天文奥秘

天津市南开区教师团队

目录

  • 1 我们的太阳系
    • 1.1 太阳系概述
    • 1.2 地月系——我们的家
    • 1.3 地球——蓝色天体
    • 1.4 昼夜和四季
    • 1.5 月球之谜
    • 1.6 太阳系的中心:恒星——太阳
    • 1.7 太阳之谜
    • 1.8 类地行星:水星
    • 1.9 类地行星:金星
    • 1.10 类地行星:火星
    • 1.11 巨行星:木星
    • 1.12 巨行星:土星
    • 1.13 远日行星:天王星
    • 1.14 远日行星:海王星
    • 1.15 矮行星:谷神星、冥王星、阋神星、鸟神星、妊神星
    • 1.16 小行星带和星际间物质
    • 1.17 彗星
  • 2 浩渺银河,浩瀚宇宙
    • 2.1 观测恒星
    • 2.2 最强大的恒星
    • 2.3 恒星的一生
    • 2.4 宇宙大爆炸
    • 2.5 黑暗物质和黑暗能量
    • 2.6 银河系
    • 2.7 北极星与北斗七星
    • 2.8 星座与星象
    • 2.9 河外星系
  • 3 不尽的探索
    • 3.1 前人对宇宙的观察
    • 3.2 何处是中心
    • 3.3 望远镜的发展
    • 3.4 外太空生存
    • 3.5 月球之谜
    • 3.6 霍金与他的宇宙
    • 3.7 寻找新家园
    • 3.8 中国古代对气象天文的观测
    • 3.9 中国宇宙航天的中国梦
    • 3.10 宇宙的未知谜题
宇宙的未知谜题


宇宙未解之谜

今天我们一起来了解一下宇宙的未解之谜。

(一)大爆炸之谜:宇宙为何是扁平的

大约138亿年前某处,突然一声巨响,宇宙由此而生。不到一秒,原本合一甚至最基本的的四个基本力——电磁力,引力,弱核力和强核力分离了。突然,宇宙开始以指数级扩展,宇宙开始膨胀。但是直到约559百万年后,星星通过融合这些微粒才开始发光。

大爆炸是我们所能解释宇宙的产生和存在最好的理论。时至今日,没有其他模型既可以与广义相对论一致,又可以解释宇宙的哈勃膨胀,轻元素的丰富以及宇宙电磁微波背景的存在和性质,而大爆炸恰恰是唯一可以做到的。爆炸之初,物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀,导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。

早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体,温度极高,密度极大,且以很大的速率膨胀着。这些气体在热平衡下有均匀的温度。这统一的温度是当时宇宙状态的重要标志,因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低,使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。

“宇宙并非永恒存在,而是从虚无创生”的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永恒宇宙的可能性,但是,所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。但是尽管有可行和大量的科学证据的支持,宇宙学的理论定义并不完美。存在着三个主要问题。视界问题、扁平问题和单极子问题。

所以我们该如何处理这三个难题呢?仅仅忽略它们吗?科学家们不会因为问题很困难就避开它们,恰恰相反,科学家们会精确地处理这些问题。按理说,大爆炸从时间从空间上都是无限延伸的,那么它为何产生的是一个横向的扁平宇宙而不是一个圆或许其他规则形状呢?我想关于这些问题,我们未来一定可以解开。

(二)WOW信号之谜:信号的突然到来

    1977年8月和9月,美国先后发射了“旅行者一号”和“旅行者二号” 宇宙飞船让它们完成对木星、木星卫 星、土星、土星卫星和天王星的勘察任务后,离开太阳系到更遥远的星空去进行“星际外交”活动,在神秘闪烁的太空群星之中寻访知音。它们各自带有一张称为“地球之音”的镀金铜板声像唱片和一架特制的电唱机, 唱头是瓷的,唱针也是金刚石的,它们安装在一个铝盒内,用钛金属制造的螺栓固定在飞船上,真是万无一失。这张唱片即使十亿年以后,仍将嘹亮如新。科学家们还专门用外星球智慧生物比较容易接受的数学语言,写明唱片的用法。唱片录制了两个钟头的节目:开头是116幅用数字编码的 图画,说明我们在银河系中的位置;我们的恒星太阳系;地球以及地球的化学成分;地球上的山川花鸟虫草的形象等等。唱片的四分之三录的是许 多国家的音乐和六十种语言的问候语,其中包括我国的民乐(“高山流水”等)和一些地方方言。卡特致外星人的《声明》也在其中。

  这封“信”即使到达离地球最近 的恒星也需要八万年,但是我们人类代代相传,有足够的时间和耐心来等 待回音,何况比地球科学技术先进得多的外星文明肯定会有超光速的技术支持反馈讯息呢!----节目中有说“旅行者号”早先已经传回过一些信号,信号来自射手座,当时监控室里的工作人员都睡着了,等到醒来后看到信号纸上出现了一串特殊的符号,一位工作人员顺手在纸的空白处写下“WOW”的字样。此后,这一串信号就被称为“WOW信号”。它是至今为止旅行者号传回的唯一的一组信号。人们还在努力地探索着......

最近一次有名的呼叫是发生在俄亥俄州立大学,那儿一直在进行探测外星智慧生命的工作。1977年,俄亥俄州立大学的大耳射电望远镜曾一直监听深层太空中的信号。“大耳朵”则是在1963年建造,目的是为了监听恒星发出的宽频无线电信号,但在1973年,它被转变为SETI(搜寻地球外智慧生命)来使用,并开始在天空中寻找更具体的窄频信号,对于我们来说,这些信号可能意味着智慧生命的存在。然而,在上世纪70年代,对传入的无线电信号的分析并不具体详实(主要是记录频率、信号强度和频宽),不过到了1977年,研究分析和仪器设备在当时已经足够完善和充分,且可以让科研操作人员掌握跟以往不一样、有趣的研究结果。某天,他们收到一个信号,一位天文学家在打出数据后写下“WOW!”,1分钟后,信号中断,并且再也没有收听到新信号。“WOW!”事件中的信号具有智慧信号的一切特征,但科学家们不能确定它是来自于我们自己的智慧产物,还是来自其他星球的智慧产物。

    虽然从事探测外星文明的天文学家深知:也许他们毕生的守候到最后只是一场待劳,但是他们仍然愿意继续等待。为什么呢?弗兰克·德雷克说:“推动这些人前进的是,一旦成功,那就是了不起的成功。”德雷克现是非营利的探索外星智慧生命研究所所长,在他心目中,来自外星智慧生命的信号将是“最伟大的发现,它将改变我们的生活和未来。这是个令人神往的目标。”