从地球旅行到Special宇宙边际

宇宙的尽头距离我们有多远？现有资料表明，宇宙有137亿光年的宽度。那么，在无垠的宇宙中，除了地球外还有什么地方存在生命吗？恒星诞生或死亡的现场是怎样的？如果就近观看碰撞的星系或类星体，其景象是怎样的？宇宙尽头又是怎样的？的确，宇宙还有很多未解之谜，但现在人类通过哈勃望远镜、天文卫星和地面巨型望远镜的观测等手段，不仅捕捉到了过去不能详细观测的天体的清晰图像，还查明了一些动态现象的细节等等，从而逐渐揭示出关于宇宙的新知识。现在，就让我们借助这些知识，从地球出发，一直旅行到宇宙边界。     

宇宙如何起源?

热大爆炸宇宙学取得巨大的成功,它所预言的哈勃定律、宇宙微波背景辐射和轻元素丰度等都得到了观测的广泛证实.但是热大爆炸宇宙理论自身有着无法解释的疑难问题,比如宇宙空间平坦性问题、视界问题等.为了解决热大爆炸宇宙学的诸多疑难问题,一个最简单经济的方案是在宇宙热大爆炸前发生一段由真空能推动的宇宙近指数膨胀的宇宙演化过程,即宇宙暴胀.事实上,发生在宇宙极早期的暴胀过程不仅可以合理地解释所有这些热大爆炸宇宙学中的疑难问题,而且起源于暴胀期间的量子扰动自然地提供了宇宙晚期结构形成所需的原初密度涨落.反过来,探测宇宙微波背景辐射微小的各向异性和宇宙结构成了探索早期宇宙暴胀物理过程的关键手段.尽管现有的大量宇宙学观测强有力地支持暴胀宇宙学,然而当前在宇宙大尺度上似乎依然存在一些偏离标准暴胀宇宙学预言的迹象,这些迹象可能暗示宇宙在极早期暴胀前还经历了一段收缩过程.     

从地球旅行到宇宙边际

宇宙的尽头距离我们有多远？地球外存在生命吗？恒星诞生或死亡的现场是怎样的？如果就近观看碰撞的星系或类星体,其景象是怎样韵？宇宙尽头又是怎样的？宇宙还有很多未解之谜，但现代观测手段正在逐渐揭示关于宇宙的种种新知识。现在，就让我们借助,这些知识，从地球出发，一直旅行到宇宙边际。     

时空拓扑——宇宙创生的遗迹

在整个人类的文明中,最令人着迷的问题大概要算宇宙的创生了.在东方和西方的每一种文明里几乎都可以找到有关宇宙创生的猜测和议论.然而,所有这些议论都是属于玄学的或神学的,而不是物理的.也就是说,至今对于宇宙的创生还没有用物理学的方法——理论与观测相互对证进行讨论过.在宇宙创生问题中,最令人困惑的是,宇     

夜空中永不消失的“电波”

德国天文学家海因里希·伯斯在19世纪初期提出一个观点:如果宇宙是静态和无限的空间,那么我们还能看到黑暗的夜空吗?现在我们已经知道宇宙存在一个开端,并处于加速膨胀的过程中。然而,我们所看到的夜空并不是完全黑暗的,在所有方向上和所有波长范围内都存在一个微弱的"背景光"。目前,科学家通过位于新墨西哥州的卡尔·G扬基甚大阵解决了天空中永远存在的神秘辉光,即射电背景,其不同于宇宙微波背景。科学家认为,这些辉光来自全宇宙的射电星系。     

绘制宇宙图

就是对于大多数天文学家而言,星系都是非常庞大的东西一一在几十万光年的空间里,挤满了数以千亿计的恒星,其间密布着巨大的气体和尘埃云。但是,对那些在最大尺度上研究宇宙性质的宇宙学家来说,星系不过是物质的基本单位而已。数以十亿计的星系充斥于可观测的宇宙之中。它们聚集成大小为300万光年左右的星系团,而这些星系团又构成逐级增大的系综。     

揭开宇宙之谜的七大新论

人类对宇宙的研究已取得了惊人的进展,但在整个宇宙论的研究领域,依然存在着不少悬念和难以解答的问题。近几年来,人类终于确认了宇宙的年龄为137亿年,并公认为宇宙最初起源于刚刚诞生时的大爆炸。为了观测宇宙诞生初期发射的光,即观测某种宇宙微波的背景放射现象,人类已经发射了微波观测卫星(WMAP)。 尽管人类已作出不懈的努力,但仍没有一套能解释整个宇宙产生之谜的完整确凿的理论,有些解释     

单细胞生物行为：解开最大宇宙谜团的钥匙

正现代宇宙学预测,当前宇宙中的物质已经集结成一个巨大的丝状网络,通俗地说就是"宇宙网"。这些物质要么无法通过电磁技术观测,要么在放射中因太过分散而不能成像,因此对这一宇宙网络的测试极为有限。广域观测确实揭示了星系分布中的网状结构,但这些发光的星系只占不到10%的重子物质。有关星系间介质通过遥远类星体光谱吸收的统计数据为这一模型     

从大数巧合到基本常数可变理论

当今宇宙学的主流理论是以一个关键的假设为基础的。在主流理论中引力常数G和光速C都永远保持为同一数值。观测表明这些基本常数确实没有什么明显的变化。然而，迄今的研究仅仅考察了过去10亿年内这些常数的数值，因此认为在整个宇宙时间内不变是值得怀疑的。大约在80年前，一位数学天才发现了大数巧合，所谓大数是指约等于10^40的由宇观和微观物理参量所组成的无量纲量。随着宇宙膨胀的发现，宇观和微观参量之间存在联系从一种信仰，变成了经验定律。大数巧合变成了大数定律。为了解释大数定律，又产生了人择原理与自中心原理之争。带有人择色彩的可变引力常数理论由此而诞生了。近几年来，一些物理学家提出了光速可变理论，用以解决宇宙学的视界问题、平坦性问题以及其他疑难问题。     

本动速度与宇宙Mach数

星系本动速度场的观测数据对于检验宇宙学方案而言是非常重要的。迄今为止,已经积累了相当数量的观测资料,同时也提出了几种理论模型,不幸的是理论结果与观测不相一致。新近Ostriker等人提出了一个新概念——宇宙Mach数,并且给出了计算结果。在几条可以被接受的假设基础之上,本文也给出了本动速度和宇宙Mach数的计算结果。 1 理论     

编织宇宙之网

当天文学家窥视星空，他们看到了一个蛛网状的天体网络，星系沿着长墙和灯丝铺开，它们之间相隔着空穴。但经几十年的研究和观测之后，宇宙学家对宇宙如何从一个平滑、均匀逐渐演化到今日宇宙的块状拼凑网，知之甚少。简言之，这个谜可分两部分。首先，随机地分布在炽热气体和粒子间的原始混合物中的微小团块，在宇宙生命的最初瞬间（即所谓暴胀期）一下被扩大了。以后的过程就由引力去完成了。把这些扩大了的、且仍随机分布的团块，慢慢地拉成今日明显可见的、大尺度结构的拼凑网。多伦多大学的加拿大理论天体物理研究所的宇宙学家邦德（J…     

《宇宙的构造》:不可思议的科学

《宇宙的构造》作者布赖恩·格林宇宙是如何诞生和演化的 ?还有其他的宇宙吗 ?时空的本性是什么 ?这些问题已经吸引了诸多文明社会中的思想者们几千年 ,由此产生了宗教信仰、神话、迷信和哲学 ,最后产生了科学。这些问题对人类想象力的把握非常牢固。回答它们所需的工具———用来进行必要观测的技术手段和用来制定有力解释的物理理论———在这些年都已经变了。在《宇宙的构造》一书中 ,布赖恩·格林(BrianGreene)巧妙的把最新测量的天文数据连同平常的例子呈现出来 ,以帮助我们了解它们。20世纪理论物理学最伟大的两个成就———广义相对…     

暴涨宇宙学

天体物理学是研究天体演化的物理过程的科学。宇宙作为一个整体是最大的天体,其物理过程是由大爆炸模型来描述的。根据这个理论我们今天所观测到的宇宙起源于100～200亿年前的一个超高温超高密的状态,它一直在冷却、并变得稀疏。我们知道,这种膨胀作为时空本身的膨胀,到今天还在继续,因为观测表明,宇宙中的所有星系都在相互飞离。     

科学之窗

称量宇宙##D天文学家告诉我们今天的宇宙仍在不断地膨胀。但人们不仅要问：它会永远膨胀下去吗？宇宙究竟有多大的质量，这些质量所产生的引力能否使膨胀减慢．甚至宇宙会塌陷成一个密度惊人的人球吗7由于宇宙的质亟不能被直接测量．所以许多的宇宙模型还只是一种假想。也许到了2001年天文学家们可能会找到问题的答案。因为1996年4月美国宇航局批准了一项耗资7000万美元的太空探测计划，这项计划是拍摄宇宙大爆炸后留下的背景辐射。第一次观测到宇宙微波背景辐射，是1992年从一个宇宙背景探测卫星（COBE）收集到的数据中获得的。COBE探…     

宇宙中^3He稀少之谜有了答案

天学家们认为宇宙中^3He的来源应有两个：一是宇宙创生爆炸时原初核合成过程造出的，这时伴随着大量的氢一同产生的有^3He和少量的氘、^3He以及^7Li等轻元素；第二个来源是众多恒星演化到红巨星阶段时，其内部的氢之核聚变反应形成的^3He，理论预期如此产生的^3He之总量释放到宇宙中时应是目前实际观测值的10倍。现代的恒星演化学说已成功地预见到所观测的宇宙中许多较重元素的丰度，但丢失的^3He的丰度多年来一直困扰着天体物理学家们。     

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。     

宇宙弦与宇宙结构

在遥远的古代,人类就试图弄清恒星在空间的分布方式。以现代观测手段为基础的宇宙学理论已能解释宇宙的演变过程,所谓宇宙“大爆炸”模型就是一个非常成功的理论。该理论认为所有物质和能量曾集中在一十时一空点内,随后才膨胀成今天这个样子。大爆炸模型对于为什么其它星系正在远离我们提出了解释,该模型还预言整个宇宙充满了一个低温微波辐射,     

关于宇宙的无限性问题

宇宙是什么?这是一个自从远古到现在都在不断引起人们巨大兴趣的问题. 如果不考虑神学的迷信和玄学的臆想,从来,人们对宇宙的研究,都是从观测入手,在观测的基础上,归纳,外推,以建立一些合理的假说或原理,然后运用当时人们所能掌握的严密自然科学方法,即数学和物理学的方法,去构造一个宇宙模型,再由这个模型的理论予言与观测的符合程度来判定这一模型的价值. 这正是爱萨克·牛顿研究天体运行,研究宇宙的方法!     

迄今质量最大类星体现身

<正>类星体是宇宙中最明亮的天体,因其中心黑洞疯狂吞噬周围物质而发出极强的光芒。通过长期的观测研究,天文学家确定早期宇宙的类星体中含有超大质量黑洞。但这些黑洞是如何在宇宙诞生不久就"成长"为超大质量黑洞的,一直是一个有争议的热门课题。     

呼之欲出的脑科学图景

宇宙起源和大脑研究是21世纪比肩的科学谜题。今年3月,欧航局根据"普朗克"太空探测器传回的观测数据,发布了迄今最为精确的宇宙地图,并对现有宇宙理论进行了修正,宇宙年龄也被重新确定为138.2亿年。无独有偶,在脑科学研究领域,一项叫做"大脑活动图谱