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三體網【宇宙探秘專欄】對于人類來說，20世紀是至關重要的一個世紀，在這個100年里，人類開始真正地打開雙眼來認識我們所處的奇妙的宇宙。在這意義重大的100年里，每隔十年，我們都對宇宙有了顛覆性的認識！ 1910s：愛因斯坦的相對論解釋了牛頓的理論無法解釋的現象——水星繞太陽的軌道。這當然還遠遠不夠，一個科學理論除了能解釋我們現在所觀測到的現象，還需要能預測我們尚未察覺到的事實。愛因斯坦的相對論顯然做到了，比如時間膨脹、引力透鏡、紅移以及黑洞等，都逐步得到了驗證。自此，人類的宇宙觀發(fā)生了翻天覆地的變化！ 1920s：我們原本還不知道我們的銀河系之外的宇宙，直到埃德溫·哈勃1920s的偉大工作才改變了這一切。哈勃在觀測一些螺旋星云時，發(fā)現了一些與銀河系中類型相似的獨特的變星。根據它們的光度可以推測它們位于數百萬光年之外，這遠在銀河系范圍之外。哈勃沒有就此止步，進一步測量了數十個星系的距離和退離速度。哈勃給了人類一個更廣闊的宇宙，哈勃望遠鏡就是為了紀念其作出的突出貢獻而命名的！ 1930s：在很長一段時間，人們認為如果能夠計算出所有天體和宇宙氣體、塵埃的質量，就能得出宇宙的總質量。然而，通過觀察位于密集的星系群的星系，弗里茨·茲威基發(fā)現僅憑我們所謂的“正常物質”還不足以解釋星系群內部的運動情況。他推測還存在一種不同于“正常物質”的東西，稱之為暗物質。但是，直到1970s弗里茨·茲威基的發(fā)現才得到重視?，F在，我們知道，暗物質和暗能量占據了我們宇宙的絕大部分。 1940s：盡管大量的資源被用于間諜衛(wèi)星、火箭以及核技術的發(fā)展，理論物理學家們仍舊在默默無聞地努力。1945年，伽莫夫提出了宇宙膨脹的推斷：如果宇宙正在膨脹和冷卻，那么它過去的溫度和密度必然是更高的，讓時間倒流，就會出現一個極度炙熱和致密的點。如果這是真的，那么在恒星形成之前，宇宙應該始于特定比例的最輕的元素，并且在宇宙中應該有一個稍高于絕對零度的余暉向所有方向滲透。這就是“大爆炸”理論的框架，是20世紀40年代最偉大的理論。 1950s：隨后，弗萊德·霍伊爾和一些人提出了大爆炸的競爭理論——宇宙恒穩(wěn)態(tài)理論。最引人注目的是，他們認為地球上目前的重元素并非在宇宙早期形成的，而是由前幾代恒星的產生?；粢翣柡退耐瑫r還詳細地解釋了元素是如何在恒星核聚變的過程中產生。他們在未經觀測的情況下成功預測了氦通過聚變轉換成碳的過程。在這個意義上來說，我們了解到了地球上的所有重元素的起源都歸功于前幾代恒星。 1960s：經過了20年的爭論，一次至關重要的觀測揭開了宇宙歷史的真相：人類發(fā)現了宇宙大爆炸的余暉，或稱為宇宙微波背景。 Arno Penzias和Bob Wilson在1965年發(fā)現了宇宙中2.725K的輻射，然而他們倆都沒有意識到他們成了這一偉大發(fā)現的首創(chuàng)者。隨著時間的推移，宇宙微波背景進一步被測量，宇宙大爆炸理論得到有力地證實。 1970s：1979年底，一個科學家提出了一個貫穿他一輩子的想法。 AlanGuth希望找到解決大爆炸理論中無法解釋的問題的方法。在大爆炸理論中，宇宙為什么如此平坦？宇宙中所有方向的溫度為何如此一致？宇宙為什么就沒留下超高能量遺跡？Guth引入了一系列的改進來建立一套現代的大爆炸理論模型。之后的觀測——包括宇宙微波背景的波動、宇宙中大尺寸結構以及星系團的特性都證實了他的預言。 1980s：在1987年，人類觀測到了離地球最近的一次超新星爆發(fā)，這也是人類在具備中微子探測器后的第一次超新星爆發(fā)。雖然我們在其他星系觀測過許多超新星爆發(fā)，但是如此之近的還是第一次，以至于讓我們有可能探測到中微子。這也是中微子天文學的開端，人類開始深入地研究中微子。 1990s：如果你認為暗物質和宇宙的起源是個大命題，那么1998年關于宇宙滅亡的結局發(fā)現將更讓你吃驚。歷史上，我們對宇宙的滅亡提出了三種可能：
但是，1998年的一份研究數據驚呆了全人類——這份數據顯示，我們的宇宙竟不是按照上面三種情況的任一種在發(fā)展。宇宙的膨脹速率不會持續(xù)下降，所有的星系將離我們越來越遠，而且離得越來越快，加速離我們而去。宇宙終將消逝，留下一片孤寂。 2000s：對宇宙微波背景的觀測并沒止于1965年，對宇宙微波背景輻射的波動的測量，給了我們對宇宙更進一步的認識。比如，在宇宙中我們所知的正常物質只占了4.9%，神秘的暗物質和暗能量各占了27%和68%。
那么。2010s我們會有哪些重大的突破呢？我們將迎來引力波天文學嗎？我們會發(fā)現暗物質究竟是什么？或者，我們會發(fā)現宇宙中地球以外的生命？
這一切，都只能讓時間來回答！ |
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