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     

思者无疆--从<时间简史>到"膜的新世界"领悟霍金的时空

接触霍金始于高中,那时读《时间简史》就像读一篇情节复杂的创世神话,于是大学后再次精读。为什么对《简史》有如此的热情,细想起来可能是这样:虽然是理论物理的门外汉,但宇宙的故事仍能让我激动不已。不过教科书上那些可怕的数学公式实在让人畏而远之,而《简史》却用我能理解的话语生动地描述了宇宙的一生。虽然我不知道为什么这样,但是我依然能感受到宇宙史诗的雄浑与美丽。这就是霍金在《简史》里书写的宇宙史诗:     

宇宙演化的法则

据报道,宇宙的结构及其运行定律可能与人脑和其他复杂网络很相似,其中复杂网络包括互联网、人与人之间的信托关系等。美国加州大学圣地亚哥分校的一研究者称:"我们并不是笼统地认为宇宙就是一个大脑或计算机。我们的研究发现,宇宙自身的演化与复杂网络的演化都遵循着许     

神秘的宇宙灰尘结构

灰尘是宇宙中的基础物质,虽然它只占宇宙中正常物质总重量的1%,但它可帮助形成恒星和复杂分子,并且是构成行星成分的主要元素.在地球上,人们随时可以看到灰尘,但在宇宙中,它们是如何分布的呢?     

破解宇宙之网——大规模巡天新时代即将到来

整个宇宙就像一张复杂的网,所有的恒星和星系都附着在它之上.诗人们也许会因此吟唱,但是在这些华丽的诗篇中却蕴含着科学家们对宇宙的认识.揭开这张"宇宙之网"将会是天文学家、天体物理学家和宇宙学家们的下一个巨大挑战.     

血雨:宇宙中更微观的生命存在形式

牛津大学教授、《自私的基因》一书的作者里查德·道金斯(Richard Dawkins)在一次全球智库人物会议上表示,宇宙简直太奥妙了,恐怕不是人类智力所能够理解的。他认为,我们只是生活在一个人类自己创造的“现实”中。道金斯称这个“现实”为“中间世界”(middleworld),以区别人类无法企及的宇宙范围。道金斯认为,为了理解我们生活的这个复杂的世界,人们给自己创造了一个现实。不管多么聪明的人,都不可能完全认识和了解这个宇宙。道金斯谈到了他对宇宙的一些哲学认识。他认为不同的生命生活在不同的现实中,而“中间世界”仅仅局限于我们所能看…     

达尔文主义的必要性

拉马克式遗传缺乏证据。可是即使没有依据,我们也有理由确信,获得性状的遗传是不可能的。生物学是研究宇宙中“复杂的”事物的一门科学,而物理学则是一门研究     

宇宙新观念

几个世纪来 ,天文学家一直凝视着夜空 ,追问宇宙为什么是这样 ?为什么我们居住的空间是 3维 ,而不是 2维、 1 0维或者 2 5维 ?为什么光速是如此之快而音速是如此之慢 ?为什么原子是如此得渺小 ,而恒星又是如此得硕大 ?为什么宇宙是如此得年老 ?我们的宇宙必须是这样吗 ?或者在其他地方 (宇宙 )情况会有所不同吗 ?仅仅一个世纪前 ,人们还认为银河系就是宇宙的全部。现在天文学家知道星系不过是散落在宇宙中的尘埃 ,而且真正要理解他们可能需要一个更广阔的宇宙———多重宇宙。例如 ,宾夕法尼亚大学的宇宙学家马克斯·泰格马克 (ＭａｘＴｅｇ…     

资讯

<正>印度将在南极开展宇宙噪声研究在未来几个月内,印度科学家将在南极的印度"迈特里"常年研究站安装成像式宇宙噪声接收机,整个接收机由16台接收器组成。由于该研究站周围地形复杂且天气恶劣,预计要2～3个月才能全部安装完毕。     

开辟宇宙

一般相对论导出的宇宙方程式是一个不可思议的存在。因为明天的天气如何,用方程式都无法解明,更何况整个宇宙的发展趋势要在一个方程式中表达清楚。而且,解完这个方程式后得到的结论是“宇宙正在膨胀”,实际上这个结论早在20年代就被哈勃通过观测而确立。“宇宙背景放射”的学说有着宏伟而深远的影响。     

量子宇宙学和宇宙创生

将量子力学用于整体宇宙,宇宙学家希望窥视宇宙创生时刻。我们许多人遥望晴朗夜空而询问:"所有这些来自何方?"许多世纪以来,哲学家和神学家沉思默想的这个问题是科学研究所不可企及的。仅在本世纪我们才有足够精妙而严密的理论借以窥视宇宙极早期。运用爱因斯坦的广义相对论,将时间逆转,研究人员推断宇宙是在一个体积小、密度大、温度高的区域中出现的。     

宇宙中微子的探测和中微子星

我们在前文中,指出中微子有可能占宇宙质量的99％,而重子仅占1％。这些中微子将使宇宙封闭。显然,如何在宇宙中探测出这些可能大量存在的背景中微子,将是一个重要问题。     

超级计算机模拟第一代恒星

今天的望远镜无法看到早期宇宙中原恒星的形成,但如果你想要窥视这一奇观,复杂的计算机数值模拟可以帮你完成这个心愿：致力于模拟宇宙黑暗时期的宇宙学家正期待着通过观测来验证计算机的数值结果,看看过去的预言是否还能在未来发生——     

暗物质之谜

我们能够感知暗物质对浩瀚宇宙产生的巨大影响,却捕捉不到它的行踪。在物理学上,物质之间有四种作用力,而暗物质只通过引力与其他物质发生作用;暗物质占据着宇宙中22%的质量,25%的能量,而对于它何以有如此巨大的能耐却无人知晓;暗物质的存在为构建宇宙大尺度结构发挥了重要作用,而在小尺度宇宙结构中它却不露身影。那么,暗物质究竟是一种什么样的物质呢?     

光子、热力学与膨胀宇宙

基于宇宙学观测以及含宇宙常数的广义相对论场方程建立的标准宇宙模型,存在着违背物理学基本规律的疑难,提示我们需要仔细审视宇宙动力学的物理基础.例如,同实物退耦后的背景黑体辐射光子数目不再随宇宙膨胀而变化,但宇宙学红移效应导致辐射温度反比于宇宙尺度下降,则背景辐射总能量也反比于宇宙尺度而不断减少,违背了热力学第一定律,损失的宇宙背景辐射能量到哪里去了?又如,宇宙常数对应的暗能量密度不随时间变化,膨胀宇宙中物质不断被创生,总能量随宇宙膨胀趋于无穷.在宇宙学中坚持能量守恒,需要限制暗物质和暗能量的基本物理性质,其中作为零质量玻色子的光子扮演着重要角色.基于爱因斯坦场方程同时又不放弃能量守恒定律的宇宙学模型,给出了和标准模型完全不同因而可以被观测证实或证伪的演化图景:暗物质同暗能量平衡状态下的匀速膨胀才是宇宙的常态,而减速或加速膨胀只是宇宙介质相变导致的瞬态过程.近期开始出现的高精度宇宙学观测结果对标准模型提出了挑战,而有利于能量守恒宇宙模型的预期.正在进行和计划中的宇宙学观测将最终判定2类模型,并且推动基本物理的发展.     

人体部件的替换修补

生命活动是宇宙间最奇妙的现象之一,而一切生命结构中最最复杂的又莫过于人类的身体了。有趣的是构成人体的各个部件——内脏、器官和组织虽然十分精密,但却又可以人为地加以改变、取代,甚至完全去除。     

从星体残骸中诞生的人类

1927年,比利时天文学家勒默第指出:在零时刻,宇宙的物质和能量实际上杂乱地挤成一大堆,直径可能不超过几光年.他把这叫作“宇宙蛋”.而当代卫星技术获得的数据使得科学家们确信宇宙是由创世大爆炸形成的,而生命形态就是从“宇宙蛋”爆炸后的残体中进化而来的.     

确定宇宙年龄的一种新方法

天文学家一直迫切希望找到一种确定宇宙年龄的新方法。宇宙年龄——从宇宙由超密态经所谓大爆炸而产生起所经过的时间——与宇宙膨胀减慢的速度有联系。再者,这种联系将有一天告诉我们宇宙是否将永远膨胀下去(宇宙是开放的),或者宇宙最终将停止膨胀,然后经“大坍缩”收缩到原来的超密     

谈谈物质宇宙和非物质宇宙

李国材教授的《谈谈物质宇宙和非物质宇宙》一文关于我们物质宇宙之外还存在非物质宇宙的假说是一篇有激烈争议的论文。它涉及自然科学多学科的基本概念和基础理论,也必然地与哲学的一些基本理论相关联;同时发表的周守仁同志《“非物质宇宙”设想的逻辑矛盾》一文认为,李国材的“非物质宇宙设想有着不可克服的逻辑矛盾,是不能成立的理论。”对于宇宙模式这样重大而又十分复杂的课题,也许不是我们当代人能解决的了的,但是谬误和真理是一对孪生子,总是相比较而存在,相斗争而发展的。任何科学,包括自然科学和社会科学的概括和总结——哲学在内,也是在不断发展的过程中逐步完善的。这两篇文章的发表,或许能给从事科学研究工作的人们一些启迪。     

玻色凝聚原子气体跨越自发对称性破缺的普适非平衡动力学研究进展

自发对称性破缺是自然界中普遍存在的物理现象,从宇宙星系的形成到超流涡旋的产生,它广泛存在于宇宙学、凝聚态物理以及原子分子光物理等各个领域之中.自发对称性破缺过程中的普适临界动力学可用Kibble-Zurek机制描述,该机制描述了体系非绝热激发和淬火速率之间的普适标度关系.研究普适临界动力学既可以加深人们对早期宇宙中复杂...