固然我们糊口在宇宙之中,固然我们是宇宙的一部门,固然我们是由宇宙中到处可见的物质构成的,可是我们此刻对宇宙可以说只领会到了一点点外相。
宇宙依然有良多的未知等着我们去发现,依然有良多的奥秘等着我们去找到谜底。
今天我就说下在宇宙中,今朝显而易见的几个未知现象,人类固然发现了它们的存在,可是依旧对它们背后埋没的真实道理并不清晰。
这几个未知现象别离是黑洞奇点、反物质、暗物质、暗能量和快速无线电爆发。
固然这些现象令此刻的人们难以捉摸,可是它们确实是我们宇宙的一部门。领会这几个现象背后的真理,将会为我们揭开宇宙根基道理的神秘面纱。
首先是黑洞,它一向挑战着现有的物理学。
黑洞这个天体是上宿世纪二十年月广义相对论预言的产品,固然它是广义相对论的一个数学解,可是就连爱因斯坦本人都不相信在实际宇宙中真实存在这样的天体,并认为这种现象只是数学上的古迹。
但直到上宿世纪六十年月人们才发现了第一颗恒星级黑洞Cyg X-1的存在,以及后来在我们所处的银河系中间经由过程计较四周恒星的活动轨道,确定了在银河系的中间确实存在一个质量达到了400万个太阳,且不发光的天体。
越来越多的证据表白,这种天体并不是数学上的一种可能,而是真实的存在与我们的宇宙中。
跟着不雅测设备的发现,此刻我们不仅确定了它的存在,还操纵千里镜获得了第一张黑洞的照片,这颗黑洞位于M87星系中间,质量达到了65亿个太阳,是一个很是活跃的黑洞。
至于什么是黑洞?它的界说其实很是简单,就是时空中一个壮大的引力区域,这个区域有一个界面,进入这个界面的物体,包罗光城市因为引力的原因无法逃走出来,这也是为什么我们要叫它黑洞的原因。
至于黑洞是如何形当作的?此刻我们只确定了一种路子,就是质量至少在15倍太阳质量的恒星,在燃烧完本身的燃料今后焦点坍缩形当作的,而且陪伴着庞大能量的爆发,就是超新星爆发。
而焦点坍缩就会留下一个密度无限大、体积无限小的点,就是所谓的奇点,这也是一颗黑洞的中间。
在这个焦点的四周就会存在一个视界面,穿过这个视界面的任何物体城市不成逆转地坠落到黑洞的奇点。
此刻关于黑洞,我们只能知道它的视界面以外的工作,也能知道它的视界面规模,可是关于视界面的里面我们就不知道了。
尤其是我们所说的那个无限密度、体积又无限小的奇点,到底是啥工具,我们不得而知。因为所有的科学家会说,在黑洞的起点处我们今朝把握的所有的物理学都不再当作立。
是以黑洞此刻对我们来说依然是个大大的谜题,黑洞的奇点是否是通往其他星系或者是宇宙的通道呢?一切都是猜测。
还有,我们此刻诠释了恒星质量黑洞的形当作,一般这些黑洞的质量都很小,从数倍的太阳质量到数十倍的太阳质量不等;
可是我们还知道,根基上所有的星系中间都有一个庞然大物,这些黑洞的质量都是数百万到数十亿倍的太阳质量不等;
关于这些黑洞的形当作此刻依然是猜测,有大爆炸形当作的原初黑洞的说法,有恒星级黑洞归并、吸积形当作的说法,可是我们无法验证确实。
反物质
反物质的问题是宇宙学中排名第一的谜题。
构成我们这个宿世界中通俗物质的亚原子粒子都有本身的反版本,这个不仅是在狄拉克的方程中被预言了出来,并且我们经由过程尝试在云室中也检测到了正电子的存在。
在往后人类建造得加倍壮大的对撞机中,我们发现了更多物质粒子的反物质版本。这申明反物质是宇宙的真实素质。
此刻可以十分确定,在尺度模子的根基粒子中都有本身的反版本。
例如组成我们这个宿世界的电子,质子和中子,它们都有本身的反粒子为反电子、反质子和反中子。
这些反粒子同样也可以组成一个反物质宿世界,区别就是反粒子的电荷相反。
按照此刻我们对能量缔造物质过程的领会(对撞机中的数据),我们知道在大爆炸初期,能量缔造物质的时辰,同样也降生了等量的反物质。
可是我们此刻看到的宇宙确实只存在正物质,反物质却消逝了。关于为何反物质会消逝,这让所有的科学家都感应头疼。
此刻我们可以在对撞机中制造十分微量的反物质,并且当这些反物质和正物质相遇的时辰就会发生湮灭,将两个粒子中包含的所有的质量城市在刹时转化为纯能量。
这个现象,也让人类发生了操纵反物质作为燃料,制造宇宙飞船的设法。
因为这个过程中能量的转化效率已经达到了极致,因为若是一千克物质与一千克反物质彼此感化,将发生半斤八两于43兆吨TNT的能量。
可是想要制造1毫克反物质要破费1000亿美元,并且时候长达数百年。
暗物质,宇宙中消逝的质量
此刻我们在地球上、甚至在宇宙中能看到的物质都有由电子、质子和中子构成的。按理来说,宇宙中此刻存在的物质就是我们此刻看到的所有物质。
可是此刻又有良多的证据表白,宇宙中还存在一些我们看不见、且难以发现的物质粒子,这些粒子具有质量,可以供给引力、以及感触感染到引力感化,可是就是无法发生电磁彼此感化,可以说除了引力以外,和正常物质没有任何的关系,这导致我们底子无法确定它们到底是什么。
最初发现它们存在的人是上宿世纪30年月的一位天文学家叫弗里茨·兹威基,他在不雅察彗发星系团时,注重到了一个反常的现象。
就是此中的星系活动速度高于可见物质质量所能供给的引力,按理来说,这些星系这样快速的活动就会导致星系团解体。
但真实的环境是星系团好好的,这就申明在星系团中还有我们没有发现的物质在供给着庞大的引力。
兹威基那时的结论就是宇宙中出缺掉的物质,因为它们看不见,是以称为暗物质。
可是那时并没有太多的人正视这个发现,直到30年后,美国天文学家维拉·鲁宾在研究单个星系的时辰,按照星系所能供给的引力,以及星系外围的扭转速度得出,在单个星系中也缺掉质量,否则按照星系的扭转速度,星系也会解体。
在此之后,暗物质才真正引起了天文学家的注重,颠末了几十年的研究,但此刻都是个谜题。
暗物质是什么?此刻我们并不知道,只能说它们是一种具有质量的冷粒子,而且在宇宙中这种暗粒子的质量是所有可见物质的6倍,占了宇宙总质能的27%。
而我们能看见的正常物质,只占了宇宙总质能的5%。
这是天文学上的第二大谜团。
暗能量,一种神秘的、节制着宇宙的能量
上文说了,正常物质占了总质能的5%而暗物质占27%,那么剩下的大部门是什么?
剩下的68%就是我们此刻要说的“暗能量”。
从名字可以看出来,我们并不知道这种能量形式是什么,可是它的效益且真真切切地影响着宇宙,摆布着我们的将来。
上宿世纪二十年月,在哈勃的发现下,我们已经领会到了宇宙在膨胀。但问题是宇宙的将来是一向膨胀下去,仍是引力最终获胜,宇宙转而缩短,仍是引力和膨胀率最后彼此均衡呢?
这是那时人们关于宇宙将来终局的三种猜想,可是到了1998年的发现,才让科学家知道以上的三种可能都不合错误,两个自力的天文小组经由过程对遥远超新星的不雅测发现,此刻的宇宙不仅仅是在膨胀,并且是在加快膨胀。
也就是说宇宙在将来会膨胀的愈来愈快,这也申明了宇宙中有一种未知的能量为宇宙供给了抵当引力的斥力,而且这种能量在宇宙膨胀的过程中,能量密度不会像物质密度、辐射密度一样不竭的下降,而是一向连结着一个常数。
是以科学家将这种未知的能量称为暗能量。
类星体
类星体就是近似于恒星的天体,但它们并不是恒星,只是看起来像恒星罢了。这类天体距离地球十分遥远,动辄数十亿光年,甚至是数百亿光年。
所以我们对它们的领会很是小,固然此刻知道类星体比星系要小得多,但它们的中间有一个庞然大物的黑洞,这个黑洞为整个星核供给着能量。
上宿世纪五十年月,我们第一次捕获到了近似恒星的来历不明的无线电波,此刻我们知道类星体发射的辐射横跨整个电磁频谱,因为距离我们很遥远,光线红移的感化,导致我们在地球上接管到类星体发生的强辐射,红移到了无线电波段。
可是我们知道,黑洞并不发光,那么类星体中间的黑洞如何给它供给很是大的能量辐射的?
这是因为在这些黑洞四周有良多的物质、尘埃和气体,它们进入黑洞的引力规模,就会在其四周形当作高速扭转的吸积盘。
吸积盘中的物质会一向往下落,摩擦发生的能量会以电磁辐射的形式释放出来,因为黑洞具有强的磁场,磁场也会导致带电粒子被喷射出来,形当作物质喷流。
是以类星体辐射的能量很是庞大,壮大的类星体比整个银河系要亮一千倍以上。
2017年,我们发现了迄今为止最远的类星体,它距离我们跨越130亿光年,是在大爆炸后6亿年发生的。
因为类星体很是敞亮,所以我们可以经由过程不雅察它数十亿年前的样子,领会宇宙早期星系演化的过程。
快速无线电爆发,一种令人的短暂无线电旌旗灯号
这种短暂的无线电旌旗灯号是在2007年发现,至于它的来历此刻依旧没有一个公认的诠释。
这种旌旗灯号持续的时候很是短只有几毫秒,固然我们接管到它们的时辰是在无线电波段,能量比手机旌旗灯号的能量还要低。
可是要不是因为红移的感化,那么这种短暂爆发释放的能量将比太阳在一个宿世纪内释放的能量的总和还要多。
此刻关于这些短暂、且零散的无线电爆发还有良多未知的处所,因为我们不知道它的来历。
但也有人认为是快速扭转的中子星、黑洞、或者是外星生命所为。
具体是哪种我们并不清晰。
总结
宇宙对我们来说布满了太多的未知,若是它是一本书,那么我们人类此刻领会的只是零散的几页。以上6个问题,只要能搞大白一个,那么人类将进入新的科学时代,至少会给我们带来前所未有的惊喜。










