李競主編的這本《天行有常(探索宇宙的神奇奧秘)》以通俗易懂的語言、圖文并茂的形式介紹了各種天文學(xué)知識。全書共分十一章,分別介紹了宇宙、恒星、行星、天文奇觀、黑洞之謎以及人類探索宇宙特別是載人航天等內(nèi)容。 目錄: 第一章認識宇宙第二章漫話恒星第三章漫話行星第四章天行有常(上)第五章天行有常(下)第六章探索宇宙(上)第七章探索宇宙(下)第八章天文奇觀第九章黑洞之謎第十章約會火星第十一章載人航天好奇是人類的天性。小孩子常常會問父母:我是從哪里來的?而人類也在不斷地問自己:我們從哪里來?宇宙又從哪里來?這些古老問題始終伴隨著人類文明的進程,達爾文生物進化論的確立解答了人類起源的疑問,而宇宙的起源則是直到今天天文學(xué)家仍然在探討的一個問題,目前被天文學(xué)家普遍認同的是伽莫夫1946年提出的宇宙大爆炸理論,是大爆炸的最初一閃使我們的宇宙演變成為今天的樣子。 我們生活在神秘之中,這個神秘就是我們的宇宙,我們可以測量它、分析它、觀測它,甚至是開發(fā)它,但是宇宙到底是什么,它是如何開始的,它開始的動因是什么,它的最終結(jié)局又會是怎樣的,這就是大爆炸宇宙學(xué)。 由一次翻天覆地的爆炸,衍生出了宇宙萬物,從一粒比原子還小的微粒產(chǎn)生了物質(zhì)空間和時間,這時的宇宙熾熱無比。 在第一微秒宇宙膨脹到星系大小,這個由基本粒子組成的濃湯越來越大,它的溫度如此之高,以至于能量自發(fā)地產(chǎn)生物質(zhì)和反物質(zhì),而正反物質(zhì)又互相湮滅,如此反復(fù),物質(zhì)比反物質(zhì)占據(jù)了十億分之一的優(yōu)勢。物質(zhì)也就是質(zhì)子、中子、電子統(tǒng)治了我們的宇宙。那時宇宙的年齡是一秒鐘。這時的宇宙是不透明的,我們什么也看不見,但物理學(xué)家算得出來。這個由亞原子粒子組成的膨脹漩流在沸騰,原子將要形成。大爆炸之后三分鐘,形成了最初化學(xué)元素氫、氦和微量的鋰。在最初的30萬年里,宇宙是一團濃霧,但隨著膨脹,溫度逐漸下降,我們的宇宙變得透明了,有史以來第一次光和其他輻射得以在空間傳播。 望遠鏡并不能使我們看到早期的宇宙,但我們可以借助粒子加速器。這是一個原子粉碎機。帶電粒子已接近光速彼此碰撞,僅僅半秒鐘的時間,我們就模擬到了最早期的宇宙。加速器中,粒子的碰撞不斷產(chǎn)生亞原子粒子。這些亞原子粒子正是大爆炸后宇宙中大量存在的,我們正在揭開不透明宇宙的面紗。1965年美國人威爾遜和彭齊·亞斯探測到了可觀測宇宙的最早輻射。他們身后的天線監(jiān)測到了來自各個方向的微波噪聲,這正是零下270攝氏度的大爆炸遺跡。由于宇宙冷卻了下來,這些起初在紫外波段的信號移到了微波波段,我們稱它為宇宙背景輻射。 宇宙背景探測器托巴像一只超靈敏的溫度計,我們用它探測宇宙的溫度。首先我們需要扣除太陽系的溫度,然后扣除銀河系的溫度,這樣剩下來的就是一張古老的溫度圖,可以觀測宇宙的最老輻射。 這個宇宙最初結(jié)構(gòu)的形成花了十億年時間。宇宙不斷膨脹,星系在星系團中,星系團結(jié)成鏈,星系團之間的空洞越長越大。這里,引力相互作用,使得星系群結(jié)成星系團,星系團結(jié)成超星系團。在宇宙創(chuàng)生學(xué)說上,我們知道,像這樣的超星系團,是如何演化的,但對于星系由于存在碰撞與并合,我們很難揭示出它的早期歷史。星系是如何形成的,仍然是個謎。計算機模擬證實,超星系團的演化是一個劇烈的過程,有些星系可以漩出整個體系之外,引力導(dǎo)演了一場雜亂無章的舞蹈,可以一直持續(xù)幾十億年。 早期宇宙中的年輕星系顯得小而不規(guī)則,它們可能是更小的團塊不斷并合的結(jié)果。那些處于嬰兒期的星系和這個成年的旋渦星系看上去大相徑庭。目前流行的觀點是星系通過小塊物質(zhì)的不斷并合而產(chǎn)生的。人們對這之后的演化則清楚得多,星系相互作用起主導(dǎo)作用,經(jīng)常是星系吞并,大的星系吞掉小的,這種現(xiàn)象一直持續(xù)到今天。但什么是今天,宇宙有多老,如果宇宙膨脹的相對較慢,我們可以推斷出大爆炸發(fā)生在大約150億年前;如果宇宙膨脹較快,那么宇宙又年輕一些,其年齡介于100億到130億年。 要得到宇宙年齡,追溯到大爆炸是一種方法。 另一種方法是研究那些在我們銀河系的盤面以外遨游的恒星。這些恒星結(jié)成星團,每個星團有多達百萬個恒星,這些星團被稱為球狀星團。它們中含有宇宙中最古老的恒星。通過分析這些恒星發(fā)出的光,人們初步斷定它們的年齡為150億年。但最初用追溯法得到的宇宙年齡只有110億年。這些恒星不可能比宇宙更加古老,依巴谷衛(wèi)星幫助我們解決了這一問題,它的使命是以前所未有的精度去測定幾千顆恒星的距離,依巴谷衛(wèi)星用視差法繞太陽軌道的對應(yīng)兩點測量前景恒星,相對于背景恒星的移動。依巴谷衛(wèi)星證實,某些恒星比我們想像的要遠10%。這使得宇宙的年齡變?yōu)?30億到150億年。依巴谷衛(wèi)星還發(fā)現(xiàn),球狀星團也比我們想像的遠。這樣球狀星團的恒星年齡變?yōu)?20億到130億年。宇宙越老,它膨脹得就越慢。那么,會不會有一天膨脹停止,然后向反方向發(fā)展呢?目前有不同的理論說法。其中有一種理論認為,宇宙的膨脹將永遠持續(xù)下去,直到像煙花爆竹那樣耗盡它的能量。而另一種大收縮的理論則更富戲劇性,當膨脹耗盡的時候,就開始收縮。無論是宇宙的誕生還是宇宙的演化,目前天文學(xué)家們,仍在研究探討。以后是否會有新的學(xué)說出現(xiàn),還有待于天文學(xué)家們繼續(xù)努力。 其實,大爆炸理論仍然有無法解釋的現(xiàn)象,比如,大爆炸前的宇宙是什么樣?大爆炸是怎么引起的?等等。 既然如此,這一學(xué)說又為什么能夠得到天文學(xué)家的一致認同呢?20世紀初,喬治·埃利溫·海爾在加利福尼亞的威爾遜山上建造了當時最大、功能最強的望遠鏡,天文學(xué)家哈勃和他的同事赫馬森在這里的觀測結(jié)果成為后來大爆炸學(xué)的理論基礎(chǔ)之一。 ……P108-111
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