关于宇宙命运的“末日猜想”

1998年以前,人们认识的宇宙是一个单纯的膨胀着的宇宙,来自大爆炸的能量使宇宙中的所有星系渐渐地远离我们。然而,科学家们在后来的研究中修改了人们对宇宙的这种看法,他们在观测遥远的超新星时发现,宇宙膨胀的方式很复杂,速度在逐渐地加快,星系似乎受到一股神秘力量的牵引而狂奔不止,那种力量延伸了时空,拉开了星系间的距离,人们称它为暗能量。它似乎就是爱因斯坦的宇宙常数。科学家认为,暗能量是使宇宙充满更多空间的力     

暗能量研究的新进展

据英国New Scientist，2005，188（2528）：18报道，一个对Ia型超新星（SNIa）的观测组报告了他们对70个此种超新星观测数据的分析．认为从80亿年前以来．宇宙内基于暗能量的斥力基本上是稳定的，其波动不超过20％。     

从无穷小到无穷大的发现

近年来,科学家们已经展开了对粒子物理、天体物理和宇宙学交叉领域的探索,包括潜伏在山洞中探测致星系成团的暗物质粒子;把探测器置于南极冰面和地中海下探测来自外层空间的中微子;建造γ射线望远镜以便打开宇宙的新视角;追踪超新星爆发以解读促使宇宙加速膨胀的暗能量.     

追寻神秘暗能量的人——天体物理学家索尔·帕尔马特访谈录

最近几年,重大的科学发现之一当属宇宙加速膨胀。在神秘的暗能量的作用下,宇宙会变得越来越稀疏,最终在冰冷中死寂。当时有两个科学家小组独立的通过天文学观测做出了这一惊人的发现,其中之一就是美国加州大学伯克利分校的天体物理学家索尔·帕尔马特（Saul Perlmutter,下图）领导的团队。不久前,珀尔马特接受了《科学美国人》杂志的采访。就发现宇宙加速膨胀过程中的“一锤定音”等读者关心的问题一一作了解答。     

IA型超新星——宇宙的标准烛光

正20世纪末,科学家通过对IA型超新星测距的研究认识到宇宙在加速膨胀,进而推论出暗能量的存在。这不仅是天文学,而且是物理学的巨大突破。与人类一样,恒星也有生死。它们个个都像英雄那样,活着的时候光芒万丈,傲视群雄,死亡的时候也是轰轰烈烈,以一场大爆发结束自己的生命。这种恒星在演化接近末期时经历的剧烈爆炸就叫超新星爆发。超新星的英文名称为supernova,nova在拉丁语中是"新"的意思,这表示它在天球上看上去是一颗新出现的亮星(其实原本即已存在,因亮度增加而被认为是新出现的)。生命有长有短,个体也有大有小,     

宇宙的“标准烛光”:Ⅰa型超新星的观测与理论

Ⅰa型超新星作为宇宙的"标准烛光"被用来测距并测定宇宙的膨胀历史以及确定暗能量的性质.一般认为Ⅰa型超新星可能源于接近1.4 M⊙碳氧白矮星的热核爆炸,但其爆发机制及前身星的性质还存在争论.这使得Ⅰa超新星距离测量可能存在的一些系统误差无法得到澄清.本文综述了当前Ⅰa型超新星的观测多样性特征以及相关的爆发机制和前身星模型.Ⅰa超新星的光谱和测光性质的弥散不能用单一的模型单简并或者双简并模型+几何效应来解释,这表明可能有多种渠道产生这类爆发.未来利用它们开展精确宇宙学研究需要对不同亚类的爆发进行区分和认证.     

科学家绘制迄今最大远古宇宙3D地图

科学家们近期通过对宇宙中一些最明亮天体的研究,绘制出了一幅迄今最详尽的宇宙3D图景。这项研究有望帮助科学家们了解宇宙是如何膨胀的,并可能提供暗能量的研究线索,暗能量被认为是宇宙膨胀的推手。这一项成果来自斯隆数字巡天项目组(SDSS),该项目     

“暗能量相机”拍摄到远古星光

位于智利山脉的巨大天空绘制仪器、世界上功能最强大的数字相机——"暗能量相机",穿越无数遥远星系,成功地拍摄到80亿年前的远古恒星光线.这个570 M像素的相机于2012年9月12日首次拍摄到南部星空的远古恒星光线. 这些远古恒星光线或将解答物理学最大的疑问——宇宙为什么处于加速膨胀状态?虽然暗能量占据宇宙质量的74％,但是科学家对暗能量仍不是非常了解.暗能量是21世纪科学领域最大的悬而未决的研究项目.     

逃逸宇宙

巨大的星系飞快地离我们而去宇宙正在逃逸经典理论在这里不再适用谁把时间和空间推向远处2003年7月,美国匹兹堡大学的瑞安·斯克兰顿博士领导的一个多国科学家小组宣布,他们发现了宇宙存在暗能量的证据。2005年2月,一个由英国、法国、意大利和澳大利亚等国科学家组成的研究小组宣布,他们在距离地球2000万光年的室女座发现了由暗物质组成的星系。宇宙学家认为,这个重要发现是宇宙学研究的一个重大突破。世界各大媒体都对此作了详尽报道。也许你们会问:暗能量是什么?暗物质是什么?欲知答案还得从超新星说起。     

捕捉暗能量--暗能量主宰宇宙命运

暗能量是个谜。暗能量充溢整个宇宙，占了宇宙总组分的三分之二，我们却对它毫无察觉；它推动着宇宙加速膨胀，我们却不知它为何物。暗能量到底是真实的存在还是虚幻的魅影？     

超新星在中国的历史记载

本文通过扼要阐述超新星的有关天体物理问题，说明为什么中国关于超新星的历史记载对于天体物理研究具有重要现实意义。并通过概括资料，阐明中国超新星历史记录在国际天文学界的重大影响及贡献的两个方面：古代的观察记录和现代中国天文学史家整理、研究超新星历史记载的成果。     

天体尺度上的重大灾变事件——宇宙在大爆炸中诞生

 目前关于宇宙起源的主流学说是大爆炸宇宙论--可观测宇宙在一次大爆炸事件中诞生,至今经历了长达130多亿年的演化,期间形成了各种形式的天体和天体系统。因得到若干重要观测事实的支持,基于灾变式事件的大爆炸理论已获得学界的普遍认可。     

物质世界的对称性破缺 ——2008年诺贝尔物理学奖简介

由于对基本粒子物理学中的对称性破缺问题做出了重大理论贡献,美国芝加哥大学恩里科•费米研究所的美籍日本物理学家南部阳一郎（Yoichiro Nambu）、日本筑波高能加速器研究中心的小林诚（Makoto Kobayashi）和日本京都大学汤川理论物理研究所的益川敏英（Toshihide Maskawa）被授予2008年度的诺贝尔物理学奖。本文将简要介绍他们获奖的工作,以及与之相关但尚未解决的宇宙的物质-反物质不对称难题。     

暗物质研究的进展兼谈科学中的整体统一方法

本文介绍了关于暗物质的基本知识和近年来的研究进展,包括暗物质的证据,冷暗物质模型, 弱相互作用暗物质的探测,关于暗物质晕的研究,其它天体物理限制等。当前暗物质的研究方法与传统的分析、还原方法有所不同,或可作为所谓“整体统一”研究方法的一个例子,这对其它领域的研究也有一定的借鉴价值。     

2019年度诺贝尔物理学奖：理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置

2019年度的诺贝尔物理学奖授予了三位天文学家，以表彰他们使我们理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置方面的贡献。其中，美国普林斯顿大学的宇宙学家皮布尔斯(P. J. E. Peebles)获得一半奖金，以奖励他在物理宇宙学中的理论发现；瑞士日内瓦大学的马约尔(Michel Mayor)和瑞士日内瓦大学及英国剑桥大学的奎洛兹(Didier Queloz)分享了另一半奖金，以奖励他们发现一颗环绕类似太阳的恒星的行星。文章介绍这几位学者的科学贡献。     

风能及其利用

风能是一种清洁、资源丰富、不产生室温气体的自然可再生能。在当前矿山能源面临枯竭、环境日益恶化的情况下,无论从经济上获知技术上都是以下功能可以首选的替代能源。全球均在对其加速开发和利用。笔者介绍了风的成因和特性,风能的估价方法及全球和我国风能的资源量。并着重介绍了全球和我国风力发电技术的进展过程、发展趋势和前景。此外还扼要介绍了风力提水、风帆助航及风力致热等利用风能的技术和现况。     

“摇铃形”金复合纳米二氧化硅在细胞和组织暗场成像中的应用

金纳米颗粒因其具有独特的物理化学及光学性质, 在生物影像、癌症诊断治疗等领域表现出极大的应用前景, 但因小尺寸纳米金颗粒(<20 nm)在生理体液环境中稳定性较差、体内安全剂量低、被动靶向效果不明显等问题, 使其在体内成像, 尤其在活体肿瘤部位成像中受到较大局限. 本文针对上述问题, 将13 nm金颗粒生长在具有特殊核壳结构的夹心二氧化硅空腔之内, 形成具有新型结构的“摇铃形”金复合纳米二氧化硅(silica nanorattles@gold nanoparticles, SN@GN), 既保留金纳米颗粒的强散射特性以利于细胞和动物组织中实现暗场成像, 同时二氧化硅壳层将金颗粒保护起来, 提高了纳米颗粒的稳定性. 细胞毒性实验表明SN@GN的细胞生物相容性良好, 毒性低. 动物急性毒性实验表明, SN@GN的最大耐受剂量大于200 mg/kg, 而GN的体内最大耐受剂量仅为4.6 mg/kg, 显著提高了金纳米颗粒的生物相容性. 本研究为SN@GN在生物暗场影像领域的应用提供了重要的实验依据.     

垂直方向加（减）速运动对人体的生理影响

垂直方向加（减）速运动会对人体产生生理反应。本文首先分析垂直方向加（减）速运动对人体前庭器官的反应;接着,以电梯升降过程为例,对垂直方向的加（减）速运动进行了物理描述,并提出“超重”和“部分失重”的概念;最后,分析人体在超重和部分失重状态下心血管功能等的生理反应。     

引力透镜效应与暗物质探测*

引力透镜是广义相对论引申的强引力场中特殊的光学效应。20世纪80年代以来,天文观测发现了许多引力透镜效应的实例,包括“爱因斯坦环”。一些本来很难探测的非常遥远、非常暗弱的天体,幸亏引力透镜效应而进入当代天文学家的视野。“大爆炸”70万年以后,宇宙处于延续4～5亿年的“黑暗年代”,物质大体呈均匀结构,没有任何自主发光的天体。星光灿烂的辉煌时期始于何时？引力透镜效应的观测给出了相关信息。被称为21世纪“两朵乌云”之一的暗物质,比所有人类已知物质的总量多4倍以上,不发出任何辐射,不可能被直观测到。引力透镜效应作为发现宇宙暗物质的探针,在寻找暗物质确实存在的直接证据和分析暗物质的空间分布方面作出了贡献。     

测量角度下的平行宇宙

从测量的宏观、微观两个角度分别引出平行宇宙的概念。从宏观的角度,回顾了古代由于恒星视差的消失引起的恒星测距的难题。介绍了近代的标准烛光测量法、哈勃的宇宙尺度红移测量法,以及大爆炸宇宙假说战胜稳恒态宇宙假说。最终,由宇宙暴胀理论引出第一层平行宇宙和第二层平行宇宙。从微观的角度,由牛顿炼金术的失败引出4种基本力和量子力学。介绍基本粒子的测量不确定性以及薛定谔提出的波函数。对波函数诠释的主流思想是标准的哥本哈根解释,而埃弗雷特特的平行宇宙解释引导出的第三种平行宇宙,即量子力学的平行宇宙,目前逐渐被广泛地接受