用想象和思考去拥抱宇宙日月星辰和我们未知的一切

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  刘慈欣发表获奖致辞时谈到科幻小说时:“未来像盛夏的大雨,当我们还没有准备打开雨伞时,它会来。与此同时,我也很沮丧地发现,当科幻小说成为现实时,没有人会感到神奇。他说,作为科幻作家的工作是“在事情变得平淡之前把它们写下来。”

我们知道宇宙正在膨胀,但如果宇宙膨胀的减速度足够大,在临界点之后,它将逐渐停止膨胀然后开始收缩。刘慈欣的科幻小说《塌缩》有一个描述,即从扩张到倒塌的那一刻发生的事情。

可以说,宇宙的大爆炸始于奇点,加速扩张,星系相距甚远。这真是一首悲伤的孤独歌。然而,在某个临界点,它开始收缩反向运动并最终返回到奇点。

我最近在地铁上读了王杰的《星空的琴弦》并做了一些读书笔记,这些笔记记录在一起:

古代中国人很早就开始观察天体现象和日历的制定。早在战国时期,魏国就有一位名叫史申的天文学家,他与楚人一起测量并准确记录了它。黄道附近的恒星位置及其与北极的距离是世界上最古老的星级列表。他还系统地观察并记录了五大行星的习惯。在元代,天文学家郭守敬开发了世界上最先进的日历,称为《授时历》。由于他们的杰出贡献,他们的名字,以及其他三位中国古代科学家(Zuchongzhi,张衡,万湖)的名字,被用来命名月球背面的五个陨石坑。

金星的利润和损失的变化已成为内心的最佳证据。伽利略用他的望远镜毫无疑问地证实托勒密的地心说是错的,哥白尼的日心说是正确的。

3.基于万有引力公式,牛顿推导出行星的轨道是椭圆,并且重心(即太阳)位于椭圆的焦点处。同样,开普勒的三个定律也可以纯数学方式推导出来。万有引力也可以解释地球上的岁差和潮汐的原因,因为月球在地球上的牵引力会导致地球轴线的振荡和海洋的隆起。

彗星信息,让哈利分析法律。结果,哈利利用牛顿万有引力定律发现24颗彗星中有3颗是同一颗彗星的三个记录。这颗彗星每76年返回一次,下一次返回是1758年,哈利一直活到96岁。不幸的是,他只活到86岁。哈利在他的《彗星天文学概论》中写道:如果孩子们在1758年再次看到这颗彗星,别忘了我计算并预测了它。因此,在哈雷去世后的第16年,这颗被发现,观察和记录的彗星被命名为“哈利彗星”。

1717年,61岁的哈利发表了一篇论文。他指出,经过对托勒密时期和最新的现代明星目录的比较,发现小天狼星,大角星和南河三世已经三岁了。恒星的位置必须改变,绝不是由观测误差引起的。这三颗恒星是白天最亮的恒星之一,也是最接近地球的少数恒星之一。这篇论文就像一枚炸弹,在天文界引起了极大的反响。几千年来,恒星的不断运动是一种根深蒂固的认知。它代表了宇宙的完美和上帝的伟大。许多天文学家已经开始研究和比较不同时期的恒星。结果,事实被无情地毁掉了。上帝的永恒创造:恒星确实在移动,这被天文学家称为“自我”。

5,开普勒,伽利略,牛顿等出现如此凶悍,使哥白尼心中的一个问题得到了成功解决。但是有一个最基本的问题仍未解决,那就是为什么没有观察到恒星的年度视差?布拉德利在天文测量中发现了一个非常重要的概念:光的像差。

为了让你更好地理解像差的原理,我想再举一个例子来帮助你理解:想象一下,在雨中奔跑,你会感觉到雨滴靠在你的脸上,你跑得越快角度越大倾斜度越大,当你停下来时,你会发现雨滴实际上是垂直落下的。该示例示出当观察者相对于观察对象移动时,观察到的方向改变,并且方向改变的大小与两个对象的速度的比率相关。地球围绕太阳旋转的速度只是光速的万分之一。因此,由像差效应引起的光的偏转角仅为20弧秒。在发明螺旋千分尺之前不可能检测到这种小的偏转。

自发现异常以来,布拉德利的信心增强了。他认为,恒星视差的幅度必须小于由像差引起的幅度,因此恒星的年度视差会被“淹没”在像差中。现在,只要他使用由光的像差引起的摆动效应作为数据的基本校正值,他肯定会使真正的年度视差现象浮出水面。

6.这项国际行动的结果是:1AU(天文单位)=1.13亿公里。随着天文学第一个问题的解决,太阳系的空间尺度终于得到了明确的澄清。让我们感受到十八世纪人类对太阳系的了解有多大:从地球到太阳是1.33亿公里,它有多远?当时人类最快的交通方式就是马。最快的马是每小时70公里。从地球到太阳旅行大约需要224年。显然这是一个相当大的距离。

7.它的距离计算:19.2 AU,欧洲的天文世界是轰动的,因为太阳系的边界增加了一倍多。这是天王星,太阳系的第六颗行星。事实上,它是一个肉眼可见的行星。虽然它非常黑暗,但它与Tycho的视力绝对可见。伽利略也看到了它(伽利略手稿中的后代,他曾经把天王星误认为木星的月亮),但由于天王星的革命时期是84年,肉眼很容易将它用作星星。对待。

8.海王星离地球约30 AU,革命时期为165年。从发现到现在(2016年),它刚刚变得更多。太阳系的领土翻了一番。

9.第一个看到银河系真相的人是我们的老熟人伽利略先生。当他用望远镜指向银河系时,他发现看起来像牛奶的银河系实际上是由无数的星星组成的。这些微弱的星星是如此令人难以置信。后来的天文学家望远镜仔细观察了银河系,证实了银河系确实是由难以计数的恒星组合而成。我们今天知道,银河系的直径为10至120,000光年,或15至180,000光年。核球的厚度为15,000光年,边缘为3,000至6,000光年厚,从太阳到银心的距离为2.7。万光年

10.对仙女座星云(M31)和三角星云(M33)的观测。这两个星云是北半球肉眼可见的唯一两个星云,它们应该是最接近地球的两个星云。

11.当声源离开观察者时,声波的波长增加并且音调变低。当声源接近观察者时,声波的波长减小并且音调变高。音高的变化与声源与观察者的相对速度和声速的比率有关。比率越大,变化越显着。后人称这一发现为“多普勒效应”。

多普勒效应适用于所有波,我们知道光是电磁波,自然会有多普勒效应。当光源远离我们时,光波被拉伸。从光谱的角度来看,它正朝着红色的方向发展。这称为红移。相反,如果光源向我们移动,它将产生蓝移。

哈勃发现不仅所有星系都有红移,而且距离越远,红移越多。

12.当然,哈勃立即提出了着名的哈勃法天文学:V=HD。这里,V表示星系远离我们的速度,D表示星系的距离,H表示哈勃常数。法则也可以转换为H=V/D,也就是说,星系撤退的速度与距离的比率是固定值。

13.哈勃法则似乎只是一个简单的数学公式,但你能看到它背后的秘密吗?即便是伟大的爱因斯坦也非常兴奋,哈勃无法入睡。让我现在为你解释一下:

哈勃定律适用于宇宙中的任何观测点,而我们的银河系没有任何特殊性。换句话说,如果你观察宇宙中的任何位置,你会发现所有的星系都在远离你。这个概念是什么?只有在一种情况下才会出现这样的景观,即整个宇宙正在扩张。我们想象一个气球(我承认这个例子太受欢迎了,似乎每个关于这个问题的文章或书都使用这个例子,但实际上没有比这个例子更好的类比),在气球上使用笔只是画画一些点和吹气球。此时,无论您指向的气球上的哪个点,您都会发现所有点都远离此参考点。这个气球是哈勃观测到的宇宙,所有的星系都在彼此远离,表明我们的宇宙正在膨胀。

远离欧洲的爱因斯坦阅读了哈勃的论文,并惊讶于他无法入睡几天,因为哈勃的发现和他的广义相对论可以相互证明。但真正让爱因斯坦感到惊讶的是,他自己为他的广义相对论方程增加了一个不必要的常数,因为他不相信宇宙会扩张。据说这是爱因斯坦。想想生活中最大的错误。

我们生活的宇宙膨胀,在宇宙的开始,只有质量和密度接近无穷大的点。

14.哈勃的发现激发了Lemet开始深入思考一个似乎有资格让上帝思考的问题,即宇宙的起源。 1931年,莱姆写了一篇发表在《自然》杂志上的论文,用文学语言写成:数十亿年前,整个宇宙是一个无限密集,无限热的原子。然后,空间这个原始的火球诞生了。在太空诞生之后,时间诞生了,火球迅速扩大,物质开始出现。

当时,一位名叫霍伊尔的着名美国天文学家在看到勒梅特的理论之后,对此非常不满。在一次采访中,他发推文说Lemmet的理论并说:“这不是'BigBang'。嗯,'嘭',宇宙诞生了,多么有趣!”谁想到了哀悼,这有点侮辱。 Big Bang这个大爆炸一词消失了,成为Lemite理论中最方便形象的隐喻。这是霍伊尔从没想过的。由于这种流行且合理的理论标签,大爆炸理论在公众中的意识迅速提高。

拉格朗日点是地球与太阳之间的引力平衡点。它确保探测器始终隐藏在地球的阴影中,从而避免太阳辐射的干扰。

16.根据欧洲航天局普朗克卫星2015年获得的最佳观测结果,结合以前的数据积累,我们现在的宇宙年龄为137.98±3700万年。

天文学家已经发现星际中存在各种分子。首先,在1963年,他们在仙后座的星际空间中发现了羟基(OH),一个羟基。然后在1968年,在银河系中心附近,在射手座的B2区域发现了一个巨大的分子云,在那里发现了氨分子(NH3)和水分子(H2O)。这时,天文学家一直非常兴奋,因为根据这一趋势,它很有可能找到有机分子。众所周知,自然界中的分子分为无机分子和有机分子。有机分子是构成已知生命形式的最基本元素。如果在太空中发现有机分子,它们将为生命起源找到新的方向。同时,它极大地增加了生命在宇宙中自然发生的可能性。

18.由于重力的存在,所有的天体都相互吸引,当然扩张的速度会慢一点。但请注意,减速并不意味着扩张将停止。经过计算,可以发现,如果宇宙膨胀的减速度足够大,在临界点之后,它会逐渐停止膨胀,然后开始收缩并进入大的坍塌状态,这相当于反向大爆炸的过程。刘慈信的科幻小说《塌缩》有一个段落描述,当宇宙膨胀崩溃时会发生这种情况。

平行线最终会相交,如果宇宙中三角形的内角不是180度,那么我们会发现该空间也是有形的。在专业方面,它是空间的曲率。如果空间的曲率是正的,则空间就像篮球的形状,三角形的内角大于180度;如果空间的曲率是负的,那么空间就像马鞍的形状,三角形的内角小于180度;空间的曲率为零,则空间完全平坦。因此,空间的曲率决定了宇宙的形状。

20.如果质量密度超过临界值,那么引力将使空间向自身弯曲,形成一个封闭的球体,空间曲率为正;如果质量密度不超过该临界值,则空间自由弯曲,形成鞍形表面这样的形状,空间曲率为负;如果质量密度不仅仅是临界值,则空间绝对平坦,曲率为零。

21.根据宇宙膨胀的速度,我们可以计算出一个方向上最远的距离是465亿光年。这是相当大的宇宙的半径,整个宇宙的直径是930亿光年。

我还可以用更专业的方式来解释什么是相当大的宇宙:假设一个光子从大爆炸的奇点开始,并且在不断膨胀的宇宙中飞行了138亿年,就像机场的自动人一样。人行道已经走了13.8亿年,所以总距离是多少?根据各种已知的宇宙学参数,该距离计算为930亿光年。在宇宙学中,这个距离也被称为当今宇宙的“粒子视界”,随着宇宙的衰老,这个视野也随之增长。

结论:对于宇宙来说,人类和蚂蚁一样小,但是这样一个小人类实际上可以理解宇宙到今天的程度。作为一个人,我感到非常自豪。