说九九归一，我就罗列九条，大家有不同意见可以留言，但请有理有据、文明交流。

第一个不真实的地方就是大

宇宙太大了，我简单算一下哈，我们走路的速度是5km/h，高铁的速度大概是300km/h，你是不是觉得很快？好吧，我要说，那真的不算快。因为在宇宙中，测量距离的基本单位是光年，就是光走一年的距离，要知道光的速度为299792458 米／秒，大约30万km/s，也就是每秒30万千米，它走一年距离是多远呢？是大约九万四千六百亿公里！

而我们目前能观测的宇宙边界，据科学家测算是，距离我们460亿光年！简直逆天的距离！

但是还没完，科学家告诉我们，这是可观测宇宙，这之外不知道是什么？

为了这事，好多科学家争吵不断，有的说宇宙有界无边，有的说宇宙无边无界。

有界无边，类似于我们生活在地球上，地球是有界的，但又没有边，也就是说我们可以在地球上不停的走，总是走不出去，但是其实它就那么大。那么我们就有疑问？在有界的宇宙之外是什么，是不是另一个宇宙？那这些宇宙之外又是什么？

无边无界，就是说，整个宇宙就是没有极限、没有界限的，那就更加有问题了，这么大的宇宙存在于哪里？为什么它能够无边无界呢？

反正，如果我们不停的追问，宇宙之外是什么？那还有没有尽头？尽头到底是什么？

是不是感觉好假？就像有人为了把你困在地球，给你撒了个慌，结果，这个谎言需要很多谎言去支撑，结果越来越大，越来越不符合逻辑，让人产生了更多疑惑！

第二个不真实的地方就是空

空这个问题，我说出来，你肯定会说不可能，宇宙中到处是物质呀？！好吧，那我就来分析一下，你看到一个人，你会说这是个人，但是生物学家会说，这是细胞、分子等物质组成的；化学家会说，这是由元素组成的；而顶尖的物理学家会说，这是由一堆原子吸引在一起堆积出来的东西。这就是物质的本质，原子的集合。

而原子是非常空旷的，原子并不是最基本的粒子，原子又是由原子核和核外电子构成的，要知道，原子直径的数量级大约是10^-10m，原子核的直径一般为10^-15m，二者差了10的5次方。

如果我们把原子比作一座运动场，那么按比例原子核就好比运动场中心的一只蚂蚁，核外电子就好比漂浮在运动场周围的灰尘。也就是说原子其实基本上只是一个空间罢了。如果把原子中空的部分都删除，浓缩成只有原子核大小的话，那么整个65亿人口的人类能压缩成一块方糖大小。

当然，原子核也不是最基本单位，它是由质子和中子构成的，而相对于原子核，质子和中子也只能算是足球场里的一只蚂蚁，其他大部分也只是空间。依次类推还可以一直往下分下去，但每一次分割我们得到的基本上都是空间罢了。

有人说，我摸我女朋友的手，我怎么不感到“空”呢，其实你不知道的是，她手上的最外面的一层原子对你手上的一层原子产生了斥力，让你有了触觉而已。就像上面举的例子，假如把你们手上的原子放大到篮球场大小，你和你女朋友之间的原子离真正的“接触”还差两个“运动场”的距离。

其实科学界对构成物质的本质也给出了答案，那就是“空”，也就是什么都没有只不过是空间罢了，你本人是由分子原子构成的，而构成原子的也只是空间，换句话说你也只不过是你所占的一片空间罢了。

第三个不真实的地方就是像素点

当你靠近看电脑屏幕，就会发现连续的画面是由不连续的像素点组成的，同样，当我们看微小的粒子也会发现，他们的很多特性也是是不连续的，换句话说就像像素点一样。

首先，物质构成的不连续，这个很好理解，一个在现实中看起来连续的人，是由分子构成的，分子由原子构成，原子有原子核和电子构成，原子核由质子、中子构成，再往下还有夸克、玻色子。而他们内部又大部分是空的，也就是说一个看起来连续的人，最终竟仅仅是靠各种力远距离把各种微观粒子“粘”起来的物体。

其次，能量也是不连续的。按说，能量这种东西，应该是连续的，但是，恰恰相反，能量也是一份一份的。普朗克发现，自然界能量的发射和吸收，一次至少要传输一个确定的量，或者是这个量的整数倍，不可能是这个量的1/2，更不可能无限地细分下去。在两个最小能量的数值之间，是能量的禁区。

再次，空间和时间都不是连续的。普朗克长度：1.6*10^-35米。这个非常小的数是长度的最小“量子”，空间不会有比这更小的长度单位；普朗克时间：光走过一个普朗克长度要用的时间，既：1.6*10^-35÷c^2 = 5.4*10^-44秒，没有比这更短的时间存在。

这种万物皆由“像素点”构成的思想非常难以置信，但事实一再告诉我们，这才是世界的本质。

第四个不真实的地方就是全息宇宙理论

物理学家伦纳德·萨斯坎德（Leonard susskind）教授在讲座上说过，落入黑洞的物质，因观测者的不同（参照系差异），而有完全矛盾的结果。李雷在黑洞外，看到韩梅梅落入黑洞，以韩梅梅自己的感觉来说，在穿过事件视界的时候，是安然无恙的；但在李雷看来，韩梅梅在无限接近事件视界的地方完全压扁且离子化贴在视界表面然后静止了，所以，韩梅梅就同时存在两个版本，1）黑洞内部的韩梅梅， 2）黑洞表面那些以二维方式编码的韩梅梅的全部信息。不过李雷还是比较沮丧的，毕竟这个故事有些悲凉。

不过好在，李雷终于明白了一个道理，黑洞里面也许是另一个世界，虽然黑洞里面的三维的韩梅梅是黑洞视界上的二维韩梅梅的全息投影，但韩梅梅本人是不知道的，她也许在黑洞里面生活的很好。

但是不久李雷又发现一个问题，我们的宇宙会不会是一个这样的全息宇宙？所有的三维物体，其实都是宇宙边界二维全息膜上的信息的投影而已？

第五个不真实的地方就是奇点

奇点是什么？奇点是现代宇宙科学中的一个未被真正了解却又无法回避的天体，其物理属性已经超过了现有物理学的研究范畴。其实，根据广义相对论物质使时空弯曲的观点，可以直接推论出宇宙奇点，因为当物质引力无限大时，可使时空曲率变得无限大。

当前，很多科学家都支持大爆炸理论，但是大爆炸不可回避一个问题，那就是宇宙需要回推到一个密度无限大，热量无限大，温度无限高，压力无限大，时空曲率无限大，体积无限小的“点”。

与数学不能处理无穷大数的奇点一样，广义相对论也不能处理自己所预言的宇宙奇点，也就是说，广义相对论在宇宙奇点失效了，它不能告诉我们宇宙是如何开始的。

种种现象表明，要么就是当前理论存在问题，要么就是宇宙存在BUG！

第六个不真实的地方就是人类感觉的本质

什么是感觉？大家肯定会说出很多，比如视觉、听觉、触觉、嗅觉等等，说到这里，老司机都开始回味昨晚缠绵湿滑的感觉，而吃货们则想起了炸鸡腿的香味。

但是，先别急着离开去缠绵和吃东西，真相时间到了。

首先，眼睛感受到光彩，但是光彩的本质却是电磁波波长！

其次，耳朵感受到声音，但是美妙的声音却是机械波振动的频率！

再次，舌头体验到了美味，鼻子闻到花香，皮肤触到光滑的肤感。但是这些本质却是原子、分子之间电场作用！

最后，你的所有感觉，都要经过大脑的处理，就是要转变为电信号。

好吧，这还算不可怕，可怕的是，如果有个疯狂的科学家，把一个人的脑子放在一个灌满营养液的缸中，通过导线把电信号传入这个人的大脑中，那这个人会不会以为自己在缠绵或者在吃炸鸡腿？这就是著名的思想实验“缸中之脑”。

当然，电影《黑客帝国》也完美的再现了这种思想。既然，人类感觉都是电信号，那么你的感觉会不会是不真实的？也许谁都不知道这个答案！

第七个不真实的地方就是光速无法超越

爱因斯坦的相对论，众所周知，被奉为最伟大的理论，但是，在这个理论中就有一条假设，即光速恒定并独立于任何参考系。爱因斯坦的相对论也告诉我们，一个物体的运动速度越大，其质量就越大，导致维持其高速运行时所需的能量就越大，而这个临界点就是光速，因为当物体接近光速时，其维持接近光速运动的能量就趋近于无穷大。所以任何物体都不能超光速运动，这也是相对论的基础假设。

那么问题来了，为什么光速会超越空间和参照系独立存在？为什么光速会成为一个宇宙中的速度屏障？为什么这个屏障非要是光速，而不能是其他速度？

第八个不真实的地方就是费米悖论

1950年的一天，诺贝尔奖获得者、物理学家费米在和别人讨论飞碟及外星人问题时，突然冒出一句：“他们都在哪儿呢？”这句看似简单的问话，就是著名的“费米悖论”。

费米悖论”隐含之意是，理论上讲，人类能用100万年的时间飞往银河系各个星球，那么，外星人只要比人类早进化100万年，现在就应该来到地球了。换言之，“费米悖论”表明了这样的悖论：A.外星人是存在的——科学推论可以证明，外星人的进化要远早于人类，他们应该已经来到地球并存在于某处了；B.外星人是不存在的——迄今为止，人类并未发现任何有关外星人存在的蛛丝马迹。

“费米悖论”阐述的是对地外文明存在性的过高估计和缺少相关证据之间的矛盾。

“费米悖论”可怕的地方在于，不论那种解释都能让人脊背发凉！

假如外星人是存在，地球诞生是 45.4 亿年，假设我们把地球和一个 80 亿年的行星对比，如果该行星的经历和地球类似的话，他们的文明应该比我们领先 34.6 亿年，他们可是有 34 亿年的时间慢慢发展的。比我们领先一千年的文明所能带给我们的震撼，可能就像我们现在的世界能给一个中世纪人的震撼一样。一个比我们领先一百万年的文明和我们的差距，可能和我们与大猩猩的差距那般。那么他们在哪里？会不会就在静静的观察我们？

假如外星人不存在，那更加可怕，如此浩渺的宇宙，人类竟是独苗、孤品？整个宇宙只有人类这种唯一的智慧生物？

总之，费米悖论让我们思考这样的问题，如果外星人存在的话，我们会不会是他们在这个宇宙的试验品？如果外星人不存在，那么我们会不会是另一个超出这个宇宙的更高等级文明的试验品？

第九个不真实的地方就是“超距作用”

量子力学中，有一个现象就是量子的超距作用。1935年，爱因斯坦与其他物理学家提出，量子力学会出现一种“幽灵般的超距作用”，以此来反对量子力学，他并不喜欢这一理论，因为该理论认为信息传播的速度可以超过光速。数十年过去了，量子力学已经发展成为自然的基本理论，这种被称作量子纠缠的超距作用也已经被证实。量子纠缠允许物体在任意距离上瞬时相互影响，且不需要任何直接的交互。

但是，为什么？既然光速是物体的速度极限，为什么量子纠缠就可以跨越空间时间瞬时相互作用？

为此，有科学家提出这样一种理论，他举了一个例子，假设有一个鱼缸，鱼缸的前面和后面分别放一架摄像机，我们通过两台监视器（这两台监视器可以放在无限远处，为了讨论方便，忽略信号传输时间）观看鱼缸里金鱼的游动的时候，就会发现一个有趣的现象，这两个监视器里的金鱼存在某种纠缠效应，一个里面朝“左”游动的时候，另一个必然朝“右”游动。

所以，这名科学家就认为，量子纠缠可能是同样的道理，两个纠缠的粒子也许在更高的层面其实就是一种东西。

如果真如这名科学家所言，那么我们的世界岂不是更像是更高层面世界中的一种投影或幻想？

总结

这一切的一切，都指向一个线索，宇宙是如此的不真实，以至于在人类强大的科研能力面前，它的BUG越来越大！

【122、宇宙的尽头在哪儿？】

2018-02-25 震旦纪年

但这并不意味着人类丈量宇宙的梦想是遥不可及的。天文学家在长期的工作研究中已经找到一些行之有效的方法去测量宇宙的尺度。以下我们将向你呈现有关的内容：

1 宇宙的尺度

我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体

这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的，也或许它确实拥有某种边界，也就是说如果你旅行的时间足够长，你最终将回到你出发的地方，就像在地球上那样，类似在一个球体的表面旅行。

科学家们对于宇宙具体的形状和大小数据存在分歧，但是至少对于一点他们可以进行非常精确的计算，那就是我们可以看得多远。真空中的光速是一个定值，那么由于宇宙自诞生以来大约为137亿年，这是否就意味着我们最远只能看到137亿光年远的地方呢？

答案是错误的。有关这个宇宙的最奇特性质之一便是：它是不断膨胀的。并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际来的近。随着时间流逝，由于宇宙的整体膨胀，所有的星系将离我们越来越远，直到最终留给我们一个一片空寂的空间。

奇异的是，这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了，事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体。

2 充斥着星系

这是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一

这张照片是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一。科学家们让哈勃望远镜对准天空中的一小块区域进行长时间的曝光——长达数月，尽可能地捕获每一个暗弱的光点。文中上图是局部的放大，完整的图像是下面这幅图，其中包含有1万个星系，从局部放大图中，你可以看到一些星系的细节。

完整的图像

当你看着这些遥远的星系，你可能没有意识到自己正在遥望遥远的过去，你所看到的这些星系都是它们在130亿年前的样子，那几乎是时间的尽头。如果你更喜欢空间的描述，那么这些星系离开我们的距离是300亿光年。

宇宙处于不断的膨胀之中，但与此同时科学家们对于宇宙尺度的测量精度也在不断提高。他们很快找到了一种绝佳的描述宇宙中遥远天体距离的方法。由于宇宙在膨胀，在宇宙中传播的光线的波长将被拉伸，就像橡皮筋被拉长一样。光是一种电磁波，对于它而言，波长变长意味着向波谱中的红光波段靠近。于是天文学家们使用“红移”一词来描述天体的距离，简单的说，就是描述光束从天体发出之后在空间中经历了多大程度的膨胀拉伸。一个天体的距离越远，当然它在传播的过程中光波波长被拉伸的幅度越大，光线也就越红。

如果使用这种描述方法，那么你可以说这些遥远的星系的距离大约是红移值Z=7.9，天文学家们立刻就会明白你所说的距离尺度。

3 最遥远的天体

这张图像中间部位那个不太显眼的红色模糊光点事实上是一个星系，这是人类迄今所观测到的最遥远天体。美国宇航局哈勃空间望远镜拍摄了这张照片，这一星系存在的时期距离宇宙大爆炸仅有4.8亿年。

这一星系的红移值约为10，这相当于距离地球315亿光年。看起来这一星系似乎非常孤单，在它的周围没有发现与它同时期的星系存在。这和大爆炸之后大约6.5亿年时的情景形成鲜明对比，在那一时期，天文学家们已经找到大约60个星系。这说明尽管这短短2亿年对于宇宙而言仅仅是一眨眼的功夫，但是正是在这一短暂的时期内，小型星系大量聚合形成了大型的星系。

但是这里需要指出的是，天文学家们目前尚未能完全确认这一天体的距离数值，这也就意味着其实际距离可能要比现在所认为的更近。在美国宇航局的下一代詹姆斯·韦伯空间望远镜发射升空以替代哈勃望远镜之前，科学家们都将不得不在数据不足的情况下进行估算。

4 最遥远的距离

天文学家能够观测到的最遥远的光线名为“宇宙微波背景辐射”(CMB)。这是抵达地球的最古老的光子，它们几乎诞生于宇宙大爆炸发生的时刻。在大爆炸发生后的短时间内，宇宙非常小，因此相当拥挤，物质太过稠密，以至于光线无法长距离传播。

但在宇宙诞生之后大约38万年之后，宇宙已经变得足够大，光线第一次可以自由地传播。这时发出的光是我们今天所能观测到的最古老的光线，是宇宙的第一缕曙光;它存在于宇宙的每一个方向，无论你把望远镜指向哪个方向，都可以观测到它的存在。宇宙微波背景辐射就像一堵墙，我们最远也只能看到墙这一侧的风景，但是却绝无办法穿墙而过。

那么这些最初的宇宙之光怎么变成微波了呢？这还是因为宇宙的膨胀。随着宇宙的膨胀，当时发出的光波波长被逐渐拉长，经历如此久远的时间(137亿年)，它们的波长已经被拉伸到了不可思议的程度。随着宇宙膨胀冷却，现在这一辐射的剩余温度大约仅有-270摄氏度，也就是著名的3K背景辐射。这种辐射的分布显示出惊人地各向同性，各处的差异小于10万分之一。

5 星系蝴蝶图

天文学家们向宇宙张望，他们注意到宇宙中的星系分布并非呈现随机状态，由于引力的作用，星系倾向于相互接近，从而形成规模巨大的聚合体，如星系团，超星系团，大尺度片状结构乃至所谓的巨壁。

天文学家们开始着手纪录这些星系在三维空间中的位置，他们很快成功地制作出较近距离范围内星系的三维分布图，这是一项令人惊叹的成就。大部分此类巡天观察都将注意力集中在距离地球70亿光年之内的范围，但他们在此过程中也发现了许多类星体，这是宇宙中亮度惊人的奇特天体，来自早期宇宙，其距离可能是70亿光年范围的4倍以上。

在全部这些努力中，斯隆数字巡天(SDSS)可能算是规模最大的一个。参与这一项目的天文学家们目前已经基本完成对1/3天空的巡天观察，并在此过程中记录下超过5亿个天体的精确位置信息。而本文此处的配图则来自另一项巡天计划：6dF星系巡天，这是目前规模位居第三的巡天项目。这张图像中之所以会缺失很多地方，是因为银河系的阻挡，很多天区我们都无法进行观测。

6邻近的超星系团

邻近的超星系团

在距离地球比较近的空间内，天文学家们的了解相对而言就会多一些。我们现在知道在距离地球约10亿光年的距离内存在一个超星系团的海洋。这些是被引力作用聚集在一起的大量成员星系。

我们的银河系本身是室女座超星系团的成员，这个超星系团正位于这张图像中中央位置。在这个巨大的超星系团结构中，我们的银河系毫无特别之处，它只是位于一隅之地的普通成员星系而已。在这一宏伟结构中占据统治地位的是室女座星系团，这是一个由超过1300个成员星系组成的庞大集团，其直径超过5400万光年。

另一个超星系团很值得关注，那就是后发座超星系团，因为它的位置恰好位于北方巨壁(Northern Great Wall)的中心位置。北方巨壁是一个大到令人难以想象的巨型结构，其直径约有5亿光年，宽度约3亿光年。我们星系“附近”最大的超星系团是时钟座超星系团，其直径超过5亿光年。

7 暗物质和暗能量

暗物质和暗能量

这个宇宙另外一件令人吃惊的事实是：占据宇宙大部分的成分我们却完全看不到。暗物质是一种神秘的存在，科学家们认为它们遍布宇宙各处，但是我们却看不到也摸不着。它们和光以及任何种类的电磁波都不发生作用，而这正是人类赖以探测宇宙的基础工具。不过它会产生引力，通过它对周遭空间施加的引力效应，科学家们能够感受到它们的存在。

是的，我们能够感觉到暗物质确实存在。比如我们所在的室女座超星系团大约拥有10的15次方倍太阳质量，但是整个超星系团的光度却仅有太阳的3万亿倍。这就意味着室女座超星系团的光度相比其质量所应当拥有的光度小了约300倍。这样的事实是难以解释的，但是如果考虑到这其中遍布大量拥有质量但却不发光的暗物质，一切也就不奇怪了。

事实上，根据计算结果，宇宙中的暗物质含量是我们平常所见的普通物质的5倍。但是暗物质尽管强大，却仍然不足以统治宇宙。真正支配着我们这个宇宙的力量来自另一种神秘物质：暗能量。普通物质和暗物质有一个共同点，那就是它们都拥有质量，并向周围空间施加引力影响，换句话说，它们的作用是让物质聚拢，让宇宙减速膨胀甚至最终收缩。

然而，当科学家们观测宇宙，试图分辨出宇宙究竟是在减速膨胀还是在收缩时，他们惊骇地发现事实完全出乎他们的预料——宇宙根本没有收缩或减速，它正在加速膨胀!毫无疑问，存在一种未知的强大到异乎寻常的力量，它不但独力抵抗了整个宇宙中所有普通物质和暗物质产生的引力作用，甚至还推动整个宇宙加速膨胀。对于暗能量的发现最近刚刚被授予了今年的诺贝尔物理学奖，但是尽管有了这样的巨大进展，科学家们对于究竟什么是暗能量却依旧毫无头绪，一无所知。现在有关这一课题的理论几乎就相当于“虚位以待”，等待着未来出现一个更加完美的理论能摘取成功解释暗能量本质的桂冠。

8 宇宙之网

宇宙之网

星系巡天的结果显示我们的宇宙似乎显示一种“泡沫网状”结构。几乎所有的星系都分布在狭窄的“纤维带”上，而在它们的中间则是巨大的空洞，天文学上称为“巨洞”。这些巨洞的体积巨大，有些直径可达3亿光年，其中几乎空无一物。但是这样说并不正确，因为尽管我们看上去那里确实是什么也没有，但实际上这里充斥着暗物质。

这里这张图是一份计算机模拟结果，它显示我们的宇宙呈现一种纤维网状结构，其中分布着节点，纤维带和层。这种复杂结构的起源来自宇宙微波背景辐射中微小的涟漪，这是其中密度微小变化的体现。随着宇宙膨胀，这些微小的高密度区去逐渐吸引更多的物质向其聚集，这种效应持续上百亿年，其结果是惊人的——它造就了我们今天所见的宇宙。

9 检验宇宙模型

检验宇宙模型

2005年，一个国际天文学家小组试图检验现有的宇宙学理论是否正确。他们进行了一项名为“千年运行”的模拟计划，在计算机中他们模拟100亿个粒子在一个边长为20亿光年的立方体空间中，按照我们现有的理论去作用于它们，是否能得到某种我们所预期的结果。

这项模拟实验中考虑了普通物质，暗物质和暗能量因素，成功地再现出宇宙从混沌逐渐显现类似于我们今天所观察到的宇宙大尺度结构。在模拟运行的过程中，研究人员们目睹了宇宙中大质量黑洞的出现，强大的类星体发出剧烈的辐射，模拟的结果中还出现了大约2000万个星系。正如文中此处展示的那样，研究人员们发现模拟的结果产生出一个和我们所观察到的现实宇宙非常相似的状态。

欧洲航天局(ESA)研究宇宙大爆炸、造价7000万欧元的“普朗克”太空望远镜根据此前收集的数据，绘出了首幅宇宙全景图。望远镜去年开始在地球轨道上扫描宇宙全景，探测宇宙微波中的辐射光谱，仅半年时间，拼凑出宇宙全貌。

这是宇宙首次以全景的方式展现在人类面前，它将有助于科学家了解宇宙大爆炸后各种天体的形成过程。

【123、“宇宙尽头”的星系A1689—ZD1，人类还会在观测到更远的星系吗？】

2017-12-08 宇宙小百科

极目宇宙的尽头

现代科学技术的日新月异，带来了天文学的飞跃发展。由于借助了先进的观测仪器，人们的目光看得更远更远。

1997年，NASA的喷气推进实验室(JPL)的彼得·艾森哈德博士与美国加州大学戴维斯分校的亚当·斯坦福博士打破了一项纪录，他们检测到一个位于87亿光年以外的星系团，这是当时所发现的最遥远的一个天体。时隔不到10年，艾森哈德和斯坦福又检测到一个90亿光年以外的星系团，再次打破了他们自己发现最遥远星系团的纪录。

2004年，美国科学家对外宣布，他们发现了一个距离地球约130亿光年的微型星系。NASA声称，这是最新发现已知的距离地球最遥远的星系，是人类迄今为止发现的距离地球最遥远的天体。

2007年3月，有媒体报道说，芬兰和意大利的科学家通过智利安第斯山脉上的南欧天文观测台，发现了一个新星系。这个新发现的星系还具有类星体形式的星系核。从事这项研究的科学家说，这个新发现的星系距离地球约110亿光年，是科学家至今所发现的最为遥远的星系。

最近又有文章报道说，一个距离地球130亿光年，编号为A1689—ZD1的星系被美国加州大学的天文小组利用哈勃望远镜观测到。这很可能是人类迄今为止发现的距离地球最遥远的星系。

值得我们关注的是A1689—ZD1星系是一个庞大的椭圆星系，它包含了数百个球状星团，每个星团还可能包含成百上千颗恒星。但它的总质量仅为银河系的1／10000。据观测，该星系内部仍在形成新的星体。有参与这次观测的欧洲南方天文台天文学家表示：“由于距离遥远，该星系发出的光要经过长年累月才能被我们所见，因此我们目前观测的只是该星系在130亿年前的一个瞬像。在那个时间点上，这个星系可能还刚刚形成，因此本次最新观测可能是该星系婴儿时期的一张照片。”

然而，在最近的网络上却有另一种说法：一个由多国科学家组成的小组发现一个距离地球最遥远的星系，该星系距离地球竟达2400亿光年。据网络消息说，经过五年多的观测，科学家发现了这个人类观测到的最遥远的星系，它暂时被命名为A1689—ZD1。有科学家分析说，A1689—ZD1实在太远了，尽管现在观测到了它释放的光线，但它可能已经死亡了。

相距地球2400亿光年!如果说这句话有点儿信口开河，这似乎并不为过。因为对最近的这二则消息谁真谁假，根据现有的理论大致可分辨出来。

在现有的理论中宇宙的年龄大约为135亿年。

由于已知的光的传播速度，根据光学理论，我们所观测到的天体，其距离不可能超过宇宙的年龄。如过说宇宙的年龄是135亿光年，那么我们所观测到的天体，其距离不可能超过135亿光年。

首先，如果A1689—ZD1是距离地球最遥远的星系，那么，从A1689—ZD1星系与地球的连线的延伸还能伸展多远呢？由于A1689—ZD1星系是早期产生的天体(假设这个观点是正确的)，那么大致上可以认为，A1689—ZD1星系相对于地球而言，它是处于膨胀后的宇宙的中心。由此再推，因为宇宙的年龄约为135亿光年，那么，在地球背向A1689—ZD1星系的方向，我们不可能观测到大于10亿光年远的天体。

大爆炸宇宙学认为宇宙由奇点的大爆炸所诞生，但是这个理论受到一些科学家的质疑。如果空间和时间起始于奇点大爆炸，对于起点大爆炸的解释，温伯格的说法却又未能消除人们对大爆炸宇宙学的怀疑，反倒有点儿弄巧成拙。

如果把奇点想象成爱因斯坦提出的超圆体(气球模型)缩至无限小，体积消失，就像一个圆面缩小到半径为零一样。那么，相对于奇点大爆炸之后的膨胀的宇宙，它就有可能存在一个中心区域。

基于此，我们回到上面谈过的问题，以地球为观测点，在观测A1689—ZD1星系的相反方向，我们还能够发现大于5亿～10亿光年远的宇宙早期的天体吗？如果答案是肯定的，那么，目前对宇宙年龄的认识就值得我们反思。

其次，我们今天所观测到的A1689—ZD1星系，并不能证明A1689—ZD1星系一定距离地球130亿光年。原因在于，我们不能证明A1689—ZD1星系的光是今天到达地球的。也许该星系的光早在几亿或几十亿年前就到达地球了，只是由于观测技术的发展，我们的天文学家直到今天才观测到它。又或者说，只是因为利用了先进的观测仪器，天文学家才有机会捕捉到它。

【124、宇宙年龄多大？有的星系“静悄悄”？答案可能是……】

“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。”这是中国古人对“宇宙”朴素的认知。每每人类仰望星空，总是忍不住对广袤的宇宙满怀遐想。

日前，“你生日那天的宇宙”成为网络热搜词：NASA为庆祝哈勃太空望远镜启用30周年举办了一项活动，人们在其官网选择出生日期，便能看到那一天哈勃望远镜拍下的宇宙图像。

人们对这项活动的热衷，也同样折射着对宇宙的好奇：它如何诞生？年龄是多少？什么是星系呢？

“宇宙”从何而来？

关于宇宙，人类从不乏探索和想象。

仰望星空，中国古人曾提出“盖天说”、“宣夜说”和“浑天说”。汉代学者张衡也曾提出“宇之表无极，宙之端无穷”的无限宇宙概念。

提起宇宙的起源，传播范围最广的大概是宇宙大爆炸理论。该理论认为，宇宙诞生于约100多亿年前。从一个极小的致密“火球”不断膨胀并慢慢冷却，渐渐地恒星、星系等得以形成。

对宇宙的年龄，有说法称是137亿年，也有说法称是138亿年，由于算法原因，甚至还有114亿年的答案。但不管是哪个数字，宇宙对人类来说，都足够古老。

天文学博士、科普作家高爽在接受中新网记者采访时表示，目前关于宇宙是如何出现的尚且没有特别准确的说法。人类知道的物质包括人类自己，只占宇宙中极小的一部分。

有的星系“静悄悄”

宙中存在众多星系。许多星系都在活跃地制造恒星并明亮发光，是“活泼”的星系。高爽说，也有一些星系由于某些原因停止造星运动，即所谓“静悄悄”的星系。

此前，有报道称，日本国立天文台等组成的研究小组通过“昴星团”望远镜和凯克望远镜观测，发现一个“静悄悄”的、正在停止造星活动的星系，其核心部分在120亿年前已经形成。

也有人认为，了解那些造星活动变弱、正在变得“静悄悄”的星系，是解开众多星系谜团的关键。

“不过，星系的核心一般是宁静的，意思是没有剧烈的活动。”高爽说，在宇宙年轻的时候，有大量核心活跃的星系，其核心的大黑洞猛烈“吞吃”周围的物质。活动的星系核心会特别明亮，很远的距离也能看见它们。

椭圆星系相对“年老”吗？

高爽介绍，目前星系主要可以分为漩涡星系、椭圆星系、不规则星系三大类。

一般认为，椭圆星系是多个星系合并之后的结果，因为撞击合并了气体和尘埃，造成大量的恒星诞生，消耗了物质。所以椭圆星系缺少尘埃和气体，相对年老一些。

不规则星系可能是相互撞击合并之后诞生的特殊形状，一般尺寸都不大。而顾名思义，漩涡星系就是看上去像一个旋涡状的圆盘，比如银河系。

在这种旋涡星系中，恒星围绕它的中心旋转，但在运动的过程中，有些地方会有一些气体和尘埃的集中地带，这些地方就会诞生比较多的新的恒星。

“打个比方，在高速路上开车，如果遇到一个大卡车，它身后就会出现一个小范围的拥堵，大卡车前方一段路相对比较通畅。”高爽举例称，漩涡星系还可能有一个变化类型，就是核心多了一个棒状的结构，叫棒旋星系。咱们自己的银河系就是棒旋星系。

人类对宇宙的探索

其实，在漫长的岁月中，人类从未停下探索宇宙的脚步。就探索宇宙的方式而言，有一种比较重要的方式就是望远镜观测，也有补充的方式，比如通过引力波、获取实物等，大致有四种途径，“取得的相关进展也有很多。”“只能说目前可以观测到的宇宙，可能包括上千亿个星系。”从某种角度说，宇宙不存在科学定义，只能粗略的说它包含所有的时间和空间。

近些年，还有一些有关“平行宇宙”的研究提出，认为还有其他宇宙时空可能存在。要描述宇宙，它的主要参数包括平均的物质密度，用来描述包含多少物质。其中又可以把物质氛围普通物质、暗物质、暗能量三类。

“目前可观测宇宙的直径大约900多亿光年，这个长度是因为光的传播速度有限，所以在有限的宇宙年龄中，只有这么大范围的光来得及传播到我们眼中。所以这个长度远远不是宇宙本身。”

【125、宇宙膨胀，我们会跟着一起膨胀】

iScientist 张双南

很多朋友都会问下面这些问题：谁给大爆炸提供了能量？为什么没有炸出来反物质呢？大爆炸之前是什么？大爆炸的中心在哪里？宇宙的边在哪里？我们会跟着宇宙一起膨胀吗？宇宙会一直膨胀下去吗？宇宙的未来是什么？

这些问题，有些是大家的误解，有些学术界目前也不能给出确定的回答。更重要的是，如果上网搜索，你会看到各种稀奇古怪的回答，但是在正规的天文学书里却找不到这些问题的答案，或者即使找到了，你也会被那些学术术语和复杂的公式方程吓退。

在这堂课里面，我将澄清一些误解，也对那些学术界一般不用通俗的语言解释甚至还没有确切答案的问题，尽量给读者做一些初步的介绍和回答，满足读者的好奇心。

宇宙有没有边？

宇宙到底有没有边？按道理说，虽然不一定看得到，但是再大的东西也得有边啊！这个问题是我在各种场合被问到的最多的问题，没有之一。提问者从6岁的孩子到已经退休的老人家，各行各业的人基本上都有。

在回答这个问题之前，首先我们需要定义什么是宇宙。一般来说，我们认为宇宙就是物质世界的总和。那么在这种情况下，我如果回答宇宙有边界，那么你一定会接着问：边界外面是什么？答案是：边界外面仍然是宇宙。你如果接着问：再往外呢？答案仍然是：再往外仍然是宇宙。所以我只能回答，宇宙没有边界。

但是这个回答你肯定不会满意：没有边界不就意味着宇宙是无穷大了吗？没错，这就是当前学术界的标准回答。然而，爱因斯坦当年就是不相信宇宙是无限的，但是他也不认为宇宙有边界，那怎么办？爱因斯坦当然不会被这个问题难住，他认为我们的宇宙是有限无界的。

什么是有限无界？比如，一只蚂蚁在一个很大的球面上，它无论如何也找不到这个球面的边界，但是很显然，这个球面是有限的，因为它是闭合的。同样的道理，如果我们的宇宙是一个闭合的宇宙，我们就不可能找到宇宙的边界，但是这个宇宙仍然是有限的。比如，有一个很漂亮的宇宙模型认为，我们的宇宙就是一个巨大的四维黑洞的三维视界面，当然就是有限无界的，当然就没有边，也没有宇宙的外面这个概念了。

有一个很漂亮的宇宙模型认为，我们的宇宙就是一个巨大的四维黑洞的三维视界面 | Science Photo Library， Victor de Schwanberg

那么，我们的宇宙是闭合的吗？这个问题就是科学研究可以回答的了：根据爱因斯坦的广义相对论，宇宙是否闭合取决于宇宙的平均密度，密度高于一定的值，空间的弯曲就类似一个球面，所以可以闭合起来；密度低于一定的值，空间的弯曲就类似一个马鞍形，不能合拢。而这个值恰好就是前面所说的临界密度，当宇宙平均密度等于这个值的时候，空间就恰好是平坦的，对应于欧几里得几何描述的空间，也叫作闵可夫斯基空间。

宇宙的三种可能的几何形状。图中蓝色的线表示局部平行的光线。 | astronomy.swin.edu.au

所以，如果能够精确测量宇宙的平均密度，也包括宇宙的所有能量，那么就可以根据广义相对论确定我们的宇宙是否是闭合的。现在的观测结果告诉我们，宇宙的平均密度极为接近临界密度，但是在目前的测量精度范围内，既不能完全排除宇宙是闭合的，也不能确定宇宙就是开放的，只能等待未来更高精度的测量结果。利用宇宙微波背景辐射对宇宙大尺度空间的测量结果也表明，在目前的测量精度范围之内，宇宙是平坦的，尽管也不能完全排除宇宙是开放的还是闭合的。

研究人员进行中微子探测实验|东京大学

因此，尽管爱因斯坦不相信宇宙会是无限的，但是目前的科学研究并不能给出明确答案，这就是科学和哲学的区别。科学需要证据，而哲学只需要理性思考。

我们会跟着宇宙一起膨胀吗？

既然宇宙正在膨胀中，那么宇宙中的各个天体，乃至我们人类自己，是不是也在跟着宇宙膨胀不断变大？

这实际上是一个非常严肃的科学问题，我和我的一个研究生就曾经认真地研究过。对这个问题的标准和主流的回答是：膨胀的是空间，不是空间中的物体，包括所有的天体和人类。

我前面在解释哈勃定律的时候，就用了烤面包的时候在里面放一些葡萄干作为例子，说明是面包在膨胀导致了葡萄干之间的距离变化的速度恰好满足了哈勃定律。就像葡萄干自己并没有在面包里面跑一样，其实宇宙中的天体也没有在宇宙中跑，实际上是空间本身膨胀了，与面包本身膨胀了是一个道理。

那么，怎么理解宇宙膨胀过程中天体的大小不变呢？如果宇宙膨胀中只有万有引力在起作用，膨胀的起源是大爆炸，那么大爆炸之后，一旦形成了天体，天体之间的距离就只能增加，天体的大小的确不会变化，就像在地球表面往上扔一块石头，石头在向上飞的过程中大小是不会变化的，当然我们这里忽略了石头和空气的摩擦作用。但是，自从1998 年发现宇宙加速膨胀之后，上面的标准和主流的回答就需要修改了，这就是我和我的一个研究生曾经研究过的问题。目前对于宇宙加速膨胀的最主流解释就是存在暗能量，暗能量使得天体之间有了一种目前未知的排斥力。暗能量在宇宙中均匀分布且其密度不随宇宙的膨胀而变化，导致在今天的宇宙中遥远星系之间的排斥力就开始克服了它们之间的万有引力，使得今天宇宙中星系的膨胀速度变快了。

既然暗能量在宇宙中均匀分布，它就会在所有的地方都起作用，比如在我们的身体里面也会导致原子之间有排斥力，我们就有可能变大。

暗能量让宇宙加速膨胀|《极简天文课》

多年前当刚刚发现宇宙加速膨胀的时候，我和我的一个研究生就计算了这个效应，计算结果是：在目前的情况下，不但这个排斥力对我们身体的影响比起生物学效应来说完全可以忽略不计，即使对于整个太阳系的影响也完全小于太阳本身的演化带来的影响。

但是，今天这个效应可以忽略，并不表明这个效应永远可以忽略，这取决于暗能量的性质。在有些模型中，比如暗能量密度随时间增加，那么暗能量不仅仅会让人变大，而且有可能把我们身体里面的原子都撕碎，出现所谓的“大撕裂”现象。由于我们目前还不理解暗能量的性质，所以我们现在真的不知道在遥远的未来，宇宙的膨胀会对人类产生什么影响。

宇宙会一直膨胀下去吗？

了解了宇宙的过去和现在，很显然我们会问，宇宙会一直膨胀下去吗？宇宙未来的命运会是怎样的？实际上，科学界现在并不能确切地回答这些问题，目前只能给出几种宇宙未来可能的模式，而起决定性作用的就是宇宙中的总物质和能量密度，以及暗能量的性质。

比如说，我们在地球上向上扔一个球，如果初始速度低，球就会落回来，恰好能够让球不落回来的速度取决于地球的质量，也就是对应地球半径的球以内的平均密度。用同样的办法来计算，让今天宇宙中的天体能够恰好一直相互分离而不回落，所要求的宇宙的密度就是临界密度，只不过在广义相对论的框架中，物质、能量和压力都会产生引力，因此计算得到的密度是总的密度。

我们在地球上向上扔一个球，如果初始速度低，球就会落回来|Pixabay

简单地来讲，如果宇宙的总密度大于临界密度，我们的宇宙将来的膨胀就会最终停止，宇宙就会坍缩，会重新回到一个起点。

如果宇宙的总密度恰好等于临界密度，宇宙就会一直膨胀下去，在无限远的未来才会停下来。目前宇宙的总密度看来非常接近临界密度，所以这很可能就是宇宙的未来。

但是，如果宇宙的总密度稍微小于临界密度，那么宇宙的膨胀即使在无穷远的未来也不会停下来。在这种情况下，如果暗能量的密度保持为常数，目前宇宙的加速膨胀就会继续下去，膨胀得越来越快，星系和星系之间的分离速度越来越快，以至于最后我们看不到宇宙中其他的星系。

这还不是最可怕的，最可怕的是前面提到的大撕裂的情况。如果暗能量的密度随时间而增加，未来的宇宙就会出现大撕裂。大撕裂的意思是说不仅仅星系和星系之间的距离会变得越来越远，星系里面的每个天体之间的距离也会变得越来越远，星系会被撕裂。甚至组成我们身体的原子都会被撕裂开，所以这是一种非常不好的情况，真的不希望会发生。

【126、宇宙如何度过了138亿年？它经历了什么时期？这些都有答案】

2018-07-22 宇宙与科学

宇宙诞生之前，奇点是一个难以想象的高温密集点。之后它爆炸了，并且瞬间经历了一次令人难以置信的膨胀。在膨胀中，空间本身比光速膨胀得更快。在这段时间里，宇宙的体积至少翻了90倍。

想要理解宇宙纪年，需要理论物理和天文学家的直接观测相结合。然而，在某些情况下，天文学家还没有看到最直接的证据，例如与宇宙微波背景有关的引力波。

据美国宇航局称，在宇宙奇点爆炸膨胀之后，宇宙继续增长，但以较慢的速度。随着空间的扩展，宇宙冷却，物质形成。一秒钟后大爆炸宇宙中充满了中子、质子、电子、反电子、光子和中微子。

在宇宙的前三分钟，光元素是在一个叫做核合成过程中诞生的。温度降了下来。质子和中子相互碰撞，形成氘，这是一种同位素。大部分氘结合在一起氦，以及微量的锂也产生了。

根据法国国家空间研究中心(CNES)的数据，在最初的38万年左右，宇宙本质上太热，光线不能发光。创造的热量将原子粉碎在一起，有足够的力量将它们分解成致密的等离子体，这是一种不透明的等离子体。

在38万年之后，物质冷却到足以使原子重组。新的时代开始了。这就使得透明的电中性气体产生。根据美国宇航局的相关资料。这个过程大爆炸之后的最初的光，这就是今天我们可以探测到的宇宙微波背景辐射。在这一刻之后，宇宙陷入黑暗，因为还没有恒星或任何其他明亮的物体形成。

在这段持续了5亿年的宇宙黑暗时代里，大量气体崩塌，形成了第一批恒星和星系，这些恒星和星系的高能紫外线电离摧毁了大部分中性氢。

在宇宙大爆炸90亿年后不久，我们的太阳系诞生了。

对于宇宙涵盖了我们所知道的所有的空间和时间，美国宇航局回答说确实如此。那么是什么导致了大爆炸？尽管有一些模型对这些问题进行了推测，但到目前为止，还没有一个模型能够进行实际的、更

球状星系团NGC 6397包含约40万颗恒星，位于大约7200光年外的南阿尔法星座。它的年龄估计为135亿年，很可能是继大爆炸之后形成的最早的星系之一。

目前对宇宙的估计大致为138亿年。相比之下，太阳系只有46亿年的历史。

这个估计来自于测量宇宙中物质的组成和能量密度。这使得研究人员能够计算宇宙在过去膨胀的速度。有了这些知识，他们就可以把时钟倒转至大爆炸的时间，从而进行推断和论证。

关于宇宙的结构问题

科学家们认为，在宇宙的最初阶段，是没有任何结构的，物质和能量几乎均匀地分布在整个宇宙中。重子区域通过重力拉进越来越多的物质，它们变得越来越大，最后就能通过重力拉进更多的物质，形成星系，还有比星系更大的星系团，超星系团，丝状结构，宇宙墙和空洞，由成千上万的星系组成的“斯隆长城”有十多亿光年的跨度。密度较小的区域看似没有星系，最后被称为空洞。

宇宙的物质

直到大约30年前，天文学家还认为宇宙是由几乎完全由普通原子组成或者“重子物质”。可是现在有越来越多的证据表明，构成宇宙的大部分成分都是以我们看不到的形式出现的。

事实证明，重子只占宇宙的4.6%。其余的23%由暗物质构成，暗物质通过最新的研究发现，它很可能是由一个或多个亚原子粒子组成，它们与普通物质的相互作用力很弱。其余还有72%是由暗能量构成的，而暗能量在推动宇宙的加速膨胀。

不少朋友问到了宇宙的形态或者说它是有限的还是无限的，其实这个问题取决于它的膨胀速度和引力之间的关系。所讨论的引力的强度在一定程度上取决于宇宙中物质的密度，引力越大，重子物质密度越高。

如果宇宙的密度超过一个特定的临界值，那么宇宙就是类似于球体的表面。如果宇宙存在的时间足够长的话，这意味着最初平行的光束将缓慢地会聚，最终交叉并返回到它们的起点。宇宙不是无限的，而是没有尽头的。就像球体表面的面积不是无限的，但是却没有起点或终点。宇宙最终可能停止膨胀，开始自我崩溃，既所谓的“大收缩”。

如果宇宙的密度小于这个临界密度，那么空间的几何是“打开的或者是”负弯曲“呢，就像一个马鞍的表面。如果是这样的话，宇宙就会是无边无际的。

假设宇宙的密度恰好等于临界密度，如果是这样的话，宇宙就会无限膨胀，但膨胀的速度会逐渐加快。

还有一种可能，宇宙有一个更复杂的形状，似乎有一个不同的曲率。例如，宇宙可以有圆环或是一个甜甜圈的形状。

膨胀的宇宙

在20世纪20年代，天文学家埃德温·哈勃发现宇宙不是静止的。相反，它在膨胀。

在那之后，人们一直认为宇宙中物质的引力是肯定的。减缓宇宙的膨胀。然而在1998年，哈勃太空望远镜对超新星的观测显示很久以前，宇宙膨胀的速度比今天慢。换句话说，宇宙的膨胀并不是由于重力而减慢，而是莫名其妙地加速。推动这种加速膨胀的罪魁祸首是暗能量，它现在仍然是科学界中最大的谜团之一。

【127、宇宙是不是无限的？】

2017-10-26 由小刘1987 發表于科学

但这并不意味着人类丈量宇宙的梦想是遥不可及的。

这是宇宙首次以全景的方式展现在人类面前，它将有助于科学家了解宇宙大爆炸后各种天体的形成过程。

宇宙全景图

造价7000万欧元的“普朗克”太空望远镜自去年年底起一直围绕着地球轨道运行。它的主要任务是扫描宇宙的全景,探测宇宙微波中的辐射光谱,而经过半年时间的扫描终于发回了首批图片。

我们的地球

这张历时6个月绘制完成的图像，为人类勾画出一张137亿年前大爆炸后新生宇宙的蓝图。图片上颜色的深浅变化代表了温度和密度的细微差别。从某种程度上说，恰恰是这些微小的不同使最初的宇宙某些区域密度加大，最终演化为今天的各大星系。

图像正中是地球所在的银河系，其周围布满了冷尘埃形成的纤维状物质，研究人员分析说，这片区域正是恒星形成的地方，而“普朗克”卫星拍下正在诞生的星体以及尚处在萌芽状的恒星。

图片中央白光部分，正是我们身处、由延绵数千光年的尘埃和气体群组成的银河系。不过若要一睹137万亿年前宇宙初生时的样貌，则仍有待科学家移除图片中银河系的光芒。

欧航局当天发表公报说，这幅图的珍贵之处在于捕捉到宇宙微波背景辐射，辐射图成功捕捉到宇宙大爆炸遗留痕迹,为人类勾画出一张137亿年前大爆炸后新生宇宙的蓝图。

宇宙全景图数据化

它形成于宇宙大爆炸时期，经过137亿年的漫长旅行才到达地球，对研究人员而言，它就是研究星系起源的活化石。不过在这张图像上，覆盖整个宇宙的微波背景辐射有许多部分都被银河掩盖了。科学家将通过精密的数据分析，剥离出全宇宙的微波背景辐射信息，并希望能够从中得出大爆炸后宇宙膨胀的详细过程。

宇宙

欧航局科学和自动探测负责人戴维·索思伍德认为，“普朗克”卫星为人们开启了一扇“宝库之门”，天文学家根据它提供的数据，可以更好地了解宇宙的起源及其现在的运行方式。

原文網址：https://kknews.cc/science/nvzgq6g.html

【128、宇宙是否处于伪真空状态？】

2020-09-25 小场

众所周知，目前公认的宇宙年龄大约为137亿年，而可观测的宇宙直径大概为930亿光年。宇宙这么大，它的大部分空间都是真空的，连一点灰尘颗粒都没有。但是，科学家提出了这样一个想法：宇宙可能处于伪真空状态，它会发生真空衰变，产生最终的宇宙灾难。

伪真空的概念

事实上，伪真空是量子场论中的一个概念。它认为，我们现在的宇宙的真空并不是处于最低能量状态，可能还存在更低的能量状态，称为真真空状态。并且它还认为，我们的宇宙迟早要从伪真空状态跃迁到真真空状态，这个过程称为真空衰变，它会释放出大量的能量并摧毁整个宇宙。宇宙终结的方法有很多，大撕裂、热寂、大收缩等方法。但是，在这么多方法当中，霍金最喜欢的是真空衰变，因为这是一种快速、有效的方法。

从宇宙大爆炸到现在已经过了137亿年的时间，一般认为现在的宇宙已经处于能量较低的状态了。但是，目前理论上还是无法排除伪真空的状态。伪真空具有有限的寿命，它可能比宇宙年龄更长，因此目前我们还无法探测到真空衰变的证据。

如何验证伪真空

要想验证目前宇宙是不是处于伪真空状态，我们可以通过“上帝粒子”希格斯粒子和上夸克的质量来判断。粒子的标准模型是基于对称性的概念，但这却带来了一个问题：对称性解释了电弱力的存在，但是它也不允许携带电弱力的粒子具有质量。

这个问题困扰了科学家很多年，直到希格斯提出了新机制。新机制引入了一个量子场，在今天我们称之为希格斯量子场，其表现形式希格斯玻色子，只有与希格斯场相互作用的粒子才能获得质量。虽然这在数学上解决了难题，但是要找到希格斯粒子相当困难。

要找到希格斯粒子，必须在大型强子对撞机使高能粒子碰撞。但是，在很长的时间内，他们都不知道这个能量范围是多少，科学家一直在黑暗中摸索。在2012年，欧洲大型强子对撞机通过碰撞两个高能质子，终于发现了希格斯粒子的存在。

数据显示，希格斯粒子的质量125.3±0.5 GeV或126.0±0.4 GeV，它的真空稳定性刚好处于稳定性和亚稳定性的分界线。因此，从它身上还是很难判断出来我们宇宙的真空是否是伪真空。因此，目前我们只能依赖上夸克的结果。但是，想要准确求出上夸克质量，必须依赖更新一代的对撞机。

《比黑洞更可怕，无法阻挡的灾难：真空衰变》（放眼整个世界2019-06-02）报道：

"真空衰变"这个名词许多卡、科幻迷们都听过这个词，但具体意思由"蓝白条"进行具体解释吧。

1、真空

真空各位看官都知道：空无一物为真空，人为可制造。但是真空只有分类的，主要分为：真真空和伪真空。

先解释一下什么是伪真空，空无一物的环境在我们看来就是真空，实际上我们看似空无一物的环境却沸腾着极短暂的量子活动，幽灵般的虚粒子出现、传播又再次消失，就像是一场随便闹着玩的游戏，所以伪真空并不是真的"空无一物"。而真真空则是没有这些虚粒子，成为真正意义上的"空无一物"。

在真真空的状态下，能级为最低，也就是所谓的基态，而能量总是从高能级向低能级跃迁的，所以真空衰变的状态由此类似。

2、真空衰变

所以真空衰变的浅显表现为一个"真"真空小泡，四周被不稳定的"伪"真空所包围。这个小泡一旦成核，就很快的膨胀，膨胀速度迅速趋进光速。越来越大的伪真空区域被它所吞灭，同时转变成真真空。这两种状态的能量差也许会达到非常大的程度，它集中在泡壁上，并扫过整个宇宙，同时也把它在前进道路上所遇到的一切事物统统毁灭掉。

这个过程不可阻挡，无法预知，无法逃避，最终真空衰变导致整个宇宙毁灭。

而真空衰变是可能会发生的，而我们人类无法预知这个过程，当然即使预知了也无法逃避，在天文级的灾难只会生命无法抗衡，所以说，要好好的活着，要开心。

对于人类来说，伽马射线暴比黑洞更可怕，为什么呢？因为黑洞的移动速度很慢，人类有观测到并逃离的可能，而伽马射线暴对于人类来说：观测到即是死亡，无法逃离。

理论基础

量子理论的基本原则是沃纳·海森堡( Werner Heisenberg ) 的测不准原理。根据这一原理，量子物体的所有属性都不具有完全确定的值。例如，一个光子或一个电子不可能同时具有确定的位置和确定的动量。对一确定的时刻，它也不可能有确定的能量。这里我们关心的是能量不确定性。尽管在宏观世界里能量是守恒的（它既不能创造也不会消失），但是在亚原子量子领域里这个定律就失效了。能量可随时自发出现无法预言的变化。所考虑的时间间隔越短，这种量子随机涨落就越大。实际上，粒子可以从我们不知道的某个地方借来能量，只要这份能量马上归还就行。海森伯测不准原理的准确数学形式要求大宗的能量借贷必须很快归还，而少量的借贷则可保留较长的时间。

能量的不确定性会引出一些奇怪的效应，诸如光子那样的粒子可以突然从虚无中生成，不过过后它又马上再度消失，出现这种现象的概率便是上述奇怪效应中的一种。这种粒子依靠借来的能量，因而也是依靠借来的时间得以生存。我们看不到它们是因为它们只是闪电般地一现即没，但是又确实在原子系统的特性中留下它们曾存在过的痕迹，而这些痕迹是可以测量的。事实上，通常认为的真空确实充满着川流不息的一群群这类瞬时存在的粒子，它们不仅有光子，还有电子、质子相别的所有粒子。为了把这种瞬时粒子与我们比较熟悉的永久粒子相区别，前者称为“虚”粒子，而后者则称为“实”粒子。

除瞬时性外，虚粒子与实粒子是完全相同的。实际上，如果用某种方法从外界补充足够的能量偿还海森伯能量借贷的话，那么虚粒子就有可能升格为实粒子，而且与其他同种实粒子没有任何区别。例如，一个虚电子在典型情况下只能存在大约 10^-21 秒。在它短促的生存期中，虚电子并非静止不动，它在消失之前可以走过 10^-11 厘米的距离（作为比较，原子的直径约为 10^-8 厘米）。如果这个虚电子在这么短的时间内得到能量（譬如说从电磁场），它就未必会消失，而是可以作为一个完全普通的电子继续存在。

尽管看不见这些虚粒子，但它们实实在在存在于真空之中。这不仅因为真空包含一个潜在的永久性粒子库，还因为尽管它们以半真半虚的形式出现，这些幽灵般的量子实体依然会留下它们的活动痕迹，而且可以探测到。例如虚光子的效应之一是使原子的能级发生极少量的偏移。它们也能使电子磁矩发生同样细微的变化。这些细微然而却很重要的变化已用光谱技术精确地测量到。

考虑到亚原子粒子一般不自由移动，但要受到各种与粒子种类有关的力的作用，对上述简单的量子真空图象要作些修正。这种种力也在相应的虚粒子之间发生作用。因此，也许存在不止一种真空态。许多可能的“量子态”的存在是量子物理的普遍特征。最为熟知的是原子的各种能级。这里，一个绕原子核转动的电子可以有某些非常确定的能态，而这些能态又对应着确定的能量。最低的能级称为基态，它是稳定的。较高的能级称为激发态，它们是不稳定的。如果一个电子闯入一个较高的能态，它会向下跃迁返回基态，而跃迁的途径可以不止一种。这种激发态有很确定的“衰变”半衰期。

真伪真空

类似的原理适用于真空。它可以有一种或多种激发态。这些激发态有各不相同的能量，不过它们的实际表象完全相同，即都是真空。最低的能态，也就是基态，有时称为“真”真空，以反映它是稳定态这一事实，大体上对应今天宇宙的真空区域。激发真空则称为“伪”真空态。

应当说，伪真空态仍然是一种纯理论的观念，其性质在很大程度上取决于所用的特定理论。但是，伪真空态很自然地出现在现今所有试图统一各种自然力的理论中。强力。这份清单过去还要长些。例如，电和磁就曾被看作是截然不同的东西。

电与磁的统一过程开始于 19 世纪初。当时，汉斯·克里斯琴·奥斯特( HansChristian Oersted )发现电流产生磁场，而迈克尔·法拉第(Michel Faraday)则发现运动的磁铁会产生电流。很清楚，电与磁是有内在联系的。但是，直到 19 世纪 50 年代，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)才指示了这种联系的细节。麦克斯韦通过一组数学方程精确描述这些“电磁”现象，并预言电磁波的存在。不久，人们便意识到光也是这种波的一个例子，而且还应当存在其他形式的波，如射电波和X 射线。因此，表面上两种不同的自然力——电力和磁力——原来是单一电磁力的两种表现，它有着自身特有的一些现象。

几十年来，这种统一过程有了更深入的发展。根据认识，电磁力和弱核力是有联系的，是单一“电弱”力的组成部分。许多物理学家相信、作为所谓大统一理论的一部分，将来也会证明强力与电弱力有联系。不仅如此，所有 4 种力可能在某种足够深的层次上合成为单一的超力。

企图统一电弱力和强力的一些大统一理论预言了一种最有前途的暴胀力。这些理论的一个关键特征是，伪真空态的能量大得惊人：典型情况是，1 立方厘米的空间含有 10^87 焦耳的能量！甚至一个原子的体积也会拥有 10^62 焦耳的能量。一个受激原子却只具有 10^-18 焦耳左右的能量，两者相比，后者简直是微乎其微。因此，要激发真空，需要极大的能量，而在今天的宇宙中我们不企望会找到这种状态。另一方面，一旦有了大爆炸的极端条件，这些数字就比较说得通了。

与伪真空联系在一起的巨大能量具有强大的引力效应。这是因为能量具有质量，这一点爱因斯坦已经为我们指出了，所以它可以像正常物质一样受引力吸引。量子真空的巨大能量拥有巨大的吸引力：1 立方厘米伪真空的质量重达 10^64 吨，这比今天整个可观测宇宙的质量（约 10^48 ）还大！这种异常的引力对暴胀的产生毫无用处，后者要求某种反引力过程。但是，巨大的伪真空能量是和同等巨大的伪真空压力联系在一起的，而正是这种压力起着奇妙的作用。通常，我们并不把压力看作为引力源，但这种压力却是一种引力源。在一般物体中，物体压力的引力效应与物体质量的引力效应相比是微不足道的。例如，人体重量中只有不到十亿分之一是由地球内部压力产生的，不过，这种效应确实存在，而且在一个压力极其巨大的系统中，压力引力可以与质量引力相比拟。

在伪真空的情况下，既有巨大的能量，又有与之相仿的巨大压力，它的相互争夺对引力的支配权，但是，关键的性质在于压力是负的。伪真空起的作用不是排斥而是吸引。负压力产生负引力效应，这就是所谓的反引力。因此，伪真空的引力作用归结为它的能量的巨大吸引效应和它的负压力的巨大排斥效应之间的竞争。最终压力获得了胜利，其净效应是产生一种非常大的排斥力，它可以在一刹那间把宇宙冲开。就是这种庞大的暴胀推力，使宇宙的尺度以极快的速度即每 10^-34 秒增大一倍。

就内禀性质来说，伪真空是不稳定的。像所有的激发量子态一样，它要发生衰变以回到基态——真真空。在几十个滴答之后，它就可能衰变。作为一种量子过程，它必然表现出上面讨论过的无法避免的不可预测性和随机涨落，这些性质都与海森伯不确定原理有关。这意味着衰变的发生就整个空间而言不是均匀的，而是会有涨落。某些理论家认为，这些涨落可能就是宇宙背景辐射探测卫星观测到的强度起伏的缘由。

在伪真空衰变后，宇宙重新恢复它正常的减速膨胀，由暴胀进入爆炸。封闭在伪真空中的能量得以释放，并以热的形式出现。由暴胀产生的巨大膨胀使宇宙冷却，直到温度十分接近绝对零度，然后暴胀的突然结束再次把宇宙加热到 10^28 度的极高温度。今天，这个巨大的热库已几乎完全消失，残留下来的就是宇宙背景热辐射。作为真空能量释放的副产品，量子真空中的许多虚粒子获得其中的一部分能量，并转变成实粒子。这些粒子的遗骸留存至今，成为组成你、我、银河系和整个可观测宇宙的 10^48 吨物质。

衰变本质

真空是不稳定的，处于高能级上的量子总要向低能级跃迁，这就是真空衰变的本质。

1980年，物理学家西德尼·科尔曼(Sidney Colemam)和弗兰克·德卢西亚(Frank De Luccia)发表了一篇新奇的文章，它以平淡无奇的标题“引力效应和真空衰变”刊登在《物理评论》杂志上。他们所指的真空不仅仅是空无一物的空间，而且是量子物理的真空态。在第三章我已经解释过，在我们看来也许是空无一物的真空，实际上怎样沸腾着极短暂的量子活动，幽灵般的虚粒子出现、传播又再次消失，就像是一场随便闹着玩的游戏。前面已经提到过这种真空状态也许不是唯一的，可以存在多种量子状态，每一种看上去都像是空无一物，但却不同程度地经历着量子活动，与此相联系的就有不同的能量。

高能态往往要向低能态衰变，这是量子物理学中一条完全确证的原理。例如，一个原子可以取一定范围内的若干种激发态，但这些激发态都是不稳定的，原子会力图向最低能态即“基”态衰变，这个基态才是稳定的。同样，一种激发真空态也会力图向最低能态即“真”真空态衰变。……

我们假定，宇宙的现有状态对应着真真空态。这就是说，在所有可能的能态中今天的空间是最低能量的真空态。但是，对于这一点我们有把握吗？科尔曼和德卢西亚考虑了一种令人恐惧的可能性，即真空态实际上也许不是“真”真空而是一种有相当长寿命的亚稳态，这也就是另一种伪真空，它一直在以一种伪装的安全感哄骗我们，因为它已经延续了几十亿年。我们知道许多量子系统。如铀核，它的半衰期为几十亿年。能够想象真空态会属于这一类型吗？科尔曼和德卢西亚在文章中所提到的真空“衰变”涉及到一场大灾难的可能性，即真空态也许会突然终止，把宇宙扔进一个更小更低的能态，同时给我们（以及所有别的事物）带来悲惨的结局。

物理描述

科尔曼和德卢西亚用数学方法对真空衰变进行了模拟，以找到这种现象出现的方式。他们发现，衰变开始出现时的空间位置是随机的，它表现为一个“真”真空小泡，四周被不稳定的“伪”真空所包围。这个小泡一旦成核，就很快的膨胀，膨胀速度迅速趋进光速。越来越大的伪真空区域被它所吞灭，同时转变成真真空。这两种状态的能量差也许会达到非常大的程度，它集中在泡壁上，并扫过整个宇宙，同时也把它在前进道路上所遇到的一切事物统统毁灭掉。

引力效应

一个经典的场论具有两个稳定的基态，其中一个是绝对的能量最低态。如果把这个场论量子化以后，那么能量相对较高的基态可以看成一个伪真空，由于量子隧穿，这个伪真空是不稳定的。这个伪真空会衰变到真正的真空，如果考虑引力在这个过程中的作用，我们会发现跟我们当初想象的不一样，引力的效应通常是不可以被忽略的，尤其是在衰变结束的时候，会变的非常重要。这个重要的工作是 S. Coleman 和 F. D. Luccia 完成的。

伪真空的衰变非常类似于统计力学中的结核相变过程。衰变过程开始时，伪真空的背景中产生了真空（我们把真实的真空称为真空）的泡泡，就像水沸腾的时候产生了许多气泡一样，在这里这是一个量子隧穿过程。当真空泡泡物质化以后，它的膨胀速度渐近趋向于光速，整个伪真空被覆盖成为真正的真空。当然在半经典极限下，单位时间单位体积内，发生这种隧穿过程的几率是被指数压低的。

《假真空》报道：

假真空是宇宙学的暴涨模型中的一个概念。外文名False vacuum。

概念介绍

一种能量不是最低的真空状态。按照暴涨模型，宇宙在大爆炸之后，可能经历过一个超乎想像的加速膨胀的过程，在这一瞬间，假真空可能是一种完美对称状态，随着能量状态降低，这种对称被打破。宇宙曾经从最初的奇点，演化出一个性质处处相同的体系。性质处处相同这个特点颇似真空，但与真空不同的是，这个体系的能量密度极大，而真正的真空指的是能量密度处于最低的基态的状态，因此这个状态称为“假真空”，意思在于它的能量密度大的均匀，均匀程度类似于真真空。假真空状态有其内在不稳定性，因此不可避免地要过渡到能量水平更低的真真空。

假真空带来了一个奇特的效应就是与恒星演化晚期的引力收缩截然相反的“负压力”，所以导致了暴涨过程的发生。后来随着宇宙的膨胀，能量密度逐渐降低，负压逐渐消失，宇宙也就开始进入常规的膨胀时期。而随着量子涨落与玻色子的退耦，假真空的对称性发生破缺，于是形成了最低能态的真正的真空和最初的宇宙物质团块，逐渐演化成了现今的宇宙空间与星系物质。

根据膨胀说，宇宙起初之时处于德西特尔膨胀状态。宇宙是不稳定的？宇宙末日来临时，人类可能不会有任何痛苦。

如今，物理学家已经提出了多种宇宙终结的方式，例如大撕裂、坍缩、真空衰减（vacuum decay）等，每一种对人类文明而言都是一场“毫无感觉”的降维式打击。最近，著名物理学家Brian Cox再度揭示了“宇宙的不稳定性”，并认为世界的尽头随时都有可能发生。

渗透在宇宙中每一个角落的希格斯能量场的强度会根据其势能的不同而变化，并时刻处于两种状态之一：“真真空”与“假真空”。所谓的真真空是能量稳定的，处于最小能量的状态，而假真空则代表整个宇宙仅仅在某种程度上是稳定的（极小），但并非完全稳定，这种平衡极易被打破。这其中的问题在于，假真空宇宙可能通过随机的量子波动导致自己的一部分被真真空宇宙吞噬，这就意味着灾难。

位于法国/瑞士边界欧洲核子中心的大型强子对撞机是世界上最大的科学仪器。Cox教授曾在2012年的一项实验中揭示了我们身处的宇宙可能正处于假真空中，即希格斯玻色子被发现。希格斯玻色子的性质表明我们的宇宙可能处于不稳定的假真空状态，这为宇宙的瞬间毁灭提供了可能性，且时间点具有相当的不确定性。天体物理学家Katie Mack博士对这一观点同样表示认可。

普林斯顿大学的物理学家Nima Arkani-Hamed发现，希格斯场所制造出来的真空状态有一个以10130年为尺度的稳定期。假如这个场发生衰减，它就会制造出一个能量密度更低的真空泡——一种不同形态的真空。

如果宇宙终结，对人类来说意味着什么呢？根据量子理论，有着无数个气泡宇宙，我们所处的宇宙只是其中一个膨胀的气泡，即“多元宇宙”。气泡外的宇宙看似是统一的，那是因为我们只能看到自己所处的泡。若泡中的真空能量大幅跌落，产生了很高的正压。因为压力，引力的相吸效应会主导一切，原有宇宙中的一切稳定结构都会崩溃。地球在泡内很快就会被挤压成一小块，原因就在于真空能量的跌落，导致引力压倒性地增强。如果我们的宇宙走向终结，对泡外更多的泡而言是微不足道的，但对人类而言却是降维式的打击，且这一过程我们感觉不到任何痛苦。

科学家表示，真空衰减的时间尺度是我们宇宙寿命的许多倍，所以并不会突然发生，宇宙要以此方式终结还有很长一段路要走。但关键的是，目前越来越多的证据表明宇宙不是我们想象的那般稳定、永恒。所以这在一定程度上加剧了宇宙末日的不确定性。

有人可能会想：量子力学可以拯救人类吗？通过量子纠缠来实现部分宇宙的“重启”似乎是个不错的方法，但在2020年的今天，更像是一部科幻电影中的方案。无论如何，不管是大撕裂、塌缩还是真空衰减，我们还有很长时间去探索宇宙，未来对人类而言依旧是充满希望的。

【129、宇宙首个星系诞生于大爆炸之后2亿年】

2011年04月18日腾讯科技

[导读]宇宙早期星系状况一直是萦绕科学家脑海中的谜团，目前，一项最新研究声称，宇宙首个星系形成于宇宙大爆炸后2亿年。这比之前的预计提前了3亿年。

艾贝尔383星系团作为“引力透镜”观测到宇宙首个星系诞生于大爆炸之后2亿年

腾讯科技讯（叶孤城/编译）据美国太空网站报道，最新一项研究显示，宇宙首个星系诞生时间要早于之前的预计，仅在宇宙诞生之后的2亿年。

天文学家使用几种不同的望远镜发现一个遥远星系形成于宇宙大爆炸之后的2亿年，这一爆炸性事件给宇宙带来了生机。而此前的研究声称宇宙中最早形成的星系形成于宇宙大爆炸后5亿年，目前科学家认为宇宙大约有137亿年历史。

研究人员称，这项最新研究将迫使天文学家重新思考宇宙以及宇宙初期阶段状况。法国里昂天文学研究中心的约翰-理查德(Johan Richard)是该项研究负责人，他说：“这是一项关于宇宙初期星系如何形成和进化的挑战性理论。它将有助于解开宇宙初期充满的氢气浓雾如何消散之谜。”

非常遥远的星系

这个最新发现的星系并非迄今探测最遥远的星系，在更遥远的距离存在着几个更年轻的恒星。理查德和研究小组同事使用两种美国宇航局仪器——哈勃望远镜和斯皮策望远镜观测到这个新星系。

他们通过艾贝尔383星系团探测到这个星系，该星系团拥有强大的重力像放大镜一样弯曲光线。这个最新发现的星系、艾贝尔383星系团和地球排列可放大该星系的光线，使研究人员详细地进行观测研究。美国亚利桑那州大学合著作者埃彻-埃伽米(Eiichi Egami)说：“不使用这种太空透镜机制，我们无法基于当前观测设备研究这些星系。受益于星系的自然属性，我们能够很好地观测到宇宙初期状况。”

使用夏威夷凯克-2号望远镜，研究人员分析了该星系的光线，并探测其“红移(redshift)”。红移是伴随着太空膨胀测量与地球保持远距离的天体，是以天体目标释放更长波长(更红的颜色)光线为勘测基准。

伴随着波长的延伸，天体光线远离我们变换至红色光谱，这种变换亦被称为多普勒现象。天文学家使用红移方法来测量天体的距离，进而测量出它们的年龄。红移值越大，其距离地球则越遥远。

最新发现星系的红移值达到6.027，这表明当时的宇宙环境为宇宙大爆炸后9.5亿年。然而星系中的恒星年龄至少已有7.5亿年历史，这意味着它们形成于宇宙大爆炸后2亿年。这比之前天文学家所认为的首个星系诞生年代早数亿年，其它研究探测发现一些遥远的星系诞生于宇宙大爆炸后5亿年。

英国剑桥大学合著作者丹-史塔克(Dan Stark)说：“我们的研究工作证实一些较早期的观测研究暗示着宇宙早期存在着较古老的恒星。这表明宇宙首批星系诞生年代要早于预期。”

理查德和研究小组将这项研究发表在即将出版的5月刊《皇家天文学会月报》上。

早期宇宙解释？

研究人员称，这项最新研究暗示着宇宙首个星系在何时形成。它将帮助天文学家揭开宇宙如何进入“再电离”状态。大约宇宙爆炸30万年后，宇宙中的氢气处于中性，意味着它并不带电。经过10亿年，这些中性氢气被某种物质辐射电离，分离成为电子和质子，这种再电离过程使氢气变成紫外线，清除了早期宇宙中的“浓雾”。

天文学家猜测，释放强大辐射引起再电离的物质必定来自星系，但研究人员并未发现可提供必要放射线的年代足够久远、距离足够遥远的星系。目前，这项最新研究或许将有助于揭开这一谜团。

法国马赛天文物理实验室珍-保罗-克内勃(Jean-Paul Kneib)说：“或许宇宙早期存在着更多的星系，远超出我们的评估预测，这些星系的年代更古老、更昏暗。”现今我们仅能通过超大质量星系团来作为“宇宙望远镜”观测宇宙早期星系，比如：艾贝尔383星系团。美国宇航局下一代望远镜——詹姆斯-韦伯太空望远镜可观测高清晰、遥远的红移天体目标。

预计詹姆斯-韦伯太空望远镜将于2015年秋季之后发射，它将有助于揭开宇宙早期星系状况以及其它宇宙之谜。

【130、宇宙外面是什么样子的？】

2016-11-24 由头条网發表于科学

回答这个问题，首先要搞清楚宇宙到达有多大？那么宇宙究竟有多大，也许你从没想过这样一个问题。因为相对于人类来说，宇宙太庞大的了。可是科学家们却对这个问题十分好奇，他们从侧面推断了一下，宇宙究竟有没有边界。

1、宇宙的尺度

宇宙的尺度我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体。这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的，也或许它确实拥有某种边界，也就是说如果你旅行的时间足够长，你最终将回到你出发的地方，就像在地球上那样，类似在一个球体的表面旅行。

2、充斥着星系

一个天体的距离越远，当然它在传播的过程中波长被拉伸的幅度越大，光线也就越红。如果使用这种描述方法，那么你可以说这些遥远的星系的距离大约是红移值Z=7.9，天文学家们立刻就会明白你所说的距离尺度。

3、最遥远的天体

这一星系的红移值约为10，这相当于距离地球315亿光年。看起来这一星系似乎非常孤单，在它的周围没有发现与它同时期的星系存在。这和大爆炸之后大约6.5亿年时的情景形成鲜明对比，在那一时期，天文学家们已经找到大约60个星系。

这说明尽管这短短2亿年对于宇宙而言仅仅是一眨眼的功夫，但是正是在这一短暂的时期内，小型星系大量聚合形成了大型的星系。但是这里需要指出的是，天文学家们目前尚未能完全确认这一天体的距离数值，这也就意味着其实际距离可能要比现在所认为的更近。在美国宇航局的下一代詹姆斯·韦伯空间望远镜发射升空以替代哈勃望远镜之前，科学家们都将不得不在数据不足的情况下进行估算。

4、最遥远的距离

天文学家能够观测到的最遥远的光线名为“宇宙微波背景辐射”（CMB）。这是抵达地球的最古老的光子，它们几乎诞生于宇宙大爆炸发生的时刻。在大爆炸发生后的短时间内，宇宙非常小，因此相当拥挤，物质太过稠密，以至于光线无法长距离传播。但在宇宙诞生之后大约38万年之后，宇宙已经变得足够大，光线第一次可以自由地传播。

这时发出的光是我们今天所能观测到的最古老的光线，是宇宙的第一缕曙光；它存在于宇宙的每一个方向，无论你把望远镜指向哪个方向，都可以观测到它的存在。宇宙微波背景辐射就像一堵墙，我们最远也只能看到墙这一侧的风景，但是却绝无办法穿墙而过。

5、星系蝴蝶图

大部分此类巡天观察都将注意力集中在距离地球70亿光年之内的范围，但他们在此过程中也发现了许多类星体，这是宇宙中亮度惊人的奇特天体，来自早期宇宙，其距离可能是70亿光年范围的4倍以上。

在全部这些努力中，斯隆数字巡天（SDSS）可能算是规模最大的一个。参与这一项目的天文学家们目前已经基本完成对1/3天空的巡天观察，并在此过程中记录下超过5亿个天体的精确位置信息。而本文此处的配图则来自另一项巡天计划：6dF星系巡天，这是目前规模位居第三的巡天项目。这张图像中之所以会缺失很多地方，是因为银河系的阻挡，很多天区我们都无法进行观测。

6、邻近的超星系团

另一个超星系团很值得关注，那就是后发座超星系团，因为它的位置恰好位于北方巨壁（NorthernGreatWall）的中心位置。北方巨壁是一个大到令人难以想象的巨型结构，其直径约有5亿光年，宽度约3亿光年。我们星系“附近”最大的超星系团是时钟座超星系团，其直径超过5亿光年。

7、暗物质和暗能量

然而，当科学家们观测宇宙，试图分辨出宇宙究竟是在减速膨胀还是在收缩时，他们惊骇地发现事实完全出乎他们的预料——宇宙根本没有收缩或减速，它正在加速膨胀！毫无疑问，存在一种未知的强大到异乎寻常的力量，它不但独力抵抗了整个宇宙中所有普通物质和暗物质产生的引力作用，甚至还推动整个宇宙加速膨胀。

对于暗能量的发现最近刚刚被授予了今年的诺贝尔物理学奖，但是尽管有了这样的巨大进展，科学家们对于究竟什么是暗能量却依旧毫无头绪，一无所知。现在有关这一课题的理论几乎就相当于“虚位以待”，等待着未来出现一个更加完美的理论能摘取成功解释暗能量本质的桂冠。

8、宇宙之网

这些现象就是我们目前探索出来的成果，可以从侧面反映出宇宙的边界，宇宙的大小。但是这也并不能明确的说明宇宙究竟有多大，所以探索还在继续。

【131、宇宙网】

宇宙是由众多星系构成的庞大“宇宙网”串成丝状或卷须状。宇宙网的丝状物是由暗物质维系在一起的。宇宙网被认为是由宇宙中密布的漏斗形的星系、气体和暗物质构成，仿佛混沌的“星系际高速公路”。

摘要

2009年11月，天文学家在宇宙遥远区域发现了一个巨大的由此前不被人知的星系构成的星系团，巨大星系团的发现将帮助天文学家了解潜在的宇宙网“骨架”。

概述

宇宙其实是一团乱——由众多星系构成的庞大“宇宙网”串成丝状或卷须状，在茫茫宇宙中蔓延数百万甚至数十亿光年远。据美宇航局太空网报道，宇宙这种网状的基本架构已经确定。法国斯特拉斯堡天文台的天文学家罗德里戈·伊巴塔表示：“当你使用大型天文望远镜遥望宇宙时，你的眼前会出现一张宇宙网，因为你可以看到星系是如何形成的。我们有很明显的证据表明证实宇宙网是存在的，但它依旧有很多谜团尚待我们解开。”

据伊巴塔解释，宇宙网的丝状物是由暗物质维系在一起的。暗物质是人的肉眼所无法直接看到的，它既不发光，也不反射光，宇宙中85%的质量是暗物质。

宇宙网被认为是由宇宙中密布的漏斗形的星系、气体和暗物质构成，仿佛混沌的“星系际高速公路”。伊巴塔表示，他正试图通过我们的地球邻居来探查这种网络的影响，“我们认为宇宙网的枝蔓直接延伸到星系，将灰尘倾倒在上面，将它们牢牢地绑在一起。”

骨架

据悉，这个星系团是欧洲南方天文台天文学家马萨尤基·塔纳卡领导的研究小组发现的。塔纳卡表示：“宇宙中的物质分布并不均匀。在距离我们较近的宇宙区域，星系内会形成恒星，星系本身则经常形成星系群和星系团。”

但与长期以来只在理论上存在的体积更大的结构相比，这些物质群不过只是一个“小不点”。塔纳卡说：“最被广泛认同的宇宙理论认为，物质会在所谓的‘宇宙网’内以更大的规模聚集。星系存在于宇宙网内空隙之间延伸的细丝状地带，形成一个巨大的束状结构。”

细丝状地带长度达到数百万光年，构成了宇宙的“骨架”。星系在其周围聚集，浩瀚的星系团则在交叉处形成，它们就像是潜伏在那里的巨型蜘蛛，等待“吞食”更多物质。一直以来，科学家便很难解释宇宙如何出现细丝状地带。通常情况下，质量巨大的细丝状结构在距离地球相对较近的区域被发现，有关更遥远宇宙区域也存在这种结构的坚实证据至今一直很少被发现。

结构

在他们此前拍摄的图片中，塔纳卡领导的研究小组在一个遥远星系团的周围发现了一个巨大结构。在此之后，他们利用两架大型地面望远镜在更多细节上对这个结构进行分析，具体就是指测量地球与星系团内超过150个星系之间的距离，同时获取这个结构的三维图像。研究过程中，他们利用欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜的可见光多目标光谱仪(VIMOS)以及日本国家天文台位于夏威夷的昴星望远镜的暗天体照相机和光谱仪(FOCAS)进行光谱观测。借助于观测结果，天文学家确定了这个主星系团周围的一些星系群。研究人员能够辨别出数十个类似这样的星系群，每一个的质量通常是银河系的10倍，有些则可达到1000倍。据他们估计，这个星系团的质量至少是银河系的1万倍。

天文学意义

法国斯特拉斯堡天文台的天文学家罗德里戈·伊巴塔称，欧洲航天局将发射的GAIA太空望远镜能收集到新的恒星数据，这将有助于收集银河系的此类活动的证据。GAIA太空望远镜将于2011年发射，旨在精确地测量十亿多颗恒星的距离和运动，此类数据将有助于揭开宇宙网的枝蔓在“天体森林”里四处伸展之谜。

伊巴塔表示：“充斥着这些枝蔓的空间可能是星系形成的最重要的因素之一。”伊巴塔认为，若要有效利用GAIA望远镜和其它天文台获得的海量数据，电脑技术则必须要跟上这种发展的步伐，“如果现在就有这些数据，我们尚不能有效地对其进行处理”。

哈佛大学天体物理学研究生克劳德·安德烈·菲索·吉古尔对伊巴塔的观点表示认同，当前的宇宙图大部分是根据可见光绘制的，但最新的方法将通过红外线或无线电波等波长深入宇宙内部进行观测：“我们将需要新的、更准确的电脑模拟处理目前我们尚无法分析的数据，我们需要做好充足准备，否则就不知道我们看到的是什么。”菲索·吉古尔希望，天文学家应逐步加强同电脑理论专家的合作，以有效地获取宇宙的最新信息。他说：“天文学是由最新观测推动的。为了利用好这些观测宇宙的新窗口，我们确实需要跟上理论研究的发展。”

【132、宇宙网究竟有多“黑暗”？】

2020年03月18日新浪科技

宇宙网细丝的可视化图像模拟由“星系及周围环境的演化与合成”（简称EAGLE）项目开展。该模拟由“星系及周围环境的演化与合成”（简称EAGLE）项目开展。

据国外媒体报道，宇宙中的每一个角落都被一张巨大而隐形的“网”所渗透。尽管我们在太空中看见的一切都由其组织成型，这张网本身却是隐形的，因为它由暗物质构成。暗物质会对其它物质产生引力，但不会释放出光线，因此无法被我们看见。

但这种情况已经成为过去时了。研究人员有史以来第一次，成功“照亮了”宇宙中一部分最黑暗的角落。

织网

很久很久以前，宇宙比如今炽热得多、狭小得多、也稠密得多。那时的宇宙也比现在更乏味无趣，各处的密度都相差无几。当然，那时的太空整体上比现在拥挤得多，但无论你去到哪里，各处都没什么区别。

但当时的宇宙密度也会随机出现一些微小的区别。有些小块部位的引力会比周围略大一些，因此物质往往会被吸引到它们身边去。这些物质团就这样不断增长，引力也越来越大，吸引的物质越来越多……在接下来的数十亿年中，这个过程不断循环往复。而与此同时，它们之间的空间也变得越来越空旷。可谓“富人越来越富，穷人越来越穷。”最终，这些密度较大的团块逐渐变成了第一批恒星、星系和星团，它们之间的太空则变成了空无一物的星际空间。

如今，这个巨大的“施工项目”已经进行了138亿年，但还没有完工。物质仍在从这些空旷的空间中流出、加入星系；而这些星系也在不断加入稠密的星团之中。如今，宇宙中已经形成了一张巨大、复杂的丝状物质网络，即我们所说的“宇宙网”。

黑暗中的一线光芒

宇宙中的大部分物质都是暗物质，不会与光线、或恒星、气体云等“普通”物质发生相互作用。因此，宇宙网的大部分在我们看来都完全隐形。幸运的是，在暗物质大量聚集之处，其它普通物质也会受其引力吸引、加入它们的“阵营”。

在宇宙中最稠密的区域，暗物质的引力会吸引大量普通物质前来聚集。而这些普通物质逐渐转化成了恒星。就像远处黑暗海滩边的灯塔一样，这些恒星和星系可以告诉我们宇宙中的暗物质藏在哪里，隐隐描绘出了宇宙网的真实结构轮廓。

我们很容易看见宇宙中的星团在哪里，它们就像坐夜班飞机时、地面上灯火通明的大城市一样显眼。这些天体结构中一定存在大量暗物质，因为必须有足够大的引力、才能将这么多的星系聚集在一起。

而宇宙的空旷区域也很容易看清。这些区域所含的暗物质一定很少。由于没有星系照亮这些区域，我们可以判断出，这些区域中大部分都空无一物。

但宇宙网的宏伟壮观其实就在于构成这张网的“细丝”本身。这些由星系构成的纤细“卷须”可长达数百万光年，跨过黑暗的宇宙虚空，将一座座明亮的星团“城市”联结在一起。

透过黯淡的透镜

而这些“细丝”也是宇宙网中最难研究的一点。其中有一些星系，但数量不多。并且这些细丝的长度和方向也各有不同。相比之下，那些星团和虚空就显得简单多了。因此，尽管我们早在几十年前就通过计算机模拟知晓了这些细丝的存在，但一直没能真正看见它们。

不过，一支天文学家团队最近在宇宙网的绘制方面取得了重大进展，并在1月29日将研究结果发表在了论文预印网站arXiv上。他们的研究过程如下：

首先，他们从重子振荡光谱巡天（BOSS）任务收集的数据中找出了一类所谓的“亮红星系”（LRGs）。亮红星系是一类规模极其巨大的星系，通常位于暗物质密集区域的中央。如果亮红星系位于暗物质最密集的区域中，那么将它们连接起来的线条就应该由更精细的“细丝”构成了。

但光盯着两个亮红星系之间的空间看，是看不出什么来的，毕竟它们之间并没有太多东西。因此，该团队从数据中找出了数千对亮红星系，将它们重新校准对齐，然后相互重叠、生成了一张合成图像。

利用这张合成图像，科学家数出了他们能看见的所有星系，并将这些星系发出的光线全部相加在一起。这样一来，研究人员便可测算出构成亮红星系之间细丝的有多少普通物质。接下来，研究人员又着重分析了这些细丝背后的星系，特别是它们的形状。

这些背景星系发出的光线从相互交织的细丝中穿过时，细丝中暗物质的引力会使光线微微转向，导致这些星系的图像略有偏移。通过测量其偏移程度，该团队成功测算出了细丝中的暗物质含量。

而这些测算结果与理论预测相一致。科学家也证实了这些细丝并非漆黑一片，每相当于351个太阳质量的细丝可以产生相当于1个太阳的光量。

这张“细丝图”还非常原始，但毕竟是首次取得这样的进步。并且这张图清晰地显示，虽然我们的宇宙网大部分都十分黑暗，但并非一丝光亮也无。

【133、宇宙为什么要限制光速，限制光速背后到底有什么的玄机？】

2021-04-11 鹰眼看世界

为何光速是宇宙中速度的上限

古希腊神话中有一个叫阿喀琉斯的英雄，他擅长奔跑，不过，古希腊的哲学家却说，这个英雄连乌龟都追不上。哲学家的诡辩是这样的，说，当阿喀琉斯追乌龟追到一半的时候，乌龟自己也爬出去自己的节奏的一半，阿喀琉斯继续追出去距离的一半，乌龟又爬出去自己的一半，这么无限分割下去，最终阿喀琉斯无论跑得多快，都不可能追得上乌龟。

关于这个阿喀琉斯追乌龟的悖论，网上有一大堆跟微积分有关的分析，问题是……微积分可能也有问题，因为微积分认为空间是连续的，事实上呢？空间并不是连续的，而是离散的，这就是为什么量子力学叫量子，能量是一份一份的，并且有一个最小能量的值。跟能量的最小值对应的，空间也有一个尺度的最小值，称为“普朗克尺度”，我们可以把空间看作是按照普朗克尺度来排列的一个三维矩阵。

诶，这个时候，我们再来用量子力学的思维来考察一下追乌龟悖论，发现乌龟这下跑不了了，因为空间不能无限制分割，跑到一定的程度，乌龟的脚下只剩下一站路，就是一个普朗克尺度的距离，然后就被阿喀琉斯给追上了。

说完了这个有趣的故事，我们再来审视一下本期要讨论的重点，光子的飞行，不论是什么样的速度，你必须跨越普朗克尺度的距离，这是物理的底层规律，无法逾越的，正因为如此，所以我们把跨越普朗克尺度的时间，称之为“瞬间”。这个所谓的“瞬间”，对于任何物体都是一样的，无论是阿喀琉斯、乌龟，还是光子，都是一瞬间，在这个尺度上，宇宙中的任何物质都以同样的速度跨越。如果所有的运动跨越了普朗克尺度之后什么都不发生，而是全须全尾地赶往下一个普朗克尺度的节点，那么这个宇宙的速度上限就不是光速了，而是瞬间，所以，在最小节点的节点上，必定会发生一些什么。

光子是在真空中飞行，然而，真空并不空，最先发现这种情况的科学家是狄拉克，所以真空又被称为狄拉克之海，这里充满了各种各样的粒子和虚粒子，它们总是成对儿地出现，往往互相抵消了，以至于很难被观测到，所以总体来看真空还是空荡荡的。真空的能量涨落有具体的数值被称为“真空零点能”，真空零点能的理论值非常巨大，不过真实的天文观测值很小，只有每立方厘米2乘以10的-17次方焦耳。理论值的矛盾我们暂且放在一边，就这一点点能量，就足以影响速度了。

所有的能量都是有方向的，而正前方的能量跟入射光子的能量方向相同的概率，基本为零，所以，真空零点能的存在，绝大多数情况下，是影响光子的速度的，一旦光子遇到真空能，就会停顿一下，整个路线上的量子涨落的能量，就决定了光子前进的速度。

光子具体被扰动的方式，跟真空中偶然出现的电子有关，光子和电子的相互作用大家都知道，只要碰到电子，那就可能把光子吸收，而电子本身就从更低的能态跃迁到更高的能态，甚至没有碰到电子，光子也有可能从真空中提取出一个电子，因为根据狄拉克对真空的认识，整个宇宙都被电子填满了，只不过平时处于量子场的基态，只要有光子路过，就可能让电子从基态变成激发态，凭空产生出电子来。

光子的能量要非常高，才容易观察到从真空中提取电子的现象，不过，这个逆过程就比较容易观察，就是真空对电子运动轨迹的影响。大家知道，氢原子是非常简单的系统，氢原子核非常小，以至于整个氢原子中的电子就像在真空中漫游，对电子的能量进行检测，就会发现能量有时候大，有时候小，这种现象被物理学家证实了，被称为“兰姆位移”。

光子并不容易被真空吸收，不过，看不见并不等于它不存在，而这个看不见的能量，就是光子前进的阻力。这种阻力并不仅仅对光子起作用，其实，所有光速前进的东西，都受到真空阻力的作用，还有两样东西是：中微子和引力波。

光子在前进中受到量子涨落的电磁相互作用的阻碍，而中微子受到的是弱相互作用的阻碍，引力波则受到任何有质量粒子的阻碍，这三者的速度是一模一样的。天文学家已经观察到数以亿计光年之外的黑洞合并，引力波、伽马射线暴和中微子到达地球的时间是同时的，这么远，速度还是一样，这种不可思议的巧合，足以让科学家认定，宇宙间的所有四种相互作用都是统一的，而把它们联系在一起的，最显著的就是宇宙速度的上限——光速。

你可能听说过一句话，说有质量的物体不可能达到光速，这句话显然过时了，因为中微子就有质量，但因为中微子是中性的，可以轻松穿越一光年厚度的铅板而不发生任何变化，可惜中微子也不能为所欲为，真空涨落产生的弱相互作用，一样制约着中微子的速度，让它从“瞬间”坍缩成为光速。

任何有电荷的物质都不可能达到光速，这倒是真的，如果你想制造一艘光速飞船，唯一的办法就是用中子做材料，去中子星挖矿吧。

总结一下，光速上限是由真空的能量的基态所决定的，不管是光子、中微子还是引力波，穿过真空的时候都会情不自禁地被量子涨落阻碍，阻碍的细节其实就是质量和能量之间的转换，光子可以跟电子转换，中微子通过弱相互作用转换，引力波直接影响空间本身，不过，质能转换的效率在整个宇宙都是一样的，也就是说，把我们所说的三种相互作用的质能切分到最小的能量单位的效率是一样的，所以作为相互作用传递的三种媒介，拥有百分百相同的速度。至于宇宙中的第四种相互作用，因为传递的介质是胶子，本身拥有很大的质量，作用的距离只限于原子核尺度，所以考虑胶子的速度没什么意义。

最近耶鲁大学观察到量子跃迁之前会有征兆，表明量子跃迁是需要时间的，这个时间很短，但是仍然可以衡量，这意味着量子跃迁可以被预测，也有可能被阻止，这短暂的微小时间，也许就是三种光速媒介传播速度的奥义所在，在将来，科学家可能通过统一的质能转换效率来实现大统一理论，真希望爱因斯坦能看到这个节目，受到启发，然后凭借他老人家的本事实现大统一理论。

【134、宇宙物质汇总：星系，恒星，暗物质，重子物质，暗能量】

2018-09-10 由 Science科学發表于科学

众所周知，20世纪20年代的两项突破性发现象征着现代宇宙学的诞生，这两项发现分别来自理论和观测。首先是1922年，苏联宇宙学家亚历山大·弗里德曼根据各向同性的“宇宙学原理”，在广义相对论框架内推演出了一组描述“膨胀宇宙”的动力学方程，即大名鼎鼎的弗里德曼方程组;其次是1929年，美国天文学家埃德温·哈勃发现遥远星系的红移与距离成正比的现象。后来，这一经验规律被命名为“哈勃定律”。哈勃定律表明我们的宇宙的确处于一种均匀膨胀的状态，该状态符合弗里德曼方程组的预言。直到今天，弗里德曼方程组描述的膨胀宇宙仍然被尊为现代宇宙学的“标准模型”，后来的暴胀模型、ΛCDM模型等，都是对它的补充和修正。

在标准模型的框架内，宇宙有三种演化命运，这可由一个曲率参数k来区分。k有三种可能的取值：0，1和-1，分别对应零曲率宇宙、正曲率宇宙和负曲率宇宙。根据广义相对论，空间的曲率与物质分布相关，因此，这三种宇宙又分别对应了零能宇宙、正能宇宙和负能宇宙。其中，零曲率宇宙和负曲率宇宙属于无限无界的“开放宇宙”;正曲率宇宙属于有限无界的“闭合宇宙”。关于如何想象一个有限无界的闭合宇宙，一个经典的类比是地球表面。我们常说空间是三维的，这似乎是个常识。但实际上我们只能在前后、左右两个维度自由运动，上下方向的运动因重力关系，显得格外困难。所以，从外太空的角度看，我们很像是一种匍匐在地球表面、薄薄一层的二维生物。1517年，葡萄牙航海家麦哲伦率领自己的船队从西班牙的塞维利亚港出发，一路向西，最后从东方回到西班牙，完成了人类历史上的首次环球航行。这证明地球表面是无界的(麦哲伦船队显然没有在大海深处遇到如早期水手传言的所谓“虚无之渊”)，与此同时地球的表面积是有限的。类比到一个正曲率的宇宙，假如我们能以足够快的速度朝任一方向飞行，我们总会从反方向回来，就像麦哲伦的环球航行那样。这听起来不可思议，有悖常理，但那是因为我们之中从没人见过“弯曲空间” 是什么样子。

那么，真实宇宙的曲率参数k是多少呢？对此，弗里德曼方程组不能给出答案，天文学家只好从实际的观测数据中推算。根据普朗克卫星最新的观测结果，可见宇宙的曲率参数k在仪器测量误差范围内所得的结果近似为零。这说明真实宇宙是平直的、简单的，没有出现整体性的所谓“空间弯曲”。这同时也意味着我们的宇宙很可能是开放的、无限的，不能完成如上述麦哲伦那般的“环宇航行”。

上面曾提到，宇宙空间的曲率与物质分布有关，这是广义相对论的基本思想。零曲率宇宙对应的物质密度更特殊些，被称为“临界物质密度”，它可以用两个基本的物理常数——哈勃常数和万有引力常数——非常简洁地表达出来。根据普朗克卫星的观测数据算出的今日宇宙的临界物质密度，差不多相当于每立方米分布有5枚质子。也就是说，假如宇宙的平均物质密度少于每立方米5枚质子，曲率参数k 就是-1，宇宙将一直膨胀下去，直到所谓的“大撕裂”;假如宇宙平均物质密度高于每立方米5枚质子，曲率参数k 就是1，终有一天，宇宙会在万有引力的作用下坍缩回奇点，一切归于虚无。既然天文学家已经知道了可见宇宙是平直的，也就相当于间接知晓了今日宇宙的物质密度(近似等于临界物质密度)。这其中不仅包含了可见的恒星、星云、星系，还有不可见的行星、黑洞、白矮星、中子星、暗星云、暗物质、暗能量，甚至包含了弥漫全宇宙的3K背景辐射、星光等等。乍看起来，今日宇宙的物质密度似乎相当“稀薄”，毕竟，将5枚质子放在1立方米的空间里，直观上看，跟理想的真空也差不多。然而，真实的宇宙就是如此空旷，5枚质子看似微不足道，但考虑到广袤的宇宙空间，所得出的物质总量还是相当可观的。

星系，恒星，以及你所能看到的一切——1%

哈勃极深空场的拍摄集结了先前10年哈勃空间望远镜的影像，累计曝光时间23天。影像中最暗星系的光度只有肉眼可分辨光度下限的百亿分之一。基于类似的深空影像，天文学家可以做各种各样的统计工作。所谓的统计，通俗一点说就是数数，数影像里不同亮度的星系有多少，这样就可以画出一条星系数目随亮度的变化曲线。一般而言，越亮的星系，数目肯定越少，越暗的星系，数目肯定越多。但是，我们的望远镜不是万能的，星系暗到一定程度就难以分辨了。因此，上面提到的计数曲线在暗星系一端是不准确的，需要做一些统计修正。类似的流程对天文学家而言早已驾轻就熟，相关的数学理论也是比较完善的。

得到这樣一条星系亮度的计数曲线后，天文学家就可以利用所谓的“质—光关系”，将它转换成质量的计数曲线，进而算出影像中所有发光物质的总量，以及它们的密度。在过去几十年里，在计算机的帮助下，天文学家统计了数不清的深空影像，得出了不同天区、不同星系团的发光物质密度。统计结果表明，宇宙中所有发光物质的密度只占上述临界物质密度的1%。也就是说，哈勃空间望远镜所见的全部灿烂宇宙(比如哈勃极深空场)，包括你我熟知的大千世界，仅仅是真实宇宙中微不足道的一隅。宇宙中99%的物质，都以我们并不熟知的形式存在着。

来无影去无踪的暗物质——26.8%

现在看来，暗物质的存在已是毋庸置疑了。相关的观测证据也是不胜枚举，比较重要的包括：星系平坦的转动曲线、星系团中远超其发光物质总量的动力学质量、由大量不可见物质引起的引力透镜效应、星系和第一代恒星在早期宇宙的快速形成，等等。如果没有暗物质这项假设，以上的观测现象将很难有个统一的理论解释。

另外，暗物质这个名字本身确实容易让外行人误会，以为不发光的物质都是暗物质。实际上，天文学家所说的暗物质是有明确指向的、性质未知的一类神秘物质。说它神秘，是因为当今粒子物理学所知的任何一种粒子，都不具有暗物质粒子的特性。这些特性包括：只参与引力相互作用和弱相互作用，不参与任何电磁相互作用;巨大的粒子质量;低得惊人的散射截面等等。这使得暗物质可以像影子一样穿过由普通物质组成的巨大的星系团。

起初，天文学家也曾认为暗物质是一些不具备发光条件的、流浪在宇宙深处的暗天体，比如没有吸积盘的黑洞及能量耗尽的黑矮星、褐矮星或中子星等等。但是，当今的主流观点认为，它们并非暗物质的主要组成部分。首先，无论是没有吸积盘的黑洞，还是不发光的致密矮星，当它们途经观察者的视线方向时，都会改变背景上的星光，产生所谓的“微引力透镜效应”。基于此，从20世纪70年代起，英国天文学家阿尔科克与波兰天文学家帕金斯基组成了两个独立的研究小组，采用微引力透镜的方法搜索流浪在银河系附近的致密暗天体。两个项目确实记录到了许多起星光闪烁事件，但只有极少数符合理论给出的光变曲线，余下的都是恒星的内禀闪烁，也就是变星。据此算出的致密暗天体的质量远低于银河系暗物质的总量。换句话说，流浪的矮星或黑洞等天体在暗物质中的比例微乎其微。

还有一项宇宙学观测证据也从另一个角度证明了为什么暗物质粒子不会是普通物质。我们知道，宇宙中丰度最高的两大元素是氢和氦，它们的质量比约为3∶1，也就是氢核(即游离质子)的质量占75%，氦核占25%。其他元素的丰度与之相比差两三个数量级，是可忽略的小量。这个比例在不同的宇宙区域、不同的星系团中略有差异，但总体偏离不大。这可以用所谓的“原初核合成理论”来解释。自大爆炸后，宇宙的温度随着空间膨胀逐渐冷却下来，宇宙的物质经历了一系列的退耦过程。所谓退耦，是退出耦合的意思，指的是先前几种混在一起、不分彼此的物质，在之后的某个时刻突然分道扬镳，各自演化成了性质截然不同的物质。比如在大爆炸后零点几秒的时候，宇宙的温度极高，那时的质子和中子就是耦合在一起，不分彼此的。它们统称为核子。大爆炸后约1秒，质子与中子发生了退耦，稳定的质子不再变成中子。而游离的中子是不稳定的，会发生β衰变，变成质子、电子和中微子。因此，中子的数目会以10分钟减少1/2的速度衰减下去。与此同时，宇宙的温度也在逐渐降低中，等到宇宙年龄为3分钟的时候，残余的中子与质子的数目之比为1∶7，也就是16个核子中有2枚中子。此时，质子开始与剩余的中子发生原初核合成。整个合成过程持续约1 7分钟，将剩余的中子全部封存在原子核里。根据上面的核子数之比，不难看出，此时氢核与氦核的质量比就是3∶1，与天文观测一致。除了氢与氦的丰度外，原初核合成理论还预言了一些较重的核素在宇宙空间的丰度，比如氢的同位素氘，锂的同位素锂-6、锂-7等等。假如天文学家发现的暗物质都是由质子和中子组成的普通物质，那么，原初核合成的核子原料必然要多出许多，从而允许更多更重的同位素生成。换句话说，通过测定今日宇宙空间中某些较重同位素的丰度值，我们可以反过来限定宇宙中普通物质的密度范围。据此得出的理论结果，为临界物质密度的4%至5%，与用其他方法所得的结果基本一致。

一大半都失踪不见的重子物质——3.7%

等等，原初核合成的理论计算居然预言普通物质会占到宇宙平均物质密度的4.7%？可是读者应该还记得，天文学家只在星系团的照片里数出了约1%的可见物质，余下的3.7%都在哪里？一个自然的想法是，有相当一部分重子物质是不发光的气体和尘埃，换句话说，就是以暗星云的形式存在。如此说来，天文学家应当可以在红外波段或者射电波段寻到蛛丝马迹。天文学家为此做了大量的观测工作，却发现未形成恒星的气体在星系中所占的比例并不算高，满打满算下来，星系中全部的恒星和气体质量也只有临界物质密度的2%至3%，同预期的目标差距明显。直到今天，这都是现代天文学中的一项未解之谜：重子物质失踪之谜。

關于失踪重子物质的去向，目前主流的看法是，有相当一部分重子物质没有被锁入星系中，而是游离于星系际空间，甚至是星系团之间。难道自宇宙形成138亿年以来，还有重子物质没来得及掉进星系的引力范围吗？这样的解释根本说不通，因为由暗物质主导的引力势足够强，重子物质全部落入星系或星系团的引力范围所需的时间比宇宙寿命短得多。除非有一股强大的斥力又将一部分重子物质吹了出去，否则很难解释今日宇宙的重子物质分布。有人认为将重子吹出星系的动力来源是早期的活动星系核(AGN)，也有人认为是失控的星暴星系中频繁爆发的超新星事件(SN)。无论哪种机制，重子物质在被驱散的过程中都会被加热，发出强烈的X射线，或者影响到宇宙微波背景辐射的图样。但是，观测方面一直没有给出积极的证据，证明失踪的重子物质的确散布于广袤的星系际空间之中。目前，这方面的研究依然是天文界的热门话题。

更大的未知：暗能量——68.5%

细数完黑洞、恒星、气体、暗物质等零零碎碎的物质组分，我们终于进入了真正主宰宇宙未来命运的王者之域：暗能量。它占到了今日宇宙平均物质密度的68.5%。为什么要加“今日宇宙”这个限定词呢？因为在宇宙早期，暗能量还只是一项次要因素，直到几十亿年前，它在宇宙各物质组分中才变得重要起来。何以如此呢？我们知道，受能量守恒定律的制约，当宇宙空间发生膨胀的时候，无论电磁辐射还是重子物质，它们的平均密度都在不断下降。其中，电磁辐射的密度下降最快，与宇宙年龄的四次方成反比;暗物质与重子物质次之，与宇宙年龄的三次方成反比。因此，从大爆炸到宇宙年龄约70万年的时候，辐射都是起主导作用的。从宇宙年龄70万年开始，便是物质起主导作用。可是，令人感到费解的是，暗能量的平均密度并不随宇宙的膨胀发生变化，它始终是个常数!这也就是爱因斯坦场方程中“宇宙常数项Λ”的由来。可以想见，随着宇宙空间的膨胀，暗能量在宇宙总物质中的比例越来越高，直到几十亿年前，它终于超越了暗物质组分，开始对宇宙的膨胀过程起主导作用。此即20世纪末天文学家发现的所谓“宇宙加速膨胀” 现象。

从目前的观测看，暗能量的性质与爱因斯坦场方程中加入“宇宙常数项Λ”的表现是高度吻合的。将来还会有专门的空间望远镜升空，去详细验证二者的匹配程度。但是，宇宙常数项背后蕴含的物理图像至今仍不清楚。有物理学家猜测，也许将来构想中的“量子引力论”可以告诉我们支配宇宙未来命运的Λ项究竟代表了什么，但就目前而言，我们对它真的是一无所知。

【135、宇宙有道理：宇宙的星球大都在转个不停，但这几个星球很特别】

2019-05-16 爱生活的鹏鹏　

地球在转，太阳系在转，银河系也在转。咱们一整个宇宙一切都在转，可是为什么呢？这一切可以从46亿年前，开始说起，在那个时候，太阳系还没有形成，我们仍然处在一大坨氢氦气体云的状态里，气体云在运动过程中有一些的密度会增大，而另一些会变薄，可能是受到附近的超新星爆发的影响，某个区域密度过大，氢氦气体云开始糅合，里面颗粒间的引力变得越来越大也靠得越来越近并且开始出现旋转，有意思的是这种旋转的方向大多都呈逆时针。

根据角动量守恒定律，初始星云的角动能会一直延续下去，只要一开始旋转，就停不下来，逐渐地它们就形成了一个，像被抛在空中的鸡蛋饼一样的形状，球形的气体也会慢慢延展成盘状。

有研究显示这种不断的旋转和碰撞会让星云最终分解，几百万年以后，就逐渐形成了太阳系里的行星，但行星里头也总有些特立独行的家伙都说星体的旋转大多是逆时针的，而金星却偏偏走起了顺时针，这背后的原因。人类目前也没有搞清楚。有的推测认为，也许金星的两极是反着的，也可能是它早已经历过，逆时针旋转的阶段，后来停下来了，再开始按顺时针的方向在运动。

另一个不按套路出牌的就是天王星了，它轴心的方向和太阳系里的其他行星，完全不一致，所以它的自转规律也更加混乱，同样混乱的还有银河系本身。相对于地球来说。银河系既在顺时针转动。也在逆时针转动，似乎并没有一个固定的运动模式，但说到底运动和变化，是宇宙之中亘古不变的定律，包括里面的每一个生命，每粒尘埃。

【136、宇宙之大无奇不有！在早期宇宙中，有我们银河系的“双胞胎”】

2021-05-10 天文在线　

简介：天文学家已经使用被称为引力透镜的宇宙放大镜来捕捉一个与我们的银河系有一些惊人相似之处的星系发出的光——这一发现可能对星系的进化有深远的影响，可能会改变我们对星系演化的看法

宇宙放大镜发现了早期宇宙中类似银河系的星系,和宇宙学家的期望并不相符。

天文学家使用ALMA（阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜）射电天文台发现了一个极为遥远的星系（SPT0418-47），看起来与银河系非常相似。该星系受附近星系引力透镜效应影响，在天空中呈现出近乎完美的圆形光环。

当天文学家遥望深邃的宇宙，能从如此遥远的距离看到的，可能只有那些极为明亮的星系。而宇宙放大镜——又称引力透镜，却能让我们看见数十亿光年远的普通星系。

如今，天文学家们已经利用引力透镜捕捉到了一个与银河系有着明显相似之处的星系所发出的光，这一发现可能会对星系演化产生深远影响。

弗朗西斯卡·里佐（德国马克斯·普朗克天体物理学研究所）和他的同事观测到了来自120亿年前的一个星系发出的光，那是一个正在形成的年轻星系。它发出的光行进了90亿年，偶然情况下经过位于它和我们观察者之间的前景星系。前景星系的引力使光线弯曲从而扭曲了星系的形状。因此，从我们地球的角度来看，遥远的星系呈现出一个完整的环形，即爱因斯坦环。

马克斯·普朗克天文研究所是马克斯·普朗克协会的一个研究机构。它位于德国巴登-符腾堡海德堡，靠近奥登瓦德，毗邻历史上的王座山天文台（Landessternwarte Heidelberg-Knigstuhl）。

哈勃太空望远镜拍摄到的“爱因斯坦环”。红色星系充当了蓝色遥远星系的引力透镜。

里佐（Rizzo）的团队使用位于智利的阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）拍摄了该星系冷气体的光芒以及恒星形成产生的辐射。他们而后根据观测到的图像，重建了这个星系，复原了它未经引力透镜扭曲，本该显在ALMA上的样子。里佐说，这个过程相当棘手，不过扭曲的星系图像是个完整的爱因斯坦环，这一点很有帮助，它缩小了重建过程中的不确定空间。

研究小组使用计算机建模技术解析了ALMA数据，从而还原了遥远星系的真实形状，如图所示。

经过计算机还原的星系很小，大约比银河系小10倍，而且其中的恒星造星运动非常活跃，其速度约为银河系中恒星形成速度的100倍。目前的推测：早期宇宙中的星系刚刚开始生长，因此天文学家认为这些星系会比较小并且生成新恒星的速度非常快。

不过，这个代号为SPT0418-47的星系的形状和运转方式都与银河系惊人地相似。他和银河系一样，是一个带有凸起的盘状星系。而且出乎意料的是自转很大程度上主导了星系的气体运动。在这个星系中，自转运动相较于随机运动占主导地位，比率约为10：1。这些结果刊登在8月12日（2020年）的《自然》杂志上。

天文学家通过宇宙学模拟推测出在早期宇宙疏松的盘状星系中，影响气体运动的因素除了自转外，还有许多其他的作用力。比如新生恒星发出的辐射，还有超新星爆发都能推动气体向外散发。同样，位于星系中心的吞噬气体的黑洞可能喷射等离子流，从而扰乱星系中心的气体旋转。但是这些力量似乎并没有扰乱这个星系的运动。它的盘面像银河系一样平稳地旋转。

不过，马塞尔·尼尔曼（Marcel Neeleman，德国马克斯·普朗克天文研究所）强调，利用宇宙学模拟来进行这种比较并非易事。他说：“对于宇宙学模拟而言，想要真正测量旋转运动与随机运动的比率仍然非常困难。要正确测量出这个数量并进行数据对比，就需要对冷气体进行建模，而大多数模拟模型（包括本文提到的宇宙模拟模型TNG50）都无法做到这一点。”

宇宙模型TNG50其中8个星系的模拟星光图像，包括俯视图和侧视图。

也就是说，尼尔曼认为要想从年轻宇宙更多的星系样本中复现这些发现，我们的确可能需要重新审视自己对星系演化的认知。

尼尔曼解释说，以前的宇宙模拟模型中，星系往往过早地演化出太多恒星。当前的模拟模型通过纳入其他已知步骤来解决这个问题，例如上述提到吞噬气体的黑洞和新生恒星产生的反作用力。加入这种反馈能够防止宇宙气体产生太多的恒星，还会扰动气体，使其产生湍流。

“但是，气体没有湍流并不是未加入反馈的模型过早演化出太多恒星的原因” ，尼尔曼说。也许恒星的形成和黑洞的吞噬仍然起着一定的作用，但并不会扰动冷气体。也许反馈的作用并没有我们想象的那么重要。

星系的命运

我们所见的是这个星系婴儿时期的影像，当时宇宙形成不足20亿年。但是，即便是星系也必然走向衰老。我们永远都不会看到这个星系的即时图像，但可以肯定，它必然大不相同。

依照我们目前对星系演化的认知，该星系终将耗尽恒星形成所需的物质，并与其相邻星系发生一些合并，最终成为一个巨大的椭圆星系，仅有年老的红色恒星昭示着宇宙中时间的流逝。（里佐说，银河系存在于一个完全不同的宇宙中，它将避免这种“红色死亡”的命运。）

然而，如果这个星系和其他类似星系的发现最终改变了我们对星系演化的看法，目睹这些预测的改变将成为一件趣事。

MONICA YOUNG

【137、宇宙之大无奇不有，新“恒星之王”粉墨登场，碾压群雄】

2021-05-15 天文在线

很多年以前，天文学家Carl Sagan说过一句广为流传的话：“宇宙中的恒星比地球海滩上的沙子还多”。我们不可能准确地知道宇宙中到底有多少颗恒星，但是，据估计，宇宙中至少存在1千亿个恒星，这个数量级可是10的11次方，而这一千亿恒星中每个恒星都有各自独特的形状和大小，有些虽然尺寸非常小，但是质量却特别大，比如奇特的中子星；还有一些质量比较小，温度也比较低，在整个星系中普遍存在的恒星，比如红矮星。

近在咫尺的，我们每天都能看到的恒星，也就是我们的太阳，在恒星分类上来讲属于黄矮星，它和地球相比无疑是巨大的，但是如果跟宇宙中那些真正巨大的恒星比起来，在恒星尺度上太阳的大小简直就是小巫见大巫，就举巨大的恒星UY Scuti为例子，这个巨大的发光等离子球体被科学家们归类为红超巨星，曾一度被人们认为是迄今为止发现的最大的恒星，UY Scuti位于Scutum星座，最初科学家们估计它比太阳要大上1700倍。

多年来，人们一直认为UY Scuti是已知宇宙中最大的存在，但是现在，UY Scuti的大小甚至没能挤进前十名，这次突然降级，是因为它实际上的距离比最初估计的更接近地球，而且最近更精确的测量发现UY Scuti更有可能是太阳的775倍大，而不是1700倍那么多。

它仍然是一颗比太阳大的巨大的恒星，但远远没有其他已经发现的恒星大。那么问题来了，宇宙中已知最大的恒星是什么呢？目前为止（在本篇文章出版时），宇宙中体积最大的恒星是Stephenson2-18，Stephenson2-18的确非常大，估计它的半径大小是太阳的2158倍，这个大小是什么概念呢？

如果我们用这颗恒星取代太阳现在的位置，那么它将会吞没地球、火星、木星甚至是土星的轨道，顺便一提，土星距离地球大约9.586天文单位，也就是12.77到15.76亿千米。我们所说的Stephenson2-18，它其实是一个距离我们2万光年的相对较小星团Stephenson 2的一小部分，这个星团还包含了26个其他已确认的红超巨星，远远比宇宙中任何其他已知的星团包含的多，但是这26个红超巨星中没有一个像Stephenson2-18那样大。

这颗新命名的“最大恒星”实际上非常年轻，大约只有1400-2000万年的历史，根据目前我们对恒星演化的理解，Stephenson2-18可能还会继续变大，很可能终有一天会成为众所周知的黄特超巨星。

几百万年后，这个巨大的等离子体发光球也许会随着它燃料的快速燃烧，最终以毁灭性的爆炸步入生命的尾声，但这颗像史蒂文森2-18般壮观的超新星甚至可能会留下一个黑洞。当然，恒星大小的估计仅依靠远距离测量，所以我们仍需等待进一步的研究来证实史蒂文森2-18是否真的是“恒星之王”，或者是否有别的恒星正等着摘得王冠。

超新星（supernova/复数：supernovae/或supernovas, abbreviations 缩写: SN and SNe）是恒星的一种极其明亮的剧烈爆炸，这一瞬时的天文事件通常发生于大质量恒星的演化末期或白矮星被触发成失控核聚变时。被称为“前身星”的原始恒星要么坍缩成中子星或黑洞，要么被完全摧毁。在超新星消失的几周或几个月之前，它的峰值亮度可以与整个星系相媲美。

超新星比新星更具能量。“nova”在拉丁语中意为“新的”，在天文学上指偶然出现的新的明亮恒星。“超新星”这一词汇由沃尔特·巴德和弗里茨·兹威基在1929年提出，通过加上前缀“超-”使超新星区别于其他亮度差得多的普通新星。银河系中最近一次能够直接观测到的超新星是 1604年发现的开普勒超新星，但近期的超新星残骸已被发现。在其他星系的观测表明，它们在银河系中平均每世纪约出现三次，这些超新星几乎都能确切地通过现代天文望远镜观测到。自1604年以来，最新的能够用肉眼观测到的超新星是SN 1987A——银河系的卫星，大麦哲伦星云中的一颗蓝色超巨星的爆炸。

理论研究表明，大多数超新星都是由这两类基本原理中的一种引发的：简并星，例如白矮星中的核聚变的突然复燃；或者大质量恒星的核心突然的引力坍缩。在第一类事件中，物体的温度会升高到足以引发失控的核聚变，使恒星完全瓦解。这一事件可能的原因是双星系统中伴星通过吸积产生的物质积累或恒星并合。对于大质量恒星来说，它的核可能会突然坍缩，释放出像超新星一样的引力势能。虽然目前观测到的部分超新星的情况比上述两种简化的理论要复杂的多，但理论所依据的天体力学已经建立，且为天文学界所接受。

【138、宇宙之外的恐怖世界，盘点宇宙十大迷人星系】

2018-11-09思雁

在无限大的宇宙中，还有许多我们未知的东西，除了太阳系，宇宙中还有很多星系，而宇宙之外的恐怖世界，盘点宇宙十大迷人星系。接下来幽幽就带大家了解宇宙之外的恐怖世界，盘点宇宙十大迷人星系吧。

宇宙之外的恐怖世界，盘点宇宙十大迷人星系

哈氏天体：

哈氏天体是一个非常著名的环星系。天文爱好者和天文学家对这个星系的独特外貌和与众不同的结构非常感兴趣。

虽然这些类似的天体已被识别出，并被归类为环状星系，但是哈氏天体是如何形成的，目前仍不为人知，但它是宇宙十大迷人星系之一。

M81星系：

M81位于大熊座星系里，是一个美丽的螺旋星系，地球上最明亮的星系之一。这里的尘埃带跟银河里的尘埃带大小差不多。

在小型望远镜里，它是一个有明亮中心的大椭圆光球。其星等是+6.8，M82与M81相距0.5度。

科学家对M81 的变星进行的探测活动，最终使他们确定了一个银河外星系距地球最准确的距离之一，118亿光年，是宇宙十大迷人星系之一。

星系NGC 3370：

星系NGC 3370是位于狮子座的螺旋星系，距离地球大约9800万光年。与我们的银河系十分相似。

它有着许多迷人的螺旋臂膀状的结构，这些发光的区域预示着有恒星正在生成。1994年，星系NGC 3370里的一颗星体发生爆炸。

涡状星系：

涡状星系位于猎犬座的螺旋星系，梅西叶编号为 M51，亦称为 NGC5194，距离我们约三千三百万光年。

它是天空中最著名的一个螺旋星系。天文爱好者很容易就能观察到这个星系，涡状星系还是天文学家最喜欢的观察对象，他们通过研究这种星系，进一步了解星系的结构和星系之间的相互作用。

大螺旋星系：

大螺旋星系(NGC 123)是一个非常迷人的星系，赤经为27分36.2秒，赤纬为-1°35'58''。

无数明亮的恒星和黑色尘埃点缀期间，大片星际气体围绕中心形成螺旋臂。这些螺旋臂上分布着无数蓝色恒星，恒星之间点缀着黑色星际尘埃带。

双胞胎星系：

双胞胎星系由两个重叠的螺旋星系构成，位于玉夫座星系附近。

一个螺旋星云的光芒照亮了周围尘埃带，像是一盏灯，照亮了其星系半径6倍的区域，天文学家借助它的帮助，观察到一些自身发光不足的星系。

棒旋星系：

棒旋星系是旋涡星系的核心有明亮的恒星涌出聚集成短棒，并横越过星系的中心。

其旋臂则看似由短棒的末端涌现至星系之中。而在普通的螺旋星系，恒星都是由核心直接涌出的，在星系分类法以符号SB表示。

黑眼星系：

后发星座里著名的黑眼星系，也叫魔眼星系。它有一条引人入胜的黑色尘带，由此得名。

横亘在明亮的星系核心之前，因而被称为”黑眼星系”或”魔眼星系”。这个星系在天文爱好者中间非常有名，因为用小型望远镜就能看到它。

星系NGC 1512：

星系NGC 1512它位于时钟座星系里的棒旋星系，距离地球大约3000万光年。它非常明亮，这个星系的直径大约是70000光年，几乎跟我们的银河系的直径一样大。

这个星系中心是高度向心的星环，四周是由无数年轻的恒星构成的直径大约是2400光年的星团。恒星爆炸的景象表明该星系里不断有新恒星形成，这种推测在其他几种宇宙环境中已经得到证实。

草帽星系：

草帽星系又称阔边帽星系、墨西哥帽星系。是位于室女座，是一个无棒螺旋星系，距离地球2.800万光年光度。

因它的核子非常明亮，中心隆起，倾斜圆盘里拥有庞大的尘埃带。使其看起来好似一顶墨西哥草帽而得名。

【139、宇宙之网——我们所处在这张“宇宙之网”之上】

2016-04-09 由博科园發表于科学

融合了天文学、天体物理学以及宇宙学，科学家们正在探测我们所处的这张“宇宙之网”。

[图片说明]：星系团暗示着其中有暗物质的存在。

整个宇宙就像一张复杂的网，所有的恒星和星系都附着在它之上。诗人们也许会因此吟唱，但是在这些华丽的诗篇中却保藏着科学家们对宇宙的认识。揭开这张“宇宙之网”将会是天文学家、天体物理学家和宇宙学家们的下一个巨大挑战。

宇宙之网是构筑宇宙的框架。它主要由占宇宙物质85%的暗物质构成，但是这些暗物质除了引力作用之外不存在其他任何的相互作用。在宇宙逐渐演化的过程中，出现了巨大的由物质聚集形成的纤维状结构。在其中落户的星系与恒星，它们发出的光芒打破了黑暗的寂静。更为神奇的暗能量则驱动着宇宙加速膨胀，影响着宇宙之网的演化。

这就是宇宙的宏观图像。现在科学家们正打算深入其中的细节。暗物质和暗能量的性质是什么？宇宙之网是如何精确组织的？宇宙之网张开的范围从单个星系一直延伸到了可观测宇宙的边界。它的演化描绘着我们今天看到的、一直可以追溯到大爆炸的复杂性。同时它也在简约的宇宙学理论和丰富多彩的星系、星系团天体物理学之间架起了桥梁。

“对我来说，下个15年天文学和天体物理学中真正激动人心的事情就是认识我们看到的这张宇宙之网，”2007年12月聚会商讨宇宙之网探测未来的106位科学家之一、加拿大多伦多大学的天文学家霍华德·叶（Howard Yee）说，“但我们目前还无法告诉你，在某个时刻这张网中的某个星系究竟有多大。”

探测宇宙之网的过程正改变着天文学的面貌。美国芝加哥大学的天文学家迈克尔·格莱德斯（Michael Gladders）说，科学家们正在用全新的眼光来看待星系。“我们将看到经典天文学——在光学和红外波段观测遥远的天体——的复苏，唯一不同是我们现在一次能同时观测几百万个目标，

★宇宙的组成

小补充：

在宇宙大爆炸理论中，我们的宇宙由此产生了：时间空间能量

暗物质和暗能量会成为宇宙的主导力量吗？

宇宙大事年表：空间，时间，能量

其中能量为：1

大爆炸后宇宙演化…能量密度分布或宇宙组成分为：

普通物质，暗物质，和暗能量。

其比例约分比为：4%，24%，72%其约和为：1。

17年前，由于需要额外的引力来束缚星系，因此绝大多数的理论家都同意暗物质的存在。随后紧接着的三个观测帮助宇宙学家们明确了宇宙的精确组成。

1998年，两个小组使用Ia型超新星爆发来测量宇宙的膨胀。让他们惊讶的是，和预计的减速膨胀相反，他们发现宇宙正在加速膨胀。

与此同时，天文学家们也正在进行星系巡天。作为2度视场星系红移巡天的一部分，天文学家们使用澳大利亚新南威尔士的3.9米英澳望远镜测量了约22万个星系的三维空间位置。这个计划从1997年开始一直持续到了2002年。另一方面，1998年启动的斯隆数字巡天使用美国新墨西哥州的2.5米望远镜精确测量了80万个星系。这些巡天的结果会帮助科学家们了解把星系束缚到一起的暗物质和把它们拆散的暗能量之间的相互作用。

之后的2003年，美国宇航局（NASA）的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）通过观测宇宙大爆炸的余辉——微波背景辐射，为我们带来了婴儿宇宙的图像。宇宙被认为始于无穷大的密度和温度，随后瞬间膨胀增大了100倍。在这个被称为“暴涨”的阶段之后，宇宙便放缓了膨胀的速度。40万年后，宇宙进一步冷却，使得质子和电子形成了氢原子。这一转变释放出了被束缚的光子，随着宇宙的膨胀它就成了今天我们观测到的温度为2.725开的微波背景辐射。

微波背景辐射并不是完全均匀的。暴涨在新生的宇宙中放大的无穷小量子涨落最终成为了宇宙之网中纤维结构的种子。量子涨落同时还造成了微波背景辐射的温度在全天的跨度上出现0.001%的变化。通过分析这一温度起伏并且结合超新星和星系团的观测数据，WMAP的科学家惊奇地发现，宇宙由73%的暗能量、23%的暗物质和4%的普通物质组成，同时还得出宇宙的年龄为137亿年。

[图片说明]：微波背景辐射和所“对应”的星系分布。

“由于涨落足够大利于测量，同时它又很小利于研究，因此微波背景辐射真是天赐良机，”NASA戈达德航天中心的宇宙学家盖瑞·辛肖（Gary Hinshaw）说，“你可以立刻从涨落的谱中得到有关参数。”但是很多问题依然还不清楚，美国芝加哥大学的宇宙学家爱德华·库伯（Edward Kolb）说。“我们大致的图像是正确的，”他解释道，“但是对于星系如何形成、如何相互作用的细节以及星系并合的重要性等问题还有待进一步的研究。”

科学家们希望可以由近到远、从现在到过去地追踪宇宙之网。尽管我们已经能观测到来自大爆炸之后40万年的辐射，但是我们也已经开始探测我们附近的宇宙之网。因此我们有一点像是鱼缸中的金鱼，既能看到污迹斑斑的玻璃又能看到身边的城堡。而两者之间的正是有待发现的。

科学家们正在绘制位于暗物质纤维结构上的星系。2005年，他们在星系的分布和微波背景辐射之间建立起了联系。在原子形成前物质进入原初涨落的时候，质子会撞击光子，形成海啸般扫过宇宙的声波。根据在微波背景辐射中留下的印记，这些波在原子形成前大约传播了10万个秒差距，相当于32.6万个光年。

随着宇宙膨胀了1000多倍，长度结构也会显现在星系中。美国宾夕法尼亚大学宇宙学家拉维·沙斯（Ravi Sheth）说，根据斯隆巡天的结果，通过比较星系之间的距离，科学家们发现对于某一个给定的星系随着和它距离的增加发现另一个星系的概率也会增加。对这一“重子声速振荡”的更精确测量将会为科学家们提供另一条研究宇宙膨胀、揭示暗能量属性的途径。

同时科学家们也在通过对星系团的计数来探测宇宙之网，这些星系团是单个星系落入巨大暗物质团块而形成的。星系团的尺度和数量可以揭示出暗物质的分布。同时，暗能量的拉伸效应则会抑制大质量团块的形成。因此加拿大多伦多大学的叶说，统计不同红移、不同大小的星系团的数量有望揭示出这两者的性质。

此外他还说，使用光学和红外望远镜能较为容易的观测到星系团。这是因为星系团中的星系通常都较为年老，且其中充满了红巨星，它们会发出相同颜色的光。因此根据星系的颜色，天文学家们就能立刻区分出一个星系是否隶属于某个星系团以及这个星系团的红移。使用这一技术，叶及其红色序列星系团巡天计划的同事利用夏威夷的加拿大-法国-夏威夷望远镜已经观测了1000平方度的天空，发现了2万个星系团。

通过观测暗物质纤维结构的引力对遥远星系影像的扭曲，科学家们正在试图发现它们。美国宾夕法尼亚大学的宇宙学家盖瑞·伯恩斯坦（Gary Bernstein）说，被称为“弱引力透镜”的这一技术使得科学家们可以直接探测暗物质团块，而不必去寻找位于这些暗物质团块中的恒星和星系。

由于弱引力透镜效应，星系因此会看上去倾向于整齐排列，就像是鱼群中的鱼。2000年科学家第一次观测到了这一现象，而2007年美国加州理工学院的天文学家理查德·梅西（Richard Massey）及其同事则又往前迈了一大步。利用哈勃空间望远镜拍摄的50万个星系，他们把位于3个不同距离上的引力透镜星系和宇宙之网的大致三维结构进行了对比。伯恩斯坦说，科学家们希望能在更大的范围上进行类似的三维研究。

另眼看宇宙

使用光学和红外望远镜观测星系并不是研究宇宙之网的唯一途径。射电天文学家通过观测微波背景辐射中的“斑点”也能发现星系团的踪迹。这些宇宙微波背景辐射中的斑点是由苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应造成的。加拿大蒙特利尔麦克吉尔大学的天体物理学家马特·道布斯（Matt Dobs）解释说，当背景辐射中的微波光子与星系团里高温电离气体中的电子发生碰撞的时候，会改变光子它的能量，暴露星系团的位置。他进一步说，由于这一效应并不依赖于星系团自身的亮度，这将有助于发现那些更暗弱、更遥远的星系团。

到目前为止，绝大多数的观测已经探测到了由已知星系团造成的这一效应。但是由8架3.5米射电望远镜组成的苏尼阿耶夫-泽尔多维奇阵正在6平方度的天区分全盲搜索新的星系团。同时，位于智利的6米阿塔卡马宇宙学望远镜和10米的南极望远镜也将分别扫描200和4000平方度的天空，它们将发现数千个星系团。

星系并不是科学家们的唯一选择。绝大多数的普通物质并不在恒星和星系中，而是位于巨大的中性或电离气体云中。天文学家通过观测天上的灯塔类星体来探测这些中性氢云。不管什么时候只要类星体发出的光穿过中性氢，其中的一部分就会被吸收，并且在光谱中体现出来。美国卡内基研究所天文台的天文学家迈克尔·劳奇（Michael Rauch）说，吸收发生的波长可以反映出中性氢云的红移，吸收的宽度可以揭示出它的温度，吸收的深度则可以告诉我们星云中气体的含量。通过研究大量的类星体，科学家们希望借此能描绘出这些气体在宇宙之网中的分布。

科学家们也许还能更进一步。当原子中的质子翻转的时候，中性氢会在21厘米的波长上发射出射电辐射。天文学家们想通过它来探测宇宙年龄小于10亿年时中性氢的分布，那时第一代恒星正在形成。但是，为了做到这一点，他们将需要使用计划中的一平方千米阵（SKA），这个阵将由几百架射电望远镜组成，计划在下一个十年在澳大利亚或者南非建成。

我们的星系近邻

星系形成于宇宙之网的小型节点中，科学家们正在试图搞清楚它们是如何形成的。因为星系中暗物质占主导的图像很模糊，因此搞清楚这个问题十分重要。“在大尺度上暗物质模型与观测符合得很好，”美国哥伦比亚大学的天体物理学家凯瑟琳·约翰斯顿（Kathryn Johnston）说，“但是在小尺度上就存在一些问题了。”例如，数值模拟预言银河系应该拥有比目前观测到的更多的小型卫星系。

目前天文学家们对星系的形成知之甚少，在他们的数值模拟中他们仅仅让暗物质在其中演化，只是到最后才把星系“画”到暗物质团块和节点中去。为了填补认识上的空白，天文学家们正在研究我们自身——银河系。“银河系是唯一一个我们能获得其中恒星位置和速度三维数据的星系，”美国伦斯勒理工学院的天体物理学家海蒂·纽伯格（Heidi Newberg）说。

[图片说明]：星系碰撞。现在认为，类似银河系这样的大型星系都是通过小型星系并合而形成的。

银河系中的绝大部分恒星都位于银河系的薄盘中，而同时薄盘被暗物质晕所包围。科学家们曾经认为这个晕是平滑的，其中的恒星也是均匀分布的。在过去的十年中，正是由于斯隆巡天对恒星的研究才使我们逐渐转变了观点。“当我们不断挖掘数据，我们就会看到越来越多的成团性，”纽伯格说，“它们到处都是，大小不一，有的甚至还能贯穿整个天空。”

纽伯格说，因此晕看来只能是通过小型星系并合所产生的。当小型星系掉入银河系的时候，银河系的引力会它们身上拉出一条潮汐星流，例如人马座星流。通过测量恒星的位置和速度，科学家们可以从统计上确定哪些恒星属于星流。而通过比较这些恒星的化学组成，它们就可以被更清楚地区分开。

最终宇宙之网会在宇宙学和天文学与天体物理学之间架起一座桥梁。宇宙学家们渴望简化宇宙，只留下最基本的成分和规律。天文学家和天体物理学家们则试图研究天体如何演化以及它们之间是否彼此关联。总体上讲，宇宙之网把这两者网罗到了一起。实际如何还需拭目以待。“从现在起的10年或者20年后，我们也许可以回过头来看它的整合作用，”库伯说，“但是现在我们还有一步之遥。”

然而，对宇宙之网的关注正在改变天文学的基本面貌，促成了越来越大规模的巡天。例如，虽然斯隆巡天仍在继续，但是暗能量巡天计划的科学家打算使用智利中美洲天文台的4米布兰科望远镜观测5000平方度的天区、精确测量2亿个星系。从2008年起，全景巡天望远镜与快速反应系统将开始对全天3/4的天区进行巡天。同时科学家们已经提议建造口径8.4米的大口径全天巡视望远镜，通过采用30亿像素的照相机同时可观测10平方度的天区。并计划从2014年起测定30亿个星系的位置和红移。

许多项目都打上了“越大越好”的标签。“你身处这一大潮之中，”美国国家射电天文台天文学家史蒂文·迈耶斯（Steven Myers）说，“大规模巡天的新时代即将到来。”

随着巡天计划正在变得越来越大，一些学者开始讨论观测宇宙中所有可观测的1千亿个星系。美国密歇根大学的天体物理学家、同时也为斯隆巡天和暗能量巡天工作的蒂莫西·麦克凯（Timothy McKay）说，虽然宇宙总会在你面前呈现出新的神秘，但是科学家们总有一天会搞清楚它的所用重要特征。“我们应该放眼未来，到那时我们可观测的宇宙将变得历历在目，”他说，“现在潜藏在宇宙中的未知事物将会在我们的有生之年暴露在我们的眼前。”

然而，天文学家们暂时不会把所有的星系都观测完。同时，为了更深入地了解我们所处的这张宇宙之网，科学家们还有很多事情要做。

【140、宇宙中的灯塔——脉冲星】

天问专栏2018/04/26

脉冲星的发现

1967年，Jocelyn Bell还是剑桥大学的一名博士生。她从导师Antony Hewish那里领取了一套包含钳子、断线钳、螺丝刀等的工具包后，就把大量的时间花在了建造Mullard天文台的行星际闪烁阵列上（图1）。

射电天文学家自己建造观测仪器是一个传统。最早大约是来源于卡文迪许实验室的Martin Ryle等人。这个传统后来或多或少被传承了下来。在行星闪烁阵列建成以后，这个仪器开始大量地获取观测数据。在计算机还不发达的上世纪六十年代，Bell每晚都要分析将近30米的记录纸带。

那年秋天，Bell注意到：每天同一恒星时，这个阵列都会从天上的同一个位置接收到一些看似像干扰的无线电信号。如果这个信号是地面上的无线电干扰，那么干扰发生的时间需要正好补偿地球围绕太阳的公转效应。这也太离奇了！要是假设这个信号不来自于地球，而是来源于远方的天体，那么整个事情似乎要更合理一些。

到了11月份的时候，Bell和整个团队终于开始了系统地探索这个奇怪的信号。为了看清楚信号的细节，他们找来了高速纸带记录仪（图2）。这一下更令人吃惊：这些信号是间隔1.33秒的、非常有规律的脉冲信号。Hewish决定在搞清楚大致情况之前先暂时保守这个秘密。

如果这个脉冲信号是来源于太阳系之外的，那么由于地球围绕太阳公转，望远镜相对信号源的速度就会以一年为周期而变化。脉冲信号的周期由于多普勒效应（编者注：观测到的频率随波源与观测者之间的相互运动而变化，如行驶中的火车所发出的鸣笛声的频率在地面观测者听来是不断变化的）也将有相应的改变。

经过几个月的数据积累，他们发现，信号周期在小数点后第7位上发生了改变，并且测量到的改变量与地球围绕太阳运动引起的多普勒效应之预言完全一致。信号的来源至此确定为太阳系之外！

那么，这个奇特的无线电脉冲信号源，究竟是在银河系内还是在更远的地方呢？

我们都知道，当白色的光穿过玻璃棱镜的时候，就会被分解成不同颜色的光（色散效应）。这个效应起源于不同频率的光和玻璃（介质）中电子的相互作用。由于这种作用，不同频率的光在介质中的传播速度是不一样的。

类似地，银河系里也充满了大量自由的电子，无线电波在这些“星际介质”中传播时，也会发生色散，而不同频率的无线电脉冲信号到达地球的时间也会有差异。理论上，脉冲到达地球的时间差正比于电磁波信号在传播途中遇上的电子数量。

上世纪六十年代，人们对银河系中的电子密度已经有了大概的了解。Hewish和Bell测量了不同频率的脉冲到达地球的时间差，然后再结合银河系电子密度的信息即能推测出新发现天体的距离。

最后的结论是这个脉冲源位于银河系内。Hewish和Bell还能进一步修正了色散的影响。通过调整不同频率的脉冲信号延迟，让这些脉冲对齐以后，脉冲比之前看到的还要窄一些：宽度大约为16毫秒。而光在这个短短的时间里只能传播4800公里。

这个结果也表明，这个未知星体必定不会太大。如若不然，来源于星体前方和后方的脉冲到达地球时间就会不一样，从而加宽观测到的脉冲信号。由脉冲宽度得知，这种星体的大小必须小于4800公里。至此，Hewish和Bell找到了一种发射无线电脉冲的、周期非常准确的、在银河系内且非常小的天体。

他们给这种天体取了个名字——脉冲星。脉冲星的英文单词是pulsar，是pulse（脉冲）和star（星星）的单词组合。然而最初脉冲星曾用LGM来标记，因为Bell和Hewish很难抗拒拿little greenman（即“小绿人”，外星人的戏称）作为名字开一个玩笑。但是这种天体的本质，Hewish和Bell却未能确定。

这么小的天体有四种可能：行星、白矮星、中子星和黑洞。然而信号中异常稳定的1.3秒脉冲周期只能和星体自转联系起来；行星无法旋转那么快，否则星体自身的引力无法提供足够的向心力，从而导致星体瓦解；黑洞没有固体表面，难以实现稳定的1.3秒脉冲周期，基本也能够被排除在清单之外；而1982年发现的，转得更快的毫秒脉冲星则彻底排除了白矮星的可能性。唯一剩下的可能对象是“中子星”。

脉冲星是中子星吗？

中子星的概念在发现脉冲星的时候已经静静地躺在文献的长河中超过了30年。Baade和Zwicky在上世纪三十年代的时候为超新星的起源头痛不已。Zwicky认为新发现的中子可能是他们模型中缺少的一环。Baade和Zwicky猜测到，晚年的恒星用完了能源，发出的光越来越弱，星体内的物质缺少了来源于光的压力，无法对抗自身强大的万有引力。此时恒星开始向内塌缩，中心则越来越密而转化为中子物质，进而释放能量来驱动超新星。

1934年他们在会议上向相关的研究人员报告了这个想法，尽管超新星这个概念马上被接受了，但是中子物质形成星体的概念以及其它猜测却几乎没有人相信。

现在看来，Baade和Zwicky的工作极具前瞻性，他们通过现象学的方法直接跳过复杂的理论论证而得以直接探讨天文现象的起源。在他们的猜测后又过了四年，Landau尝试找到恒星发光的能量来源。他猜测氢元素可以在高压下相变为中子物质，从而释放足够的能量来支持恒星发光。

这个猜测后来被证明是错误的。但是“由中子之间的压力来抵抗自身的万有引力，从而形成稳定的天体”这个概念却被建立起来了。只是在很长一段时间内，人们并没有意愿去寻找这种所谓的“中子星”。Oppenheimer和Volkoff在1939年仔细算出了中子星的大小——也就几公里到几十公里，大体和北京市大小相当。

传统的天文学家没有寻找这类星体的动力。因为，中子星太小，表面积也就很小，给定温度以后，发出的光学辐射也少得可怜。地面的光学望远镜看来是没有什么机会能够看到。

不过在现在看来，光学天文学家不利用望远镜去观测它们是件很遗憾的事情。蟹状星云中心的天体是一颗光学可见的脉冲星。按照上世纪三十年代的猜测，这个地方将是非常适合搜寻脉冲星的。而五十年代有人在做目视观测的时候曾经报告过这个蟹状星云的光学脉冲，但遗憾的是，这些现象都被忽略了。

Hewish和Bell的工作第一次证明了这类致密天体的存在。因为这个发现Hewish获得1974年的诺贝尔物理学奖。对于Bell来说，事情似乎没有那么公平，她并没有在获奖名单中，尽管她事后对此保持相当的低调。脉冲星领域相当多的研究者为此打抱不平。不过诺贝尔物理学奖的官方说法是因为这次奖励是鼓励无线电天文发展，而不仅仅是脉冲星。

我们已经讨论了脉冲星的可能对象，并猜测应该是中子星。可是我们目前并没有完全的证据来证明，在脉冲星内部极高的压力下，简并（相互排斥的）中子组成的中子星是必然的产物。不仅如此，真实的情况可能恰恰相反，Witten曾经猜测通过增加奇异夸克组份，能够形成更加稳定的原子核物质。

正因为如此，脉冲星里边可能是中子，可能是包含奇异夸克的重子物质，还可能是某种夸克集团。因此，对脉冲星的观测可以用于探索在极高压强下原子核物质的物理规律。

原子核及重子物质相互作用的规律在物理学上被称为强相互作用。这是一种非常基本的物理过程，在整个物理理论框架中举足轻重。温度很高的时候，强相互作用理论可以通过粒子加速器-对撞机的数据进行探索。但在“低温”的时候，强相互作用理论变得非常复杂，而地面实验却没有太好的数据来对理论进行检验。脉冲星则是目前已知的提供这些核物理信息的理想天体物理实验室。

脉冲星辐射来源之谜

但是为什么中子星会有无线电辐射呢？这个问题截至今日仍没有一个令人满意的答案。

脉冲星周围的物理条件和我们日常生活或者实验室中见到的条件实在差得太远。中子星表面的磁场和引力场都远远超过地球上能达到的条件。例如地球表面的磁场大约为0.5高斯（磁场强度单位），日常生活中的强磁铁表面的磁场大约能达到1万高斯，而一般脉冲星表面的磁场能够达到1012高斯；地球表面的重力加速度为9.8米/秒2，这个值被称作1g。方程式赛车的最大加速度大约为5g，实验室中使用的高速离心机产生的地面最强的加速度也仅仅为四百万g，而中子星表面的重力加速度可以达到约1012g。中子星周围的物理条件注定和实验室的“常识”相去甚远。可以想像脉冲星的辐射来源将和我们常见的辐射过程非常不一样。

从大图像上来分析，脉冲星的脉冲非常有规律，于是人们只能把脉冲的形成与星体转动联系起来。脉冲星的脉冲信号仅仅占到整个脉冲周期的10%左右，所以辐射应当是集中在一个面积很小的方向上。目前人们心目中的经验图像大概如图4，脉冲星从两个磁极流出带电粒子，然后形成了很细的辐射束跟随脉冲星一起转动，当辐射束扫过观测者的时候，就能看到脉冲信号。这个过程有点类似于海上的灯塔，发出的光周期性地掠过人们的眼球。

但是带电粒子从哪里来呢？现在人们对带电粒子的起源有两个不一样的图像。这两个理论都依赖于脉冲星表面强大的磁场。在脉冲星旋转的时候，自身磁场就会产生相应的感应电场。

一种图像认为：在有强大的电磁场存在的时候，中子星附近的真空开始变得不稳定。来源于银河系或者中子星本身热辐射的光子进入到这种不稳定真空的时候会造成扰动，并转化为一对正负电子。这对正负电子在感应电场的加速下到达极高的速度，在磁场运动中产生新的辐射光子，并以此激发更多的正负电子对。这个过程很像雪崩，一旦触发了一点崩塌，就会一直维持下去。而这些来自真空的正负电子对的运动最终形成了脉冲星辐射。

另一种图像则认为初始真空无法形成，因为强电场会把星体内部带电粒子拉出来，从而形成稳定电流。脉冲星辐射则是这个电流驱动的。这两个图像都有一些观测证据的支持，目前还不知道哪个图像是正确的。至于带电粒子能否形成我们目前观测到的无线电波？以及无线电波的特性是否和观测一致？经过了40多年的研究，这些问题仍然是悬而未决。

脉冲星自身目前还有很多未解之谜，一些很基本的问题也尚未解决。然而它却是极度特殊和有用的天然实验室。在高能物理、引力物理、等离子体物理等多个方面，脉冲星都有独特的诺贝尔奖级别的应用。

【141、生命起源又有了新发现！哈勃望远镜在宇宙中，发现了重要线索】

2021-05-21 芝士

哈勃太空望远镜，是人们天文学观测方面的质的飞跃。自打哈勃太空望远镜起飞，大家就从此看到了不一样的宇宙。

在此之前，人们可以观测到的宇宙范畴仅有50亿光年。而哈勃根据无以伦比的观测工作能力，将人们的视线拓展到130亿光年之外。

在哈勃以前，人们见到的宇宙照片，还全是黑白照；而哈勃根据它的照相机、光谱分析仪、多光波长滤色片和路面望眼镜所不具有的高可靠性，向大家展现了五彩缤纷的宇宙。

哈勃太空望远镜的奉献，远远不止这种。今日，我们来汇总一下哈勃太空望远镜的5大关键发觉。

宇宙的年纪

因为光的速度是比较有限的，因此宇宙星体传出的光必须历经悠长的岁月才可以到达地球上。人们创造发明了一种与众不同的距离单位——亿光年，用尽在真空泵中散播一年踏过的间距来界定。

这一完审美观念方法告知大家：一颗星体间距大家有多少亿光年，大家见到的他们的样子便是是多少年以前的模样。

在哈勃太空望远镜起飞以前，大家针对宇宙产生的時间拥有巨大的可变性。而哈勃望眼镜，给了大家回答。

大概在100年前，英国科学家埃德温·哈勃（哈勃望眼镜便是以他的名字来取名）运用美国加州的威尔逊山的100英寸望眼镜，证实了太阳系之外的星系存有。他还告知大家：宇宙已经澎涨，越长的星系避开大家的速率就越来越快。

根据逆变技术大家推断，宇宙的问世原本便是一次爆发，从一个奇点发生爆炸后持续澎涨，产生了今日的宇宙。而漫长星系的间距和退变速率，能够告知大家宇宙的年纪究竟多少钱。

测算漫长星系的间距有多种多样，例如造父变星的方式、Ia型cf超新星的方式、或是是根据红移值来测算。这里有许多数据信息是路基望眼镜所无法碰触的，而哈勃太空望远镜给了大家那样的机遇。

科学家运用哈勃太空望远镜开展了很多的观测，而且加上路基望眼镜的一些数据信息，最后下结论：宇宙产生于大概138亿光年前。

宇宙澎涨速率

了解宇宙是怎么来的，大家就想要知道宇宙是怎么没的。将来宇宙会发展趋势成哪些？它拥有如何的归处呢？这一切的一切，都在于它以多快的速率开展澎涨，及其澎涨的发展趋势。假如宇宙在加快澎涨，那麼宇宙很有可能最后归于沉寂；假如宇宙在降速澎涨，那麼将来很有可能会再次收拢回一个奇点。

二十世纪90年代末，由Saul Perlmutter和Brian Schmidt领导干部的2个科学研究工作组开展了一场友善但焦虑不安的“比赛”，她们的比赛內容便是根据刚刚提及的Ia型cf超新星明确星体的间距，进而分辨宇宙是以如何的速率和发展趋势开展澎涨。假如Ia型cf超新星比标准偏差更亮一些，那么就证实宇宙的澎涨速率是在减缓的。

但是，如同她们在应用路面望眼镜时发觉的結果，漫长星系中的Ia型cf超新星比预估的要黯淡得多，这代表着他们比预估的更长远。结果很显著：大家的宇宙正处在加快澎涨的情况。

Brian Schmidt精英团队下面的观测说明：宇宙在其性命的最开始80亿年上下的時间里，的确在降速澎涨。但是，伴随着宇宙的规格越来越大，宇宙物质的密度急剧下降，吸引力功效愈来愈弱，而暗能量逐渐占有主导作用，最后造成宇宙从头开始加快澎涨。

宇宙中有多少星系

1995年底，曾任室内空间望眼镜科学研究研究室优点的约翰逊-威廉姆斯运用他自由支配的观测時间，将哈勃太空望远镜指向了夜空一片宽阔的地区。

这片地区并不是确实宽阔，仅仅太阳系的行星遍布较为少，而漫长的星系十分多。根据哈勃望眼镜，他观测到很多的漫长星系，另外又降低了太阳系行星的影响，开展了一次极致的观测和拍攝。

最后，342张图象被合拼成一张让人目瞪口呆的相片——哈勃深空场。科学家们被震惊：那片看上去仅有小米粒般尺寸的宇宙室内空间，居然掩藏着1500多个星系，并且统统是一百亿光年之外的星系，这代表着大家见到的是一百多亿年前的宇宙。

哈勃深空场那样的相片，栩栩如生地为大家展现了宇宙最漫长的历史时间。科学家们根据这张相片意识到，在宇宙爆发后大概五亿年的情况下，“就早已发生了十分高的行星产生率，随后这类行星产生率在大概90-100亿年以前做到了一个最高值，”NASA科学家利维奥说，“事实上自此一直在降低。”

而依据2012年的哈勃极端化深场相片，科学家们推断：大家的宇宙中有着着大概20000亿次星系。这种巨大的行星群集，组成了今日的宇宙。

超大型品质黑洞的亮相

大家如今了解，宇宙中充满了超大型品质黑洞。他们执政着自身所属的星系，有着着无以伦比的强力吸引力。可是，在哈勃起飞的情况下，科学家针对黑洞的认知能力或是十分比较有限的。

有的人推断：除开行星级黑洞以外，宇宙中也有品质做到太阳光上百万乃至几百亿倍的恐怖怪物。可是，仅限于观测工作能力，自始至终没人可以证实这一猜测。

1993年12月，在哈勃望眼镜的极大缺点被修补的六个月后，哈勃科学家发布了对间距地球上约五千万亿光年的一个活跃性星系——M87——关键的开拓性观测。

运用暗星体数码相机，哈勃从M87关键处迅速转动的汽体盘周边五个部位捕获了光，进而发觉了在其中的密秘——在这个星系的关键，有着着一个品质在太阳光30亿倍左右上下的可怕星体！这般狭小的室内空间有着这般高的品质，超大型品质黑洞是唯一很有可能的回答。

此后，人们明确了宇宙中不仅有行星级黑洞，也有可怕的超大型品质黑洞。他们品质至少也是有太阳光的一百万倍，较大的乃至做到了太阳质量的660亿倍左右。而这一M87超大型品质黑洞，也恰好是人类的历史上拍攝到的第一张黑洞相片的主人公。

这一观测結果被称作超大型品质黑洞存有的“教科书式”证实，下面愈来愈多的超大型品质黑洞被发觉。他们有一些产生于宇宙的最初期，掩藏着宇宙产生的密秘。专家还必须开展大量的观测，才可以掌握这种神密的星体。

拉进大行星的间距

除开这种巨大的星体以外，哈勃望眼镜也会“接务实求真”，拍攝一些“较为小”的星体，例如大行星。

1994年，当哈勃太空望远镜的较大系统漏洞刚被修补，太阳系行星就开演了最惊险刺激的一幕——彗木相撞。说白了赶得早比不上赶得巧，刚修复整体实力的哈勃立刻把眼光指向了木星，印证了这难得一见的奇景。

另外，哈勃太空望远镜也会经常性地观测金星的云彩和火花上的风沙，科学研究木星和土星的奔涌的可怕气流、行星环和流星，还会继续追踪天王星和海王星的卫星系统，而且在新视野号探测仪到达以前协助科学家观测冥王星。

在太阳系行星内观测大行星还算不上，2008年11月的情况下，哈勃太空望远镜还对一颗系外行星——北落师门b开展了显像。

北落师门坐落于南鱼座，间距地球上大概25亿光年。2008年的情况下，哈勃太空望远镜对它开展了观测，发觉了它周边的奇景。很多人想到到影片《指环王》，因此给它起了个外号——索伦之眼。那时候科学家推断，那边应当有一颗大行星，并取名为北落师门b。

但是，前几日的情况下，科学家公布：北落师门b很有可能仅仅一个误解，从2014年逐渐就观测不到了，从而推断本来觉得是北落师门b的星体可能是二颗行星撞击后产生的尘埃云。但是，针对科学家而言，哈勃望眼镜的此次观测依然拥有关键的实际意义，对大家科学研究太阳系行星和别的恒星系统的演变拥有极大的协助。

【142、宇宙中类地行星可能很常见】

2019-10-21 科技日报

美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的天文学家在最新一期《科学》杂志上撰文指出，他们开发出一种新方法，可以详细分析太阳系外行星的地球化学特征，并借助这一方法，分析了环绕6颗白矮星运行的岩石行星碎片中的元素，发现这些岩石与地球岩石类似。这些新证据表明，地球或许没那么独特，类地行星在宇宙中可能很常见。

UCLA团队研究的白矮星距离地球200—665光年之间。白矮星是普通恒星稠密的燃烧残骸。最新研究负责人、UCLA地球化学和天体化学研究生亚历山德拉·道尔说：“通过观察这些白矮星及其大气中的元素，我们观察到了绕白矮星运行的天体中的元素。因为白矮星巨大的引力将绕其运行的行星撕成碎片，而这些碎片会坠落到白矮星上。”

道尔团队所分析的数据主要由位于夏威夷的凯克天文台上的望远镜收集。他们使用数学方法和公式，研究了围绕白矮星运行的岩石中最常见的6种元素：铁、氧、硅、镁、钙和铝。道尔说：“我们可以用数学方法确定这些岩石的地球化学属性，并将结果与地球和火星的岩石比较。”

研究人员解释称，了解岩石至关重要。岩石行星上的氧化对其大气、内核以及在其表面形成的岩石种类具有重要意义。地球表面发生的所有化学反应最终都可以追溯到行星的氧化态。我们拥有海洋和生命所必需的所有成分，这一事实也可以追溯到行星被氧化的情况，而岩石控制着这一氧化反应。

UCLA地球化学和宇宙化学教授爱德华·杨解释说，当铁被氧化时，它与氧共享电子，生成氧化铁，来自地球、火星和太阳系其他地方岩石的化学成分相似，氧化铁的浓度很高。太阳系中的岩石为何会被如此氧化仍是未解之谜。

那么其他恒星周围是否同样如此呢？他们测量了围绕白矮星旋转的岩石中被氧化的铁的数量，得出了肯定答案。研究人员称，对于在宇宙中寻找类地行星来说，这是个好兆头。

他们表示，如果系外岩石的氧化情况与地球相似，那么可以得出结论，这颗行星拥有与地球相似的板块构造和磁场潜能，而这些被广泛认为是生命存在的关键要素，因此，很可能存在真正类似地球的系外行星。

【143、宇宙中奇怪的海洋世界——甲烷、焦油和熔岩海洋】

心之所系，自由之方，心之所安，纯净之光

郑娟娟

网易号“一心的未来世界”

最近，关注天文的朋友一定被土卫二和木卫二的冰下海洋刷屏了。

拥有迷人大光环的土星有62颗卫星，其中按大小排行老六的土卫二被科学家们认为很有可能存在外星生命。即将走到寿命终点的空间探测器——卡西尼号，十几年来一直在兢兢业业、孤孤单单地探测着土星。2015年10月，卡西尼号最后一次，也是最深入地穿行过土卫二，期间，它对土卫二的喷射羽流进行了采样，并利用自身携带的离子和中性质谱仪，对羽流进行了成分分析，发现其中近98%是水，还有约1%的氢气，其他成分为二氧化碳、甲烷和氨在内的其他分子混合物。

美国宇航局（NASA）在华盛顿总部特别召开了新闻发布会，宣布了卡西尼号带来的新见解：土卫二具备生命所需的诸多元素，羽流样本中的氢气很可能源自冰下海洋和海底岩层之间的水热反应，如果海洋底部存在微生物，它们就可以利用氢气和溶于水的二氧化碳反应产生甲烷，获取能源，这就能在一定程度上解决微生物的生存问题。

这张插图显示了卡西尼号2015年穿行过土卫二的羽流之中，采集样本。来源：NASA官网

太阳系里的另外一颗行星，也是太阳系最大的行星——木星，拥有67颗卫星。NASA发布的另一重要新闻，就是哈勃太空望远镜两次观测到木卫二表面的羽流喷发，研究人员推测，类似于土卫二，这可能是卫星内部水喷发的一个证据。

绿色椭圆形凸显了哈勃在木卫二观察到的羽流。该地区也对应于木卫二的温暖区域。该地图基于伽利略宇宙飞船的观测。来源：NASA官网

今天，我们不再聊这两个话题了，我们去看一些非常特别的海洋——宇宙中除了由水构成的海洋，还有其他怪异的海洋，比如极度寒冷的甲烷海洋等。下文要谈到的一些海洋，有的已经被发现，有的还是假设的状态，但有证据显示，它们在物理上是完全可能的，这意味着在极大的宇宙中，某个地方可能还会有液氨的海洋冲刷着冰冷的海岸，想一想这幅画面，气味真的好极了……

一．甲烷海洋

天文学家认为，土星最大的卫星——土卫六上分布着众多由液体甲烷和乙烷构成的湖泊。在地球上，甲烷是最简单的有机物，是天然气、沼气、坑气等主要成分，俗称瓦斯。在标准状态下甲烷是无色无味的气体。

土卫六本身就是一个十分独特的世界，它是太阳系中第二大卫星，比水星还大，它也是太阳系中唯一一个具有浓密大气层的卫星。这个星球极其寒冷，温度约为90K，即使有水的存在，也会像石头一样坚硬。在这样的环境下，甲烷以液态的形式存在于它的表面，取代了地球上水的角色，不仅有甲烷河流、甲烷海洋，也会下着甲烷雨。除此之外，卡西尼号在土卫六上还发现了乙醚和丙烷的河流、湖泊。

2005年，惠更斯号土卫六着陆器成功降落到土卫六的表面，它拍摄到独特的河流状水渠系统、海岸线和暗色冲击平原的照片，这些都可以由甲烷、乙烷、丙烷湖泊加以解释。

其实，在宇宙中，像土卫六这样的星球有可能是非常常见的。一些行星科学家认为，拥有液态甲烷海洋的星球可能要比拥有水的海洋的星球更加常见。

二．焦油海洋

在距离我们1200光年远的地方，有一个编号为WASP-12b的外行星，这颗外行星又被称作热木星（hot Jupiter），因为它非常炽热——其轨道离恒星距离过近，并且是一颗巨大的气体球，而非地球这样的岩石行星。

根据对大气层的研究，科学家们认为，与氧元素相比，WASP-12b上含有更多的碳元素。富碳行星可能会拥有完全不同的地质情况，比如，它的地壳有可能主要由钻石、石墨这样的成分组成。不过，由于WASP-12b是一颗热木星，它本身并不是寻找任何类型地质学的地方。但是，如果它像它的大气所表现的那样富含碳元素，那么WASP-12b所在的整个恒星系统就有可能是从同一个富碳的物质盘形成的，因此，在这个系统中，也有可能会存在富碳的岩石行星或岩石卫星。这意味着这些富碳的岩石行星表面，有可能覆盖着类似焦油一样的物质，它的地貌，甚至海洋，都有可能和我们常见的完全不同。

三．熔岩之海

宇宙中还有一种炙热的行星世界，燃烧着的熔岩之海包裹着星球表面。

例如，在41光年之外，有一颗“超级地球”，代号为巨蟹座55e，它正绕着一颗主序星运行。由于它被恒星潮汐锁定了，因此这颗行星的一个半球总是固定不变地朝着它的“太阳”，天文学家计算出这一面的平均温度超过了2480摄氏度，在这种温度下，这面的地壳将被完全融化，它将是一个彻彻底底覆盖着熔岩之海的半球。

那么另一面会是什么样的景象？天文学家计算得出背着恒星那一面的温度依然达到了1100摄氏度，不过这样的温度已经足以拥有坚实的地面，或许还会有一点点大气层存在。根据斯皮策的热谱地图（thermal mapping），这样大量的热量可能来自该行星本身的内部活动——因为这种情况对于一个潮汐锁定的世界来说是不同寻常的。对此，科学家们依然没有找到很好的解释。

其实宇宙里各种奇妙的事情都可能发生，正是这种无尽的可能让人类总是想看得更远，了解更多。土卫二和木卫二的冰面海洋下真的有微生物吗？或者，进一步想，会不会有大鱼吃小鱼、小鱼吃虾米、虾米吃微生物……，如果有微生物，是不是就有可能发展出比它更加高级的生命？NASA的新闻让我迅速联想到前两年看的科幻电影《欧罗巴报告》，没看过这部电影的朋友如果和我同样对外星生命好奇的话，可以找来看看，在我们还无法直接看到生命迹象的时候，先让科幻和想象先行一步。

【144、宇宙中是否存在其他碳基生物？】

2015-04-14 三体网

人类作为一种碳基生命，因此有碳分子的星球就成了科学家关注的地方。近日科学家在距离地球455光年外发现含有大量含碳物质的环境，位于恒星MWC 480附近，科学家探测到的化学物质是乙腈。根据计算，这颗恒星周围的乙腈含量非常庞大，足以填满地球上的海洋，因此科学家相信恒星MWC 480周围可能存在符合生命存在的条件。从目前的探测情况来看，恒星MWC 480被认为拥有生命诞生的基石，我们有理由对该恒星未来的演化充满了期待，或者这里也可能演化出碳基生命。

恒星MWC 480的年龄仅为数百万年，周围已经出现了有机分子气体和尘埃物质，因此未来恒星MWC 480有望形成新的行星。这个发现证明太阳系之外有许多可能诞生生命的地方，宇宙中许多恒星都拥有潜在的生命诞生条件，一旦时机成熟，就有可能出现生命。

科学家认为发现碳基分子的宇宙空间可类比于我们太阳系的柯伊伯带，这里也拥有冰冷的天体和有机分子，还有大量的彗星，因此冰物质也不缺乏，为生命进化提供了途径。

本次观测中科学家使用了位于智利阿塔卡玛沙漠的大型射电望远镜，其高灵敏度的天线可对遥远宇宙空间分子进行分析，恒星MWC 480周围的碳基分子不仅储量庞大，而且还可参与行星等天体的演化。

来自哈佛大学史密森天体物理中心的科学家奥伯格博士认为，太阳系在形成时拥有丰富的冰水物质以及复杂的有机化合物，我们可以根据这个特点去寻找类似的恒星系统。

有证据显示，这种化学物质在宇宙中也存在于其他天体系统中，但考虑到各个行星的环境不同，因此恒星MWC 480如果能够演化出生命，那么也可能与地球生命不同。科学家还发现有机分子可能被锁定在彗星或者冰冷的天体中，直到它们找到合适的行星环境，否则的话它们也无法形成生命。

【145、宇宙中有多少个“地球”？】

2018-08-21 手机版

宇宙中有多少个“地球”？你可能会回答，宇宙中只有一个太阳，一个地球。但如果说宇宙中，有多少个像地球一样的星球的话，答案是几乎无法统计。

首先从人类探索宇宙开始，寻找下一个地球，或者寻找更多的地球，就成了人类的目标之一，其目的也很明确，一个是为了寻找生命，另一个就是为了将来可能的移民作打算。

那么人类目前找到了多少颗地球呢？答案是十几个到几十个不等，这其中比较著名的有开普勒22b，开普勒438b，开普勒442b，以及开普勒452b等，科学家们认为，这几个星球和地球非常非常的像，它们极有可能拥有和地球差不多的环境。

至于说这些星球上是否有生命，这个科学家们也不好断定，因为有地球一样的环境，并不代表一定就会有生命的诞生，可能是有，也有可能没有，总之在人类没有登陆这些星球之前，我们也不好妄下定论。

当然了，这只是已经发现的，还未发现的可能更多，考虑到整个银河系当中，有大约2000亿个像太阳系这样的星系，这2000亿个星系当中，我估计亿分之一的比例总是有的，所以光银河系之内，就至少能有2000个地球，而且这个数字肯定不止，翻一倍都少说了。

然后就是银河系之外了，一部分的研究认为，宇宙当中有2万亿个像银河系一样的星系，这么多星系当中，又有几乎无数的恒星，所以就按照每个大星系有2000个地球的比例来算，整个宇宙当中，就有4000万亿个地球。

虽然不是每个地球上都会产生生命，但这4000万亿这个数字也太庞大了，就是万亿分之一的机率，也得有4000个地球会形成生命，所以宇宙当中存在别的生命的机率，能有90%以上，甚至是更多。

【146、宇宙中有多少星系？大吃一惊】

怪罗科普2016-10-17

宇宙要比预想中的更大。根据哈勃太空望远镜的最新数据，天文学家估计，宇宙中至少有2万亿个星系，这比之前预计的1000-2000亿个星系多了数十倍。我们还没有看到绝大多数的这些星系，是因为它们非常小而暗淡，并且很遥远。

该研究的合著者之一、天体物理学家Christopher Conselice表示，这真是难以置信，宇宙中竟然还有超过90%的星系有待研究。

对于天文学而言，宇宙中有多少个星系是一个很根本的问题。人类对宇宙中的90%星系仍一无所知。或许下一代的太空望远镜能让人类看得更远，进一步探索宇宙，到时说不定还能发现一些奇特的天体。

此前，天文学家都是根据哈勃深空场的图像来估计星系的数量，然而，哈勃深空场所能覆盖的面积和浩瀚宇宙相比，实在太过于渺小了，这使得宇宙星系的数量被低估了。

为此，在这项新研究中，天文学家结合新的数学模型来计算其他尚未在望远镜中观测到的星系。其结果就是，宇宙至少有2万亿个星系。

哈勃超深场

向宇宙深处看得更远，也意味着能回溯时间看到宇宙遥远的过去，因为光需要很长时间才能穿越茫茫宇宙到达我们这里。

在这项研究过程中，天文学家还观测了130亿光年之外的宇宙。在130亿年前，那时的宇宙还非常年轻，经历宇宙大爆炸之后还不过10亿年。

天文学家发现，早期宇宙中的星系竟然比今天的还多，是目前宇宙星系数量的10倍多。那些遥远的星系都是非常小而昏暗的矮星系。

这项发现出于意料，这意味着随着宇宙的演化，必定是很多这样的矮星系合并在一起形成更大的星系，使得星系的数量不断减少。或许，还另有我们未知的宇宙演化机制。

【147、宇宙中最大结构在自转！“宇宙网”每小时转36万公里】

newtalk 2021-06-22

德国莱布尼茨天体物理研究所（Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam）透过史隆数位巡天调查（SDSS）数据，检查逾 17,000 根宇宙细丝，分析组成这些星系移动速度。

德国莱布尼茨天体物理研究所（Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam）当地时间14日发布「发现宇宙最大的自转」新闻稿，透过史隆数位巡天调查（SDSS）数据，检查逾17,000根宇宙细丝，分析组成这些星系移动速度，从这星系的移动中发现它们正围绕每个纤维的中心轴旋转，最速度快约每小时360,000公里。

研究所学者李伯斯金（ Noam Libeskind）表示，这使纤维状结构成为已知具角动量的最大物体，细丝与星系的形成和演化有密切相关，对自转也有影响力，经常调节星系及暗物质晕旋转的方向。

科学家说，从小行星到星系，宇宙物体基本上都绕著一个质量更大的物体旋转著，近期天文学家发现宇宙已知最大纤维状结构（宇宙网），似乎也绕著某个轴旋转。

这些纤维由引力相互束缚的超星系团壁组成，大多星系聚集在节点，透过少量气体与大量暗物质充斥的「线」，来延伸到别的节点，线外是无物存在的虚空（Void）。

【148、宇宙中最明亮的爆炸，超超新星能量达超新星的100倍！】

2021-03-15 天文举报

终于在十年后的今天，瑞典和日本的科学家已经找到了一种解释，解释了有史以来观测到最明亮超新星之一的SN2006gy中出现的特殊发射线。同时，还找到了超新星如何形成的解释。超超新星是宇宙中最明亮的爆炸，SN2006gy是研究最多的此类事件之一，但研究人员一直不确定其来源。斯德哥尔摩大学的天体物理学家现在与日本科学家一起：　

通过光谱线在超新星中发现了大量的铁，这些光谱线以前从未在超新星或其他天体中看到过。这为超新星的形成提供了新解释，斯德哥尔摩大学天文学系的安德斯·杰克斯特兰德(Anders Jerkstrand)说：没有人测试过将中性铁（即保留所有电子的铁）的光谱与SN 2006gy中不明发射线进行比较，因为铁通常是电离的(一个或多个电子被移除)。

研究人员尝试过，兴奋地看到一条线又一条线是如何排成一条又一条的，就像观测到的光谱一样。当它很快被证明需要非常大量的铁（至少是太阳质量的三分之一）时，事情变得更加令人兴奋。这直接排除了一些旧的假设，而是揭示了一个新假设。根据新模型，SN2006gy的前身是一颗双星，它由一颗与地球大小相同的白矮星和一颗与我们太阳系在近轨道上一样大的富氢大质量恒星组成。

当这颗富含氢气的恒星在演化后期点燃新燃料时，它的包层扩大了，这颗白矮星被困在包层中，盘旋向伴星的中心。当它到达中心时，这颗不稳定的白矮星爆炸了，一颗所谓的Ia型超新星诞生了。这颗超新星随后与喷出的外壳相撞，外壳在自旋过程中被抛出，这种巨大碰撞产生了SN2006gy的光。

一颗Ia型超新星似乎是SN200gy的幕后黑手，这一点颠覆了大多数研究人员的看法。白矮星可以与一颗大质量富氢恒星在近轨道上，并在落到中心时迅速爆炸，这为双星演化理论和白矮星爆炸的必要条件，提供了重要的新信息。超超新星的能量，通常是正常超新星的100倍，人们对这种能量的来源和这些瞬变恒星前身的性质知之甚少。

研究在这样一颗超新星SN2006gy的光谱中发现了中性铁线，并表明它们需要大量的铁(0.3太阳质量)以每秒1500公里的速度膨胀。通过对标准Ia型超新星撞击星周物质壳层的模拟，研究得到了与SN2006gy观测结果相匹配光曲线和晚期铁的主光谱。在这种情况下，父双星系统的共同包络演化，可以同步包络抛射和超新星爆发，并可以解释这些明亮的瞬变现象。

博科园｜研究/来自：斯德哥尔摩大学

参考期刊《科学》

【149、宇宙中最奇特的15个星系】

2019-10-28 科技日报

如果把广袤的宇宙看作是一个艺术空间，那么其中最灵动、最有创意的部分，一定是星系世界。宇宙中约有1000亿到2000亿个星系，我们身处的银河系如沧海一粟。

在银河系之外，有形状像水母的星系、像蝌蚪的星系、有吞噬其他星系的“食人族”星系；有的星系刚出生就接近死亡；而有的星系在中年还如花儿一般盛开。即便是我们现在“甜蜜的家”银河系，也曾是个“盗窃犯”，有过“至暗时刻”。

美国太空网在10月20日的报道中，为我们列出了其中最奇特的15个星系。这些各自美丽的星系，用自己的独特，装点了夜空的美丽。

像水母一样迷人的星系

水母可能是这个星球上最古老、最迷人的动物了，远在6.5亿年前它就出现在地球上，遍布世界各地的海域。水母身姿曼妙，宛若漂浮的花伞，是海洋世界里最美的舞者，令人迷醉。

当然，在浩瀚的宇宙中也有这样“尤物”：一个像水母一样在宇宙间游弋的星系ESO 137-001。它是一个璀璨的巨大星系，有一条巨大的尾巴，长达26万光年，这让它看起来像极了一个在无垠太空游弋的美丽水母。

ESO 137-001距我们地球约2.2亿光年，位于南三角座中，2014年由哈勃望远镜及钱德拉X射线天文台首次发现。

美国国家航空航天局（NASA）发布的合成照片显示：在明亮的星系圆盘下，年轻恒星流出的蓝色光芒似乎成了水母星系的长长触手，推动着星系在太空中游弋。背景和前景的点点星光，则让这个“水母”显得神秘美丽，彰显了宇宙的浩瀚以及时空的久远。

乌龙！“无暗物质”星系

2018年3月，《自然》杂志刊文称，科学家们借助哈勃太空望远镜，发现了一个显然缺乏暗物质的星系。

暗物质是一种神秘的物质，它与重力相互作用，但不与光相互作用。在目前的星系形成理论框架内，暗物质是导致气体坍缩形成恒星的基础，在大多数星系中，暗物质都是最主要的组成成分，没有暗物质的星系就如同“无源之水”、“无本之木”。因此，消息一“出炉”，就在物理学界引发热议。

一年后，加拿大天文学研究所（IAC）的研究人员通过对该星系进行完整而综合的观察，解决了这个谜团。发表于《皇家天文学会月报》的研究结果表明，这个星系与地球的距离比先前的计算更近（从6400万光年变为4200万光年）。基于这一新数据，研究人员计算得出，该星系的总质量约为之前估计的一半，但其恒星的质量仅为先前估计的四分之一，这意味着总质量很大一部分必须由暗物质组成。

事实证明，它就是一个非常普通的星系。

既年轻又即将死去的“僵尸”星系

茫茫宇宙，真是怪事频出，有的星系出生没多久，就好似已经行将就木，巨大的盘状星系MACS 2129-1就拥有如此悲惨的命运。

MACS 2129-1的旋转速度是银河系的两倍，但仍不如银河系活跃。哈勃太空望远镜对这一遥远星系的观测表明，它在大约100亿年间没有制造恒星，也就是说，在大爆炸后的几十亿年里，星系内就没有恒星形成，它因此成为一个所谓的“死亡星系”。这是人类第一次获得最早一批“死亡星系”的直接观测证据。

研究人员说，在宇宙历史的早期发现这样一个星系挑战了目前对星系形成和演化的认识。

这一发现之所以令人惊讶，是因为星系通常都是以某种方式从银河系般的盘状朝着今天我们所见的巨型椭圆星系演化的。通常的情况下是椭圆星系含有大批衰老恒星；而螺旋星系多含年轻的蓝星。

科学家们认为，这类星系是随着时间的推移与较小的星系合并而形成的，但MACS 2129-1内的恒星可能并不来自这种爆炸性合并，而是在原初星系的盘中形成。该发现发表于2017年出版的《自然》杂志，表明死亡星系的内部结构会随着星系年龄的增长以某种方式重新排列，但星系表面的形状并不会发生变化。

“食人族”星系：吞噬邻居让自己变大

好像“僵尸星系”还不够怪异似的，宇宙又制造出了一些更加怪异的“食人族星系”。宇宙间充满“食人族”星系。天文学家一直怀疑，像银河系这样的大质量星系之所以随着时间的推移变得如此之大，是因为吞噬了周围更小星系的恒星。

而2019年的一项研究指出，在100亿年间，银河系的邻居仙女星系也以“贪吃”而著称——它一直在吞噬比它更小的星系，其中就包括银河系的一个“姐妹”。再过45亿年，仙女星系和银河系将发生碰撞，届时，星系中的所有天体将来一次大清洗，不过目前尚不清楚，在这场浩大的宇宙之战中“鹿死谁手”。

当然，地球是无法见证这场鏖战了，因为太阳的温度不断升高，从现在起大约10亿到50亿年之间，地球上的生命将不复存在。

在太空游弋的“蝌蚪”星系

在距离地球三亿光年远的地方，有一只巨大的“蝌蚪”星系太空中遨游。这个蝌蚪星系极具艺术气韵，灵动、飘逸，浑身散发着神秘感，叫人迷恋不已。

据悉，这个蝌蚪星系长约100万光年，是银河系的10倍，其“尾巴”就长达50万光年，银河系在它面前只能自愧弗如。

蝌蚪星系奇怪的外观是怎么形成的呢！？

研究人员在2018年的《皇家天文学会月刊》上解释称，“罪魁祸首”是一次宇宙碰撞。两个盘状星系拉动一个较小的矮星系，使一部分恒星聚集在一端形成蝌蚪的“头部”；而其他恒星则排成长长的“尾巴”。不过，这种形状出现的时间有限。几十亿年后，这些星系将与附近的其他星系合并在一起，形成一个单一的星系。

最亮星系是“老饕”

星系之间通常“各自为政”、“井水不犯河水”，但如果靠得太近的话，就可能引发一些乱象，所谓“近之则不逊”。

2018年，科学家们借助位于智利的阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA），首次发现了宇宙间最明亮星系W2246-0526正在引力的作用下，蚕食至少三个邻近星系。研究人员称，可能正是如此疯狂的“狼吞虎咽”，助其荣膺“宇宙最亮星系”的称号。

虽然这个星系的体型和质量在宇宙中很一般，但其亮度却足以让一切黯然失色——约为太阳的350万亿倍。想象一下，350万亿颗太阳齐放光芒是一种什么样的耀眼景象！

此外，科学家们认为，W2246-0526中心存在一个质量约为太阳40亿倍的超大质量黑洞，在它强大引力作用下，大量物质不断聚拢并坠入其中。在这个极端的过程中，物质会被加热到上百万度，爆发出惊人闪光；而W2246-0526的疯狂进食，使快速消耗的物质得到不断补充，从而得以维持惊人亮度。研究人员推测，W2246-0526的这种状态可能已经维持了一段时间，预计还将持续数亿年。

至于这三个邻近星系最终是被完全吞噬，还是苟延残喘，这得看它们的造化。实际上，类似现象在宇宙中并不罕见。大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，我们的银河系也是这样一路拼杀，才坐上本星系群第二把交椅；而本星系群的老大—仙女座星系正向我们奔来，要把银河系吞并而后快。

当然，我们无需担心饿过头的W2246-0526 会来吃银河系，毕竟我们之间隔着124亿光年的距离。

步入死亡的“小熊”星系

“小熊”（Little Cub）星系的名字可能是迄今最可爱的。

据了解，“小熊”星系位于大熊座（Ursa Major）的里边，这也是其得名的由来。然而，自从宇宙大爆炸以来，这个矮星系就一直处于休眠状态，这意味着自137亿年前宇宙迅速膨胀（暴胀）后不久，其内部的分子可能就没有发生变化。

这颗矮行星的气体正被位于其周边的巨大星系NGC 3359吸食，而它们恰好是“小熊”星系成长、形成更多星体所必须的物质。

科学家们认为，“小熊”星系很好地展示了原始星系在宇宙大爆炸之后如何生存的情况；它还为人们提供了能够一窥宇宙早期阶段的突破性视角。

如花般盛开的星系

在太空的空白处，银河系ESO 381-12似乎正如花般盛开。这个星系距地球2.7亿光年，位于半人马座。它是像银河系这样的螺旋星系和一个椭圆形星系的混合体。

但是，使ESO 381-12真正令人觉得奇怪的是从星系体向外延伸的不规则、像花瓣一样的花朵。天文学家并不完全确定是什么原因导致了这些结构。他们认为，这种如花般的盛开可能是来自相对较新的星系碰撞产生的冲击波，而这种碰撞也为星系提供了形成恒星的新养料。

漂亮的风车星系

南风车星系“梅西尔83”（Messier 83）是一个大型螺旋状星系，它位于长蛇座，距离地球约1500万光年。它的外形类似银河系，但大小只有银河系一半。“梅西尔83”星系最早由法国天文学家尼古拉斯·路易斯·德·拉塞尔于18世纪中期发现。

“梅西尔83”星系有两个地方很怪。首先，它的中心似乎有一个双核–可能是两个超大质量黑洞将星系束缚在一起；或者可能是一个偏斜的恒星盘围绕一个中心黑洞运行产生的影响；其次，“梅西尔83”星系还是一个高产超新星的星系，在其星系内有着多达6个超新星爆发，以及另外300多个爆炸产生的残骸。这使“梅西尔83”在拥有超新星方面排名第二——星系NGC 6946拥有9个超新星爆发。

“害虫”星系

通常，当天文学家和太空机构研究人员发现一个天体时，会感到兴奋，开香槟庆祝，但现在科学家们却开始对一个“躲在”恒星HD 107146后面的“害虫星系”（Vermin Galaxy）感到厌烦。

在NASA公布的图像中，中央的绿色圆圈就是恒星HD 107146所在的位置，这是一颗年轻版的太阳，它也被原行星盘环绕，周围有黄色、橙色和红色等各种碎片；而图像右下方的那块光斑就是科学家所指的“害虫星系”。

研究人员表示，这个“害虫星系”将在2020年前被完全遮掩，到时它的星光将从原行星盘中穿过，届时，研究人员将能够借助星系发出的光，获得更多有关原行星盘的信息。

“明眸善睐”的星系

是不是感觉你正在被监视？螺旋星系IC 2163的盘面似乎正用一双巨大的眼睛注视着太空。这对双眼实际上是大量的恒星和尘埃流，它们由IC 2163（右）在另一个螺旋星系NGC 2207（左）上掠过时产生。很有意思的是，这两个星系最近刚刚相遇，就一见钟情般开始与对方“起舞”。

天文学家米歇尔·考夫曼在2016年发表的一份声明中说，这对“明亮双眸”仅持续了几千万年。而这几千万年对于星系的整个生命来说，不过是“眨眼之间”，因此发现一个这样的星系是一个独特的机会。

NGC 2207和 IC 2163星系位于距地球1.4亿光年外的大犬星群。在大约5亿年后，这两个星系将最终融合为一体，到时，如此绚丽的“化妆舞会”奇景将不复存在。

“心心相映”：拥有两个黑洞的星系

大多数星系中央都有一个超大质量黑洞，但宇宙间总有一些“特立独行者”——有些星系中央可能拥有两个黑洞。

其中一个不按牌理出牌的星系就是名为NGC 7674的星系，这是一个螺旋星系，其中心拥有一对相距仅一光年的黑洞，两个黑洞的总质量为太阳质量的3600万倍。这个星系距地球4亿英里，可能在与另一个星系碰撞合并的过程中像抢夺战利品一般，将另外一个星系的黑洞抢了过来。

科学家非常惊讶该双星超级黑洞的存在，因为以前从未发现如此靠近以及位于螺旋星系的成对黑洞。据《科学美国人》报道，这是迄今所知的第二个拥有双黑洞的星系。

第一个中央存在两个黑洞的星系是名为0402 + 379的超大质量星系，这个椭圆星系距离地球7.5亿光年远，中心存在两颗间距为24光年、质量为太阳150亿倍的超级黑洞。

“拒绝长大”的星系

星系必须蚕食其他星系才能生存，否则就会死亡。NGC 1277星系选择了后者。科学家们于2018年首次发现了这个星系，其距离地球仅2.4亿光年。大约一百亿年以来，其内部一直没有新恒星形成，这使其成为一个死星系。遍布其中的是一堆老朽恒星，生气全无。

尽管这个星系现在已经老态毕现，但遥想当年，它也曾有过意气风发的时刻。实际上，NGC 1277在很久之前也曾一片欣欣向荣，产星率高达当今银河系的1000倍。然而，随着恒星婴儿潮的戛然而止，NGC 1277逐渐走向衰亡，在过去100亿年的时间里基本没什么变化，就像一个无故事王国。

天文学家认为，NGC 1277之所以发育受阻是因为它的运动太快而无法在引力作用下吞噬其他星系。它以大约320万公里/小时的速度穿越太空。由于没有来自外星系的气体和尘埃，NGC 1277不再形成恒星。一些天文学家认为，大多数星系开始看起来像NGC 1277一样，只是后来相互合并才演化成螺旋形和其他形状。

NGC 1277星系由100万颗恒星组成，给了我们一个研究“局部”宇宙中“原始”星系的独特机会。

不远反近！朝我们来的星系

由于宇宙在不断膨胀，大多数星系都在远离我们，但浩渺星空，总有“特立独行者”。哈勃太空望远镜今年6月提供的最新照片显示，距离银河系约6000万光年的螺旋星系“梅西耶90”（Messier 90）正朝银河系呼啸而来。

哈勃望远镜团队发表声明称，“梅西耶90”是极少数朝着银河系移动的星系之一。由于“梅西耶90”发出的光线，他们能分辨出这一星系正朝我们靠近。

哈勃团队解释，当星系朝我们移动时，其发出的光线会被压缩。在可见光谱上，波长较短的光波呈蓝色，展示出一种名为“蓝移”的现象。研究人员看到了这一现象，这表明，“梅西耶90”正向我们靠拢。而几乎所有其他被观察到的星系都随着宇宙的膨胀而远离我们，它们的光线朝可见光谱的红色端延伸——显示出所谓的“红移”现象。

“梅西耶90”是处女座星系团的一部分，该星系团由1200多个星系组成。天文学家推测，“梅西耶90”之所以会出现“蓝移”现象，可能是由于该星团的质量大得令人难以置信，能将星团内其他星系加速到高速并将它们送到奇怪的轨道上。

哈勃望远镜团队在声明中表示，处女座星系团本身正远离我们，但这个星系团中的一些星系，包括“梅西耶90”，其移动速度比整个星系团的移动速度更慢，因此从地球的角度观察，我们看到这个星系正朝我们移动；而同一星系团中的其他星系似乎正以高速远离。

银河系也曾是个“盗窃犯”

银河系是我们的家园，但这并不意味着它就不怪异。事实证明，银河系一直在“偷吃”邻近星系。

天文学家在2019年10月发表于《皇家天文学会月刊》上的新研究指出，他们发现，银河系从邻近的大麦哲伦星系（LMC）星系中盗走了四个超微弱的矮星系和另外两个分别名为“卡瑞娜”（Carina）和“福纳克斯”（Fornax）的矮星系。而所有这一切都是由于两个星系之间的持续合并而发生的。

LMC距离地球约16.3万光年，包含大约300亿颗恒星。新研究发现，这六个星系原本是LMC的早期组成部分。但银河系是一个更大的星系，具有更强的引力，使它们脱离了LMC。

但是，这一“偷盗案“发生的时间并不是很遥远——小星系大约在10亿年前进入银河系，就宇宙138亿年的寿命而言，这只是一小段历史。

浩瀚的宇宙，蕴藏着无数的奥秘，还有多少是我们未曾理解的呢？科学家们寄希望于詹姆斯-韦伯太空望远镜等探测设备，为我们揭开笼罩在宇宙头上的“面纱”。

【150、宇宙最大天体？这个新发现的巨大星系团质量为1000万亿个太阳】

2018-04-26

至少14个星系挤在一个直径仅约银河系4倍的区域？近日，天文学家发现了一个巨型原星系团，其现在的质量相当于1000万亿个太阳。

这不仅是人类首次观测到巨大星系团的诞生，这一星系团还正在形成如今宇宙中最庞大的结构之一。

据《每日科学》网站25日报道，天文学家发现的这个新生的星系团——原星系团（protocluster），距离地球124亿光年，如今看到的光线是在宇宙大爆炸14亿年后传向地球的。

其中最惊人的是，它由至少14个星系构成，而整体直径仅为银河系的4倍。据估算，这一星系团已经“吞噬”了数百个星系，如今的质量相当于1000万亿个太阳。这也意味着它可能是宇宙中最庞大的结构。

该研究发表在今天（26日）的《自然》杂志上。

这一发现在天文学界造成了多大的轰动？

据英国广播公司（BBC）今天（26日）报道，德克萨斯大学奥斯汀分校研究人员难掩对这一发现的激动之情，评论道：“发现两个星系聚在一起就已经很不寻常了，和“普通星系”相比，这两个星系都会很特别且罕见，它们形成恒星的速度要比银河系快几百甚至几千倍。而发现14个星爆星系（starburst galaxy）组成的星系团，还是闻所未闻的。”（观察者网注：天文学家将形成恒星速率比大多数的星系都要高出许多的星系称作“星爆星系”。）

《每日科学》介绍称，该星系团里的星系以惊人的速度形成恒星，从银河系速度的50倍到1000倍不等。这比单个星系高得多的速度，表明星系团里的星系在互相影响，且正在往形成一个巨型星系团发展。报道解释道，星系团是如今宇宙中由引力维系的最大结构，包含成百上千的星系。随着引力吸收越来越多的物质，星系团将逐渐变大。

那这个高速生成恒星的星系团这到底有多拥挤呢？BBC采访了联合作者阿克塞尔·魏斯，他打了个比方——其密度相当于把太阳系八大行星都置于地球和月球之间的轨道。

论文作者、耶鲁大学在读博士生蒂姆·米勒解释称，天文学家预测，这个星系团应该和后发星系团（Coma Cluster）差不多大。

至于后发星系团有多大？魏斯称，后发星系团是目前所知的整个近域宇宙（local universe）中最庞大的结构之一。

BBC报道援引米勒的说法称：“我们刚发现它的时候，只是一个亮点”。“我们知道这个发现是激动人心的，但没想到这么壮观。”

论文联合作者、纽约Flatiron研究院计算天体物理学中心副研究员克里斯·海沃德表示：“和以往相比，我们发现的似乎是一个正在形成过程中的星系团，这是我们对星系团的了解中缺失的一环。”

另一论文联合作者、加拿大达尔豪斯大学天理物理学教授斯科特·查普曼说，为何这一星系团这么大、形成得这么快“依然是个谜”。“正如你所能预料的，它不是通过数十亿年时间逐渐形成的。”

研究人员首先利用南极望远镜和赫歇尔天文台发现了这一星系团。同时，在智利使用阿塔卡大型毫米/亚毫米天文望远镜的研究，也提供了更多惊喜。“突然之间，出现了3个星系，”查普曼说，“我们发现的星系数量一下子就从3个变成14个。很明显，这是一次非常有趣的巨型结构行成过程，而非昙花一现”。

天文学家已经开发出一个数字模型，预测在接下来的10亿年中，该星系团将如何发展——14个星系将合并成一个巨大的椭圆星系，周围环绕着星系、恒星和尘埃。

模拟星系团随时间产生的变化

“周围环境的一些特殊因素导致星系团形成恒星的速度比其他单个星系快得多，”海沃德说，一种可能的解释是，邻近星系的引力作用压缩了星系内的气体，触发了恒星的行成。

通过对原星系团的研究，可以更加了解如今的宇宙中存在的星系团，包括如何形成与演化。例如，在现在的星系团的边缘充满甚至超1百万度的气体。虽然科学家还无法确认这些气体从何而来，但原星系团的发现或许可以提供线索：在星系团形成过程中，大量新生恒星可能会向星系间的间隙喷出炽热的气体。这些气体的密度不够足以形成恒星，而是徘徊在星系团中。

查普曼说，更多对原星系团的研究正在进行，并且已经又通过南极望远镜发现了2个没有那么壮观的原星系团。威斯康星大学麦迪逊分校博士艾米·巴杰尔则称发现这一巨型原星系团为“里程碑式的”。“找到如今的星系团的‘祖先’，对于研究这一结构在宇宙中如何形成及发展非常重要。”

【151、宇宙最诡异十八个天体合集索伦之眼注视宇宙】

2015-10-28 科技讯

宇宙中有许许多多诡异的天体，它们的存在渲染了宇宙神秘气息，今天，我们就来揭开这层神秘的面纱，来看看宇宙的真面目吧。

1、会“隐藏”的星系。你能想象得到这是一张星系的图片吗？赛格瑞1星系是银河系的邻居，其中含有大量的暗物质，相对含有恒星数量较少，使它成为已知最昏暗的星系之一。这张“斯隆数字巡天”望远镜照片显示赛格瑞1星系的明亮程度，图中斑点轮廓的是星系内的恒星。其它一些恒星则处于星系前景或者背景区域之中。

2、百万瓦特恒星。蜘蛛星云中R136a1恒星的亮度接近太阳的900万倍，它是一颗超重恒星，质量是太阳的250倍，超出天文学家之前的预测。

3、超速恒星。超速恒星HE 0437-5439(图片中心的明亮恒星)可喷射穿过太空，速度达到850公里/秒，这张照片是由哈勃望远镜拍摄的。这颗恒星可能飞速进入银河系后不幸与星系中心的巨大黑洞相遇。

4、巨大星系。IC 1101星系的直径接近600万光年，它的体积非常巨大，足以容纳数千个银河系。这个晶体透镜形状的星系位于拥塞的艾贝尔2029星系团中心(图片右侧)，距离地球10亿光年。充满炽热气体的艾贝尔2029星系团释放发光X射线，它包含着质量相当于100万亿颗太阳的暗物质，这个星系团可容纳上千个星系。这些星系的碰撞合并可解释为什么IC 1101星系如此巨大。

5、大胃王恒星。VY大犬座恒星距离地球5000光年，被认为是一颗红色特超巨星，如果是这样，它将完全能吞并80亿颗太阳，直径接近30亿公里。然而，一些科学家猜测它仅是一颗红色超巨星，直径为10亿公里。哈勃望远镜拍摄的这张合成照片呈现出该恒星喷射的气体弧。

6、肿胀行星。TrES-4，距离地球1500光年，是现已探测最大的行星。它位于图像右侧，其直径是木星(图像左侧)的两倍，但质量仅是木星的88%。

7、霜冻回飞棒云翳。回飞棒云翳距离地球5000光年，温度仅有1开氏度，它比宇宙微波背景辐射的温度(2.7开氏度)更低。回飞棒云翳的温度为什么会这样低呢？该云翳膨胀迅速，积极地冷却云翳中的气体，其原理与空调装置冷却液的降温效果相似。在过去的1500年间，回飞棒云翳中心区域的一颗恒星释放相当太阳质量 1.5倍的物质进入太空。

8、超级伽马射线暴。图中描绘的伽马射线暴产生的相对论性粒子喷射流可加热至1万亿摄氏度，其亮度可达到太阳的1018倍。这些超高能量辐射线闪光标志着黑洞诞生或者超大中子星碰撞事件的发生。、超脱出地球之外，便是茫茫无尽的宇宙深处。在远离太阳系，乃至银河系，更遥远的地方还有着各种各样让人觉得非常诡异的星系存在。在那些现有人到达的寂寞星系里，一些恐怖的事情时刻都在发生。

9、科学家发现一颗叫做TrES-2b的系外行星，它被称为迄今观测到的最黑暗行星，其表面一片漆黑，几乎不反射任何光线，甚至比煤炭还要黑。这颗行星的表面被恒星烘烤着，温度可达到980摄氏度。它的运行轨道与恒星非常近，其潮汐引力被锁定，意味着这颗行星的一侧将始终处于漆黑之中。

10、让人感到恐惧的僵尸在肢体分解之后仍能死而复生，天文学家在天文观测中也发现了一颗“僵尸行星”。二十年前，天文学家使用哈勃太空望远镜的观测数据发现一颗系外行星环绕主恒星运行，在进行深入观测时，一些天文学家并未找到这颗系外行星，并宣称它已“死亡”。但在2009年，天文学家使用钱德拉望远镜观测到这颗曾经死亡的系外行星TMR-1C又再度复活过来。将它称为“僵尸行星”有些言之为过，实际上它仅是隐藏了起来。

11、当这颗行星系外行星HD 209458b近距离盘旋接近其恒星时，强大的恒星风撕碎其大气层，形成彗星状的尾部。

12、在宇宙中也存在着“孤独者”系外行星，它们由于质量太小，在遥远的太空轨道运行，从而使天文学家通过常规望远镜很难进行探测。然而有时天文学家将非常幸运，能够发现罕见的太阳系外“孤独者”。它们是“超级地球”，能够距离很远地正常环绕主恒星运行，且很难被观测到。但是基于广义相对论，当从地球角度进行观测时，十倍地球质量的天体能够扭曲时空，从而足以聚焦主恒星光线。该现象被称为“微透镜事件”，虽然非常罕见，但仍可通过先进的探测器观测到这种微小岩石世界。

13、在同一个恒星系统中，一颗非常遥远的系外行星在另一颗恒星的潮汐引力威胁，从而导致它途经主恒星时会出现缓慢和加速现象。这是一种罕见的天文现象，这颗系外行星距离地球650光年，环绕一颗叫做Kepler-19的类太阳恒星运行，该行星被称为Kepler-19b，它拥有一个非常奇特的轨道，有时会加速，在其9分钟轨道周期中快5分钟，有时会减速，轨道周期慢5分钟。

14、人们想到北落师门B行星具有恐怖一面的仅是它的灰尘云看上去颇似“索伦之眼”，索伦之眼在科幻电影《魔戒三部曲》中充满着可怕的魔幻力量。但事实上这颗行星的神秘之处远不止于此。

15、天文学家发现一颗行星拥有永久的“融化面孔”—— CoRoT-2a，这颗行星遭受主恒星强烈X射线轰击，每秒蒸发500万吨物质。如果人类在这颗行星上将接受扭曲令人恐惧的死亡。

16、斯皮策太空望远镜最新观测到一颗系外行星，在其大气层中发现神秘的“热点”，这颗系外行星大气层中最炽热的部分并不是朝向恒星的一侧，而是在日出和日落的阴暗一侧，温度可高达1000摄氏度，炽热程度超过熔岩。科学家从理论上认为这个超级热点是由于恒星释放超快速风流像喷灯一样掠过行星所致，产生的冲击热流可加热大气层。因此，如果你是这颗行星上的外星人，将会像吸血鬼暴露在阳光下一样快速燃烧消失。

17、科学家认为近距离环绕主恒星的“热木星”将出现主恒星洪水般的等离子释放到行星大气层中，从而呈现出可怕的极光现象。在一颗全球性遍布磁场的系外行星上，其极光亮度将是地球极光的100-1000倍，就像整个行星上空遍布出现舞动的幽灵和鬼魂。

18、天文学家观测发现系外行星HD 209458b拥有独特的气候，其表面刮着令人恐惧的大风，估计风速可达到6200英里每小时。

【152、远古星系内，恒星或经历了“生死时速”】

2020-11-23 科技日报

大多数星系都形成于宇宙早期，我们的银河系也不例外。科学家推测，银河系可能是在宇宙早期由几个矮星系碰撞形成的，这些矮星系形成于130亿年前。因此，对于这些宇宙早期星系的研究，可帮助我们更好地了解银河系的形成与演化。

10月27日，据国外媒体报道，一个国际研究小组利用阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）研究了118个遥远的星系，发现其中大约20%的星系中恒星发出的紫外线被尘埃所遮蔽，这就意味着，这些星系中包含着大量的尘埃和重元素，这一发现远远超出了此前的预期。

为何会有此现象？这些星系中的尘埃和重元素来自哪？此次发现是否意味着传统理论需要改写？带着这些问题，记者采访了相关专家。

代代相传的恒星“遗物”

科学家认为，宇宙早期星系中缺乏大量尘埃和重元素。为何有此推测？这要从它们的“身世”说起。

“大爆炸之后宇宙中包含的元素主要是氢、氦以及少量的锂元素。我们今天看到的各种更重的元素，主要是恒星演化和死亡的过程中产生并释放到星际空间的。”中国科学院国家天文台副研究员王岚向记者表示。

第一代恒星死亡后，其生成的重元素散落在星际空间，在这其中诞生的下一代恒星便包含着这些重元素，并继续生成新的重元素，就这么一代代传递下去，宇宙中的重元素也随着时间的推移而不断增加。

而恒星的诞生，并非是“匀速”的。上海交通大学物理与天文学院副研究员刘成则表示，此前观测表明，在宇宙早期，物质密度涨落较小，也缺乏恒星形成必需的冷气体。随着时间的推移，在引力作用下，暗物质逐渐成团，冷气体也随之聚集起来，才为恒星和星系的形成提供了条件，星系之间的相互碰撞也促使恒星形成率越来越高，并在宇宙大爆炸后约30亿年的时候达到峰值。“这一时期也被称为‘宇宙正午’（cosmic noon），宇宙中一半左右的恒星和星系都是在这段时间内形成的。”刘成则说。

恒星的爆发式增长的确会带来大量尘埃和重元素。但在此之前，并没有足够的时间以及物质基础形成如此多的大质量恒星，因此科学家推测宇宙早期星系中并不包含大量尘埃以及重元素。

“此前，天文学家也在高红移星系中发现过大量尘埃，不过这种例子极其罕见。而此次研究却发现了大量的此类星系，进一步明确了大量尘埃和重元素可能在高红移星系中存在。”刘成则补充道。

质量越大的恒星寿命越短

“事实上，这在当今宇宙中并不常见。”中国科学院紫金山天文台助理研究员高扬表示，此次研究结果揭示了宇宙早期星系中，恒星或经历了在短期内快速生成及死亡的“生死时速”。

高扬介绍说，在宇宙早期，由于尘埃比较少，辐射压比较强，恒星本身需要更大的质量来抵抗辐射压，所以在此时期诞生的恒星其实更趋向于大质量恒星。

在此前的一些研究中，科学家模拟出的第一代恒星就可能拥有巨大的质量，大约在一百倍太阳质量以上，质量相对较小的第一代恒星甚至有可能成群形成。然而，受限于设备水平以及数据支撑，这些仍然仅限于理论模型预测，缺乏实际的观测证据。

如果宇宙早期真的可以形成大质量恒星，它们是否“心甘情愿”死亡，给星系带来大量尘埃和重元素？

“事实上，恒星的寿命主要取决于质量。质量越大的恒星，寿命越短，甚至有的大质量恒星，会在诞生后几百万年内死亡。”高扬表示，几百万年的时间听起来虽然不短，但与宇宙约138亿年的历史相比，如弹指一挥间。

因此，宇宙早期星系的演化速度可能比我们预想的要快得多。如果此次研究结果能够得以证实，对于研究宇宙早期星系的形成与演化具有重要意义。

王岚表示，星系的形成和演化是一个非常复杂的过程，这一研究领域一直在发展，理论模型也在不断完善。此次研究结果是否能够推动星系演化模型的改进，还需要更多的观测数据来支撑。

研究人员也表示，为了更多地了解这些遥远的星系，未来希望能够通过ALMA对单个星系进行更长时间的观测，来确定这些尘埃在星系中的确切位置以及气体是如何运动的；除此之外，还要把这些包含大量尘埃和重元素的星系与其他距离大致相同的星系进行比较，来找出它们是否具有某些特殊之处。

【153、在宇宙最大系统中，发现热气体晃动，前所未见！】

2021-03-05 天文举报

欧空局XMM-牛顿X射线天文台发现了一个星系团内的热气晃动，这是一种前所未见的行为，可能是由动荡的合并事件而推动造成。星系团是宇宙中最大的系统，它们通过引力联系在一起。星系团通常包含数十万个星系和大量被称为等离子体的热气体，等离子体的温度达到5000万摄氏度左右，在X射线波段闪耀着明亮的光芒，目前对这种等离子体是如何运动的还知之甚少。

但探索它的运动可能是理解星系团如何形成、演化和行为的关键。这项新研究的主要作者、马克斯·普朗克地外物理研究所的杰里米·桑德斯说：我们选择了两个银河系附近大质量、明亮和观测良好的星系团，其中之一就是英仙座星系团，并首次绘制了星系团等离子体是如何移动的，无论它是向我们移动还是远离，还包括速度等重要特征。

研究在很大一片天空上做到了这一点：英仙座的面积大约相当于两个满月大小，昏迷时有四个满月大小。研究人员表示真的需要XMM-牛顿来做这件事，因为用任何其他航天器覆盖这么大的区域都非常困难。Jeremy和同事们发现了英仙座星系团内等离子体流动、飞溅和晃动的直接迹象。

英仙座星系团是宇宙中已知最大质量的系统之一，也是天空中X射线最亮的星系团。虽然理论上已经预测到了这种运动，但在宇宙中从来没有见过这种运动。通过观察等离子体如何在星团内移动的模拟，研究人员随后探索了是什么导致了晃动。发现，这很可能是由于较小星系团与主星系团本身碰撞合并造成的。这些事件的能量足以扰乱英仙座的引力场，并启动一场将持续数百万年的晃动运动，然后才会稳定下来。

英仙座以一个主星团和几个较小的子结构为特征，与英仙座不同的是，彗星团不包含晃动的等离子体，相反，它似乎是一个由两个正在慢慢合并在一起的主要子星团组成的巨大星团。彗星团包含两个大质量的中心星系，而不是一个星系团（通常的单一庞然大物），而且不同区域似乎含有运动方式不同的物质。这表明彗星团内有多个物质流还没有聚集在一起形成一个连贯的‘斑点’，就像我们在英仙座上看到的那样。

这一发现是由一种应用于XMM-牛顿欧洲光子成像相机(EPIC)的新校准技术实现。这一巧妙方法涉及挖掘20年的档案史诗数据，将相机速度测量的精度提高了3.5倍以上，将XMM-牛顿的能力提高到了一个新水平。荷兰诺德维克的欧洲空间研究与技术中心的欧空局研究员，该研究的合著者西罗·平托(Ciro Pinto)说：XMM-牛顿欧洲光子成像相机有一个仪器背景信号，即所谓的‘荧光线’。

它们总是存在于数据中，有时可能会很烦人，因为它们通常不是研究人员要找的。所以决定使用这些‘荧光线’来比较和排列过去20年的史诗数据，以便更好地确定相机的行为，然后用它来校正任何仪器变化或效果，这项技术使得更准确地绘制星系团中的气体成为可能。研究人员使用背景线来识别和消除观测之间的个体差异，然后消除20年来史诗般的数据，挖掘所识别和标记的任何更微妙的仪器效应。

XMM-牛顿欧洲光子成像相机由三台CCD相机组成，旨在捕获低能和高能X射线，是XMM-牛顿号上的三台先进仪器之一。自1999年发射以来，探索动态X射线天空的XMM-牛顿是欧洲有史以来建造最大的科学卫星，并搭载了一些有史以来开发的最强大望远镜。欧空局XMM-牛顿项目科学家诺伯特·沙特尔(Norbert Schartel)说：这种校准技术突出了EPIC相机新发现的能力。

高能天体物理通常需要比较宇宙中不同地点的X射线数据，从等离子体到黑洞，因此将仪器效应降至最低的能力是关键。通过利用过去XMM-牛顿的观测来完善未来观测，这项新技术可能会为新研究和发现打开鼓舞人心的机会。虽然覆盖如此大片的天空，在很大程度上超出了望远镜的能力，在2031年欧空局高级高能天体物理望远镜(雅典娜)发射之前，这些XMM-牛顿观测也将保持无与伦比的地位。

博科园｜研究/来自：欧洲航天局

参考期刊《天文学与天体物理学》

【154、早期宇宙中庞大发光气泡是中心星系所驱动】

2011年08月24日天文科普网

[导读]欧洲南方天文台（ESO）观测首次显示，庞大的“莱曼—α气泡”——最大的单个天体之一，一定是被深埋其中的星系所驱动的。

欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（VLT）以其揭示了早期宇宙中罕见的庞大发光氢云的能量来源。观测首次显示，庞大的“莱曼—α气泡”——最大的单个天体之一，一定是深埋其中的星系驱动的。研究报告将刊登在2011.8.18出版的《自然》期刊上。

早期宇宙中庞大发光气泡是中心星系所驱动

VLT的FORS仪拍摄的遥远莱曼—α气泡，由于红移高达3.1，远紫外光变成了绿光：一个天文学家团队借助ESO的VLT，研究了一个不寻常的天体——“莱曼—α气泡”。这种罕见的庞大而非常明亮的天体，通常在早期宇宙中物质密度很大的区域出现，团队发现其中之一的光是极化的。在我们日常生活中，偏振光用来在影院中创建立体电影效果。这是我们首次在莱曼—α气泡中发现偏振光现象，这可以帮助我们解开它们的发光之谜。

报告首席作者、法国图卢兹大学的马修海耶斯（Matthew Hayes）解释说：“我们首次发现了这种神秘天体的散射内部明亮星系的光，这不同于它们自身的发光。”

莱曼—α气泡（LAB）是宇宙中最大的单个天体之一：这种庞大的氢云直径可达十几万光年（比银河系直径更大些），并可与最亮的星系争辉。这些天体都在遥远的距离上，也就是说它们存在于宇宙仅有几十亿岁的时代，对我们了解早期宇宙中星系如何形成和演化而言，它们相对重要。但是这些天体强烈光芒的能量来源，以及气泡的确切属性，我们仍不清楚。

早期宇宙中庞大发光气泡是中心星系所驱动

本文莱曼—α气泡在天空的定位，它位于水瓶座

团队研究这些气泡中最先发现也是最亮的一个——LAB-1，它发现于2000年，离我们远达115亿光年（红移达3.1）。它的直径约为30万光年，是已知最大的LAB泡，内部含有数个原始星系，其中之一还是活动星系。

现有多个互相竞争的假说，对LAB现象做出解释。其中一种假说认为，由于LAB的巨大质量，冷气体受引力作用落向中央，受到加热而发光（所有气体云收缩都会变热）；另一种则认为它们被内部的明亮天体激发而发光，内部的源可以是正在大量形成恒星的星系，也可以是吞噬物质的黑洞。新观测显示，LAB-1中潜伏着星系，而气体下落的加热效应则不明显。

团队通过测量LAB-1泡的光是否偏振来检验两个假说。天文学家通过研究光的偏振可以知道这些光是如何形成的，或光到达地球前经历了什么。如果它们被散射和反射，就会变成偏振光，这种微妙的变化可以被精密光谱仪检测到。当然，要测量如此遥远的莱曼—α气泡的偏振光，是一项高难度的工作。

报告合作者、美国明尼苏达大学的Claudia Scarlata（女）补充道：“这些观测必须借助VLT和它的中精度光谱仪（FORS）。我们明确需要两个条件：口径超过8米的巨型望远镜，用于收集足够的光线；能测量偏振程度的照相设备。全球的大部分望远镜都不能同时满足这些条件。”

甚大望远镜跟踪拍摄LAB-1泡达15个小时，最终发现气泡中心的光是非偏振的，而围绕中心的环状区域，光是偏振的。假如气体仅仅是简单地落向中心，这种效应几乎不可能产生；但如果光来源于深嵌其中的星系，并被泡中的气体散射，就是可能的。

现在，天文学家计划观测更多的类似天体，以确认在LAB-1泡中发现的效应，是否在更多天体中存在。

【155、这不是好消息！4.2光年外疑似出现地外文明，朝着地球方向前进】

2021-04-15 权威科技控

前段时间，科学家们对于银河系中的宜居带，提出了一个有趣的猜想：太阳系诞生生命，并不是因为太阳系所在的位置是银河系中的最佳位置，而是一种幸运和巧合罢了，而银河系中真正的宜居带，事实上在银河系的外侧。

同时，研究者也指出，在地球的周围，可能早有外星文明存在了，而且从距离上来看，它们距离我们并不会太遥远。特别是前段时间，当比邻星系统传来神秘信号的时候，很多人都认为，或许4.2光年外，就有外星文明存在。

比邻星系统传来神秘信号

比邻星系统在哪里呢？相信很多朋友都看过国产科幻电影的巅峰之作——《流浪地球》，而在这个故事的设定中，人类带着地球一起，希望离开太阳系，去往距离我们最近的恒星系统，这个恒星系统，就是4.2光年之外的比邻星。

说起来，比邻星还在另一个科幻作品中出现过，它同时也是刘慈欣小说《三体》中半人马座阿尔法星中的一员，这是一个三合星系统，也就是说，小说中三体人看到的天空中出现的三颗太阳之一，就是距离我们最近的红矮星——比邻星。

有趣的是，在比邻星系统中，还存在着一颗处于宜居带的恒星——比邻星b，多年来，有关于比邻星b上的气候环境，到底支不支持生命诞生，对于很多研究者来说，一直争论不休，不过，前段时间伴随着一段神秘的无线电信号被接收到，很多研究者都沉默了。

因为这段来自于比邻星系统中的无线电信号，它是无法在自然环境中产生的，至少人们目前对于宇宙中自然现象的了解，是无法产生此频率的窄频无线电信号的。

这就提出了一个有趣的可能性：在比邻星系统中，可能存在着外星文明，而且这个外星文明的文明程度，至少和人类目前是一样的。

为何这么说呢？因为这个频率的无线电信号，在地球上一般都与卫星发射、飞船升空等有关，也就是说，自从1957年苏联成功发射了第一颗人造卫星后，每次人类的太空探测活动，都会发射出类似的无线电信号。

这也意味着，如果比邻星系统中真的存在着文明，那么，他们大约有三种可能性：第一种，他们的文明程度是落后于人类文明的，也就是说，他们可能刚刚研发出第一颗人造天体，所以在发射的过程中，产生了类似的无线电信号，被人类接收到。

第二种可能性：他们的文明程度和人类目前的科技水平一致，人类无法离开母星，他们也是如此，但是他们也和人类一样，对于宇宙充满了好奇，也在进行各种探测活动。

第三种可能性：他们的文明程度超过人类文明了，既然这个信号可能与飞船发射有关，那么，还有一种细思极恐的可能性是，比邻星系统中的外星文明，或许和《三体》中的三体文明一样，发现地球后，正在乘坐着飞船朝着地球前进。

会有文明正在赶来地球吗？

说起来，真正可怕的并不是外星文明正在赶来地球，而是有可能他们早就已经发现地球，并且到访过地球了，而人类却一无所知。

为何这么说呢？在很多考古发掘中，比方说在一些远古壁画上面，都会出现一些类似于UFO、外星人的形象，同时，到了现代，有关于UFO的目击事件也是非常多的，包括美国官方也承认，的确存在着UFO。

说起来，虽然UFO并不意味着100%和外星文明有关，但是，却有一种可能性是，UFO有可能是外星文明的飞行器，再加上的确存在着很多UFO的未解之谜，这也说明，外星人已经到访过地球的可能性是极大的。

自然，如果宇宙中外星文明是普遍存在的，地球早就已经被外星文明锁定，并且如今也有外星文明正在赶往地球的路上，也就没有什么奇怪的了。

那么，假设未来有一天，科幻片中的场景变成现实，地球的天空中，真的出现了巨大的外星人飞船舰队，当外星人大规模进军地球的时候，我们又该怎么办呢？

如果外星人攻打地球，我们该怎么办？

虽然看起来这个问题似乎并没有什么价值，毕竟截止到目前为止，人类就连外星微生物都没有发现，更别说不确定到底存不存在的外星文明了，但是，由于目前的科学技术发展，让研究者们普遍相信，宇宙中真的存在外星文明，这也意味着，或许未来有一天，科幻片中外星人大举进攻地球的场面，可能会变成现实。

有研究者认为，既然外星人可以到访地球，或者是对地球展开进攻，那么，也就意味着，这个外星文明的科学技术，对于人类来说，是完全碾压的存在，毕竟现阶段的人类，想要飞出地球都很困难，更别说离开母星系，去往其它的恒星系统了。

而外星人既然可以来到地球，就说明他们已经具备了在宇宙中，或者是至少在银河系中来去自如的能力，对于人类来说，是没有任何能力和他们抗衡的。

所以，人类要做的，就是尽可能地满足外星文明的要求，以此来避免文明被外星文明毁灭掉，希望外星文明可以继续留给人类文明一定的发展空间。

不过，对于外星文明来说，或许他们并不会“养虎为患”，毕竟如果任由人类文明发展下去，未来假设人类文明有机会实现了等级飞跃，那么，对于外星文明来说，也就等于将自己陷入到危险之中，所以，假设外星人攻打地球，那么，人类文明基本上也就是彻底毁灭了，很难再有翻身的可能性，你认为呢？

【156、这个星系诞生在宇宙大爆炸的4亿年后，质量约10亿个太阳】

2017-01-12 三丰

随着人类科技的不断进步，对宇宙的探索从地球、月球、邻近行星、再到太阳、整个太阳系，之后延伸到了整个银河系而后又到了现在银河系之外的各个星系星云。美国宇航局与欧洲空间局合作的哈勃太空望远镜最近又突破了可观测到的最遥远星系距离。

天文学家们表示每一次观测更遥远的宇宙空间的时候，就可以从事实上追溯更早的过去甚至宇宙形成之初与之一其诞生的星系等。就科学家们表示哈勃太空望远镜现在已经发现的最遥远星系距离是134亿年前，编号为GN-z11的超级亮度幼年星系，最让人值得兴奋的是这个星系诞生在宇宙大爆炸后的4亿年后，也就是说它的年龄已经有了137亿岁了。

根据科学家们的进一步研究，通过光谱分析仪器确认了它的红移高达11.1，而且这个星系的距离比我们之前预想到的还要再远得多。这个星系的质量已经达到了十亿个太阳左右的质量。这个星系的发现是追溯宇宙历史上取得了一个里程碑意义上的进步，天文学家们表示这个发现已经超过了他们对哈勃望远镜的预期，这个已经逼近了宇宙中的第一代星系。哈勃望远镜自建成之日便从未辜负人们对它给予的厚望，它努力的大打破了地面上望远镜保持了数年的各类观测距离记录。

科学家们通过哈勃望远镜观测到的这个星系仅仅在第一代恒星诞生之后的二到三亿年之后就增长到如今的质量是令人惊讶的，我们可以想象得到它的成长速度一定很快而且又兼具高速度制造恒星才能有进入的这个十亿个左右太阳质量的星系。了解宇宙大爆炸形成之初的原始宇宙将不再是纸上谈兵！

《科学家发现最遥远的星系，人类竟然看到了134亿年前的过去！》

2016-03-04 由三体迷發表于科学

关于宇宙，存在一个特别有意思的事实——我们看得越远，我们就看得越远！这里的第一个“远”指的是空间上的远，第二个“远”则指时间上的远，这或许正是空间与时间相依而存的一个表现。天文学家们也正是利用这点来研究我们宇宙的过去，只要我们向太空越深处张望，我们就能看到宇宙越遥远的过去！

最近，天文学家宣称他们观测到了有史以来所观测到的最遥远的星系，他们将哈勃太空望远镜的功能发挥到了极致，确定了这个星系距离我们134亿光年，这成为了我们在宇宙中发现的最古老和最遥远的星系。这是到底是一个什么概念？我们已知的宇宙也不过138亿年的历史，也就是说，我们所看到的这个星系的光是在宇宙大爆炸4亿年后从该星系出发，在茫茫宇宙中旅行了134亿年才被我们捕获的，真是不可思议！

这个星系被命名为GN-z11，天文学家们利用了哈勃红移的现象对其距离进行计算。哈勃红移并不神秘，实际上就是在宇宙尺度上因宇宙膨胀而产生的光的多普勒效应。早先的一个被命名为EGSY8p7的星系，其红移为8.68，创造了历史记录，而GN-z11的红移为11.1，轻松破了原先的记录。PS:天体的红移越大，它离得我们就越远。

本次研究团队的成员之一，美国耶鲁大学的Pascal Oesch博士兴奋地说：“我们在时间上往回跨了一大步，这已经超出了我们对哈勃望远镜寄予的期望！”我们竟然看到了宇宙138亿年前的样子，那时宇宙的年龄也就只有现在宇宙的年龄的3%，这不得不说是一件振奋人心的事儿！科学家估测，年轻的GN-z11的大小只有我们银河系的4%，但是成长极快，它孕育新生恒星的速度高达我们星系的20倍。

这项惊人的发现已经通过《天体物理杂志》发布，并提出了一系列的问题，因为按照我们现有的宇宙演化的理论，这样大小的星系是不应该存在于如此长久的过去的。因此，这个发现也表明了人类对宇宙早期的了解是相当有限的。

有意思的是，科学家们对于如此惊人的发现原本是寄希望于哈勃的继任者韦伯的，但哈勃却出乎意料地将科学家们的研究范围提升到了这样一个高度。今年是哈勃望远镜服役的第26个年头了，在此期间它向人类展现了宇宙的无数惊艳与神奇，在其即将退役之际，还给人类带来如此的惊喜，感谢哈勃！同时，也期待韦伯能为人类探索更多的宇宙奥秘！

《天文学家发现131亿年前古老星系》

2015-07-21 由驱动中国發表于新闻

据国外媒体报道，131亿光年!天文学家发现目前宇宙中最遥远的星系，该星系形成于大爆炸之后的5.7亿年，这个发现给科学家提供了一个难得的机会去观测宇宙早期的情况。由于当时宇宙仅5.7亿岁，那时候的宇宙比现在小得多，因此在许多元素分布、星系团、大尺度结构上都与现有的宇宙存在不同点。科学家将这个星系编号为asegsy–2008532660，从中可以窥视出宇宙诞生不久的奥秘，比如生命物质是否在那时候就已经出现。

加州大学天体物理学家阿迪-茨崔琳使用位于夏威夷的凯克望远镜来观测遥远的星系，由于宇宙目前处于加速膨胀之中，我们看到周围的星系都离我们而去。根据哈勃定律，遥远的星系与我们的距离越来越大，即红移现象。因此科学家可以通过红移值来判断遥远天体与我们的距离，研究人员发现asegsy–2008532660星系的微弱光芒被前景星系团放大，我们通过宇宙中的天然放大镜发现了这个遥远星系，虽然图像有一点儿扭曲。

科学家认为引力透镜可以将遥远天体的图像放大，这是一种可发现遥远星系的最佳途径，未来几个月这一方法还会得到进一步推广，发现更遥远的星系。到目前为止，在120亿光年外的星系很少被精确测距，最新发现的131亿光年外的星系规模并不大，星系可通过合并、碰撞增大自己的质量。耶鲁大学天文系主席皮特-多库姆认为我们所观测的是宇宙第一代星系，它们是如何形成的是我们研究的重点，也是现代星系的鼻祖。

asegsy–2008532660星系的形成初期经历了宇宙演化的重要过程，即中性氢的过渡时期，那时候的星系有着不同的物理属性，与现在的星系不太一样。有证据显示早期星系有种特别的颜色，主要由大量年轻的恒星构成，原始气体聚集在星系内，使得星系的颜色与现在不同。在2018年发射升空的詹姆斯-韦伯空间望远镜将以更强大的观测能力对遥远星系进行研究，下一个十年内，我们会发现更多宇宙诞生不久形成的早期星系。

原文網址：https://kknews.cc/news/re5omgr.html

《太空探索：天文学家在早期宇宙中发现了一个宇宙泰坦！》

2018-10-18 由山野泛舟游發表于科学

一个国际天文学家团队在宇宙大爆炸后发现了一种巨大的结构，仅在宇宙大爆炸后的20亿年。这个绰号为Hyperion的星系原始超星系团是迄今为止在如此遥远的时间和距离发现的最大，最庞大的结构。

发现这一发现的团队由意大利博洛尼亚Istituto Nazionale di Astrofisica（INAF）的Olga Cucciati和加州大学戴维斯分校信函科学学院物理系的项目科学家Brian Lemaux领导，其中包括Lori Lubin ，加州大学戴维斯分校物理学教授。他们在智利巴拉那的ESO超大望远镜上使用了VIMOS仪器来识别宇宙早期形成的巨大的星系超星系团，距离大爆炸仅仅23亿年。

Hyperion是在宇宙形成的早期发现的最大和最大质量的结构，其计算质量超过太阳的一亿倍。这个巨大的质量类似于今天在宇宙中观测到的最大结构，但在宇宙早期发现如此巨大的物体让天文学家感到惊讶。

“这是第一次在如此高的红移中发现这么大的结构，大爆炸后仅仅20多亿年，”Cucciati说。“通常情况下，这些类型的结构在较低的红移下是已知的，这意味着当宇宙有更多的时间来进化和构造如此巨大的东西。当宇宙相对年轻时，看到这种进化是令人惊讶的。”

超级集群以三维方式映射

Hyperion位于Sextans（The Sextant）的星座中，通过加州大学戴维斯分校开发的一种新技术进行鉴定，以分析从马赛实验室的OlivierLeFèvre领导的VIMOS超深度测量获得的大量数据，国家科学研究中心和国家空间研究中心。VIMOS仪器可以同时测量到数百个星系的距离，从而可以在三维空间内映射成形超星系团内星系的位置。

研究小组发现Hyperion具有非常复杂的结构，包含至少七个由星系细丝连接的高密度区域，其大小与靠近地球的超级星系相当，尽管它具有非常不同的结构。

“靠近地球的超级星团倾向于更集中的质量分布，具有明显的结构特征，”Lemaux说。“但是在Hyperion中，质量在一系列相互连接的斑点中更均匀地分布，这些斑块由松散的星系组合组成。”

研究人员正在将Hyperion的研究结果与Lubin领导的大规模环境红移演化观察（ORELSE）调查结果进行比较。ORELSE调查使用夏威夷WM Keck天文台的望远镜研究离地球较近的超星系团。Lubin和Lemaux也在使用Keck天文台更完整地绘制出Hyperion和类似的结构。

Hyperion与不太遥远的超级星系团之间的对比很可能是因为附近的超级星团已经有数十亿年的重力将物质聚集到更密集的区域 - 这个过程在更年轻的Hyperion中的作用时间要短得多。

鉴于其在宇宙历史上的早期规模，Hyperion有望发展成类似于当地宇宙中巨大结构的东西，例如构成斯隆长城的超级星系团或包含我们自己的星系的处女座超星系团，银河系办法。

“了解Hyperion及其与近期类似结构的比较，可以深入了解宇宙过去如何发展，并将演变为未来，并让我们有机会挑战某些超星系团形成模型，”Cucciati说。“发掘这颗宇宙巨人有助于揭开这些大型建筑的历史。”

【157、这群年轻恒星不到100万岁，而且位于1167光年的相似距离上！】

2021-03-04 天文举报

天文学家利用高分辨率回声光谱仪(HIRES)研究了CG 30附近年轻恒星的性质。在《arxiv》上公布的这项新研究提供了关于该区域21颗年轻恒星的重要属性信息。CG 30是银河系中孤立、微弱、相对较小的气体和尘埃云。在CG 30中，大质量恒星照射周围的云核，形成类似彗星尾巴的包层。观测表明，CG 30通常是恒星的诞生地，许多CG 30里都藏着非常年轻的恒星。

CG 30位于胶状星云中，这是一个广袤的星际原子氢电离区域(HII区)。格拉斯哥州立大学的亚历山德拉·叶普(Alexandra Yep)和罗素·怀特(Russell White)仔细研究了这一区域恒星数量和恒星形成过程。为此在Keck I望远镜上使用了HIRRS仪器，并分析了从其他研究中获得的可用档案数据。

天文学家已经对胶状星云中CG 30附近10颗年轻恒星进行了高色散(R～34000)光学光谱研究。利用测量、之前的光谱和之前对该区域其他11颗年轻恒星的光度测量确定了总共21颗年轻恒星的运动学和吸积性质。研究发现，21颗年轻恒星中有8颗是经典的T-Tauri星，其中3颗与CG-30有关。

从样本中发现了10颗恒星的光谱类型，范围从M4.5到K5，而它们的自转速度计算在6.3到27.8 km/s之间。天文学家们注意到，有一颗恒星被命名为CG 30 IRS4，这是一颗特别令人感兴趣的恒星。自转速度是所有研究对象中最低的(6.3 km/s)，它位于CG内部，似乎是一颗镶嵌在TTauri中的恒星。然而，这颗恒星的氢，即阿尔法10%的宽度(约225公里/秒)低于经典T-Tauri星的极限。

它也表现出适度的面纱，很可能还在堆积。因此，需要对CG30IRS4进行进一步的观测才能揭示真实性质。此外样本中的14颗恒星很可能彼此相关，并与GC30相关(连同GC31和GC38)。这一假设基于的数据显示，这些恒星位于大约1167光年的相似距离，年龄不到100万年，并且表现出类似的运动学(径向速度、自行和一维色散)。

博科园

【158、重大突破！宇宙大爆炸溯源：第一微秒发生什么】

2021-06-02评论

2018年2月28日，英国《自然》杂志发布了一张关于宇宙时间轴的照片，美国亚利桑那州立大学（Arizona State University）的研究人员发现，在大爆炸后的1.8亿年后，出现了第一批恒星，这是宇宙大爆炸后的“宇宙心跳”。

欧洲科学家团队利用大型强子对撞机（LHC），揭示了宇宙大爆炸第一个0.000001秒内发生的新细节——在第一个微秒内一种特殊的等离子体发生了怎样的变化？这种等离子体是不是宇宙有史以来的第一种物质？相关细节还为我们今天所知的宇宙演变提供了一个突破性的线索。

在大约140亿年前，宇宙从远比现在更热、更稠密的状态转变为急剧膨胀——科学家将这一过程命名为宇宙大爆炸。尽管科学家已经知道这种快速膨胀创造了粒子、原子、恒星、星系以及生命，但这一切是如何发生的？细节依然未知。

美国每日科学网（Science Daily）消息说，丹麦哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所（Niels Bohr Institute）科学家5月25日公布的新研究结果，告诉了我们这一切是如何开始的。

科学家研究了一种叫做夸克-胶子等离子体（QGP）物质，它是在大爆炸第一个微秒中存在的唯一物质，可以揭示等离子体在宇宙早期演化的独特的故事。

首先，由夸克和胶子组成的等离子体被宇宙热膨胀所分离；然后，夸克碎片重组为所谓的强子；一个有三个夸克的强子组成一个质子，是原子核的一部分，这些核心是构成地球、人们自己和现今所有环绕人们的宇宙“基石”。

夸克-胶子等离子体存在于宇宙大爆炸的第一个0.000001秒，但随后由于膨胀而消失。只有通过使用欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机，研究人员才能够重现历史上的第一种物质，并追溯其发生的事情。

研究人员表示，大型强子对撞机以几乎与光速一样的速度，将等离子体中的离子撞在一起，使科学家能够看到夸克-胶子等离子体是如何从自身物质，演变为原子中核心和生命基石的。

与此同时，团队开发出一种算法，可以一次同时分析更多粒子的集体膨胀，这是前所未有的。

结果表明，夸克-胶子等离子体曾经是一种流动的液体形式，而长期以来，研究界都认为等离子体是一种气体形式，这次分析证实了它其实具有光滑柔软的质地，这与科学家们的预期以及所知道的任何其他物质都不同。

这一结果被认为是一个重大突破，而该成就也使科学家离解决大爆炸谜题更近了一步。

【159、壮观！数百个星系全景令人叹为观止】

2021-05-16

哈勃望远镜拍摄到的Abell 3827星系团，位于其中心的椭圆形星系是ESO 146-5，不均匀的蓝色光晕其实是引力透镜的效果。（NASA）

刚在天上度过了31岁生日的哈勃望远镜（Hubble Space Telescope），仍在为地上的人们发来各种高质量的太空奇景。

这张照片让人们一眼能够看到距离地球14亿光年之外数百个星系的全貌。这数百个星系又构成了Abell 3827星系团。位于中心的椭圆形星系ESO 146-5是科学家目前观测到的宇宙中最大的星系之一。图上那个看起来并不均匀的蓝色光晕其实是引力透镜的效果。远处天体发出的光线抵达地球的过程中，受到途中大质量天体的影响产生弯曲，导致抵达地球的影像出现一定程度的失真。科学家将这种效应称为引力透镜效果。从ESO 146-5星系能够产生这样显着的引力透镜效果推测，ESO 146-5是目前可观测到的最大的星系之一。

这张照片结合了哈勃上的先进巡天照相机（ACS）和第三代广域照相机（WFC3）共四个波段光谱的观测数据生成。第三代广域照相机是由2009年第4次维护任务换上的新相机，换掉了之前的第二代相机。

近年来天文学家发现星系团Abell 3827里面物质的分布具有一些的奇特规律，用暗物质理论才能做出较好的解释，所以这个星系团是科学家研究暗物质的经典对象。

科学家发现用现有的质量和引力的规律分析，宇宙中很多地方的物质分布并不完全遵循这个规律。所以推测，应该是一种“暗物质”在起作用。这种物质不和光产生任何互动，用目前的手段观测不到，但是它可以使得普通物质发生不寻常的移动。暗物质究竟是什么，仍是未知数。科学家猜测宇宙内85%的物质都是暗物质。

通过对星系团Abell 3827的研究，科学家发现里面暗物质的分布很有特点，它们既不是均匀地分布，而是以团簇的形式存在，也不是所有的星系内都有暗物质。在含有暗物质团的星系中，暗物质团在星系内所在的位置也各不相同。

Abell 3827星系团内至少有三个星系里面的暗物质团位于星系的内部，另外一个星系的暗物质团却位于它的后面，像尾流一样跟着这个星系运动，还有的星系却没有发现任何暗物质的踪迹。

在过去的31年来，哈勃望远镜为4.8万个天体，包括恒星、行星和星系拍摄了多达150万张照片。

【160、最新发现宇宙奥秘：宇宙大爆炸证据或消失】

2015-12-08 由天天探索發表于新闻

虽然未来的天文学家可能因更先进的技术以及对物理学更深入的了解受益，但残留下来的大爆炸证据最后遗迹对他们来说可能成为“废物”。

研究人员表示，大爆炸的痕量信号可能在1万亿年内消失。实际上，到那个时候，我们的银河系将与它的邻居仙女座相撞，最后孕育出银河仙女星系。

大爆炸的痕量信号可能在1万亿年内消失

天文学家能够观测到130多亿年前的星系，它们在宇宙诞生后几百万年形成。此外，他们同样研究所谓的宇宙微波背景辐射，这是宇宙中普遍存在的光线，由大爆炸形成，现在仍存在于宇宙中。

在遥远的未来，这些线索不可能被地球上或者附近天体上的科学家观测到。宇宙微波背景辐射将随着时间推移逐渐退却，在伸展到一定程度后，辐射中的光粒子——光子将拥有比可见宇宙更长的波长。

宇宙微波背景辐射将随着时间推移逐渐退却

由于宇宙不断膨胀，我们当前能够观测到的古代星系将进一步远离地球，导致未来的科学家无法观测到。太阳和其他很多恒星将燃烧殆尽，我们附近的宇宙区域也将比现在更为空旷。

但未来天文学家并非一点希望也没有，因为他们可以利用从银河仙女星系飞出的所谓的极高速恒星研究大爆炸。这些恒星将成为公元1万亿年我们所在星系的天文学家能够观测到的最远光源。

提到宇宙膨胀就不得不提到暗能量。巴斯克地区大学理论物理系研究人员森德拉认为，根据过去的观测，我们发现宇宙中大约有5%是由普通物质组成，即我们看到的星系、恒星等，还有22%为暗物质。

暗能量则影响着宇宙加速膨胀的机制

我们知道暗物质的存在是因为它可以通过引力影响普通的物质，剩余的73%则是暗能量，这就是说暗物质和暗能量占据了宇宙中绝大部分的质能，而暗能量则影响着宇宙加速膨胀的机制。

宇宙膨胀速度就会被物质引力所减慢

根据森德拉的计算，这些数据都符合动态的暗能量，而具体的结果仍需要进一步的考察。

（另起一页）

【161卷】

宇宙朝圣导论

Cosmic Pilgrimage Introduction

《宇宙朝圣》第一卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume One

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第161卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 161

内容提要

如果我们不能用一种朝圣的态度和方式去从事宇宙探险、宇宙旅行和宇宙殖民，那么其结果一定是极为悲剧的。

Synopsis

If we cannot use a pilgrimage attitude and method to engage in space exploration, space travel, and space colonization, then the result must be extremely tragic.

【162卷】

无垠宇宙

Boundless Universe

《宇宙朝圣》第二卷

Cosmic Pilgrimage Volume Two

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第162卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 162

内容提要

宇宙像一个万花筒，随着人类的观测能力而不断延伸……

Synopsis

The universe is like a kaleidoscope, continuously extending with the observation ability of human beings...

【163卷】

外星生命

Alien Life

《宇宙朝圣》第三卷

Cosmic Pilgrimage Volume Three

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第163卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 163

内容提要

能够抵达地球的外星人，比地球人类更善良还是更凶残？

Synopsis

Aliens who can reach the earth are kinder or more cruel than human beings on earth?

【164卷】

地球母亲

Mother Earth

《宇宙朝圣》第四卷

Cosmic Pilgrimage Volume Four

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第164卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 164

内容提要

以往关于“天堂”的思想，体现的恰恰是类似地球般的温柔的蓝色；而宇宙空间的多数色彩，反而是类似“地狱”般的黑暗的，或是类似“炼狱”般的炽热的。

Synopsis

In the past, the thought of "heaven" reflected the gentle blue like the earth; but most of the colors in the universe were dark like "hell" or hot like "purgatory".

【165卷】

走向太空

Go To Space

《宇宙朝圣》第五卷

Cosmic Pilgrimage Volume Five

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第165卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 165

内容提要

走向太空是划时代的一步，与此同时，互联网整合了地球——这不能说是一个简单的巧合。

Synopsis

Going to space is an epoch-making step. At the same time, the Internet has integrated the earth-this cannot be said to be a simple coincidence.

【166卷】

登陆外星

Alien Landing

《宇宙朝圣》第六卷

Cosmic Pilgrimage Volume Six

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第166卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 16

内容提要

人类可以登陆月球，人造物体可以登录火星，而不仅仅是一次性地坠毁勘探。

Synopsis

Humans can land on the moon, and man-made objects can land on Mars, not just crashing and exploring all at once.

【167卷】

太阳系

Solar System

《宇宙朝圣》第七卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Seven

内容提要

太阳系是人类和人造物体目前可以到达的极限，就像宇宙为人类预先划定的一个鱼缸——你们可以看到外面的世界，但是你们到达不了外面的世界。

Synopsis

The solar system is the current limit that humans and man-made objects can reach, just like a fish tank pre-delineated by the universe for humans-you can see the outside world, but you cannot reach the outside world.

【168卷】

拟人天象

Anthropomorphic Astrology

《宇宙朝圣》第八卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Eight

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第168卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 168

内容提要

宇宙物质的分布，从太阳系、银河系、星系团（群）到超星系团，仿佛构成一个又一个“阶梯”。……当天文学家测量出相对于宇宙微波背景辐射（CMB）的运动时，莱登-贝尔等人（1988年）猜测有个"巨引源"，但是他的本质为何仍然难以理解。……在我看来，上述宇宙的结构好像进行着觐见礼。这是宇宙规模的朝圣历程。我把这叫做上帝的奇迹。上帝让我们到这世界上来，就是为了让我们能够见证这样的业绩。

Synopsis

The distribution of cosmic matter, from the solar system, the Milky Way, galaxy clusters (groups) to super galaxy clusters, seems to form one "staircase" after another. …When astronomers measured the motion relative to the cosmic microwave background radiation (CMB), Leiden-Bell et al. (1988) speculated that there was a "giant attractor", but its nature is still difficult to understand. ...In my opinion, the structure of the above-mentioned universe seems to be undergoing an audience meeting. This is a pilgrimage on a cosmic scale. I call this a miracle of God. God asked us to come to this world so that we can witness such achievements.

【169卷】

黑洞内外

Inside and Outside the Black Hole

《宇宙朝圣》第九卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Nine

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第169卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 169

内容提要

“暗能量掌握了宇宙的终极命运”——这也许不是一个疑问，而是一个答案。因为“看不见摸不到的暗能量”，似乎更能接近圣经所说的“有眼却不能看，有耳却不能听”的上帝真理。于是在我看来，并非看不见摸不到的暗能量掌握了宇宙的终极命运，而是看不见摸不到的暗能量更加接近掌握了宇宙的终极命运的上帝旨意。

Synopsis

"Dark energy has mastered the ultimate destiny of the universe"-this may not be a question, but an answer. Because "the dark energy that cannot be seen or touched" seems to be closer to God's truth that the Bible says that "have eyes but cannot see, and ears but cannot hear". So in my opinion, it is not the invisible dark energy that controls the ultimate destiny of the universe, but the invisible dark energy is closer to the will of God that controls the ultimate destiny of the universe.

【170卷】

新的地心说出现了

A New Geocentric Theory Appears

《宇宙朝圣》第十卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Ten

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第170卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 170

内容提要

新的地心说出现了——地球是宇宙观测的中心。对于人类来说，事情只能如此。因为人类不可能到太阳上观测宇宙，也不可能前往银河中心进行活动，所以，日心说和银心说，都是臆测甚至是妄想。宇宙或许没有中心，但地球显然是宇宙观测的中心。

Synopsis

A new geocentric theory appeared-the earth is the center of cosmic observation. For humans, things can only be so. Because it is impossible for human beings to observe the universe from the sun, nor to go to the center of the galaxy to carry out activities, the heliocentric theory and the galactic center theory are all speculations or even delusions. The universe may not have a center, but the earth is clearly the center of cosmic observation.

（另起一页）

书名

无垠宇宙

Boundless Universe

《宇宙朝圣》第二卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Two

作者

谢选骏

Xie Xuanjun

出版发行者

Lulu Press, Inc.

地址3101 Hillsborough St.Raleigh, NC 27607—5436 USA

免费电话1—888—265—2129

国际统一书号ISBN:

定价US$最低

2021年7月第一版

July 2021 First Edition

谢选骏全集第162卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 162

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2021年8月29日星期日

谢选骏全集第162卷：无垠宇宙

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