当我们谈宇宙时究竟在谈什么
最近看了《隐藏的现实》、《穿越平行宇宙》、《大爆炸简史》以及霍金的一些列,就这些书说说我们所了解的宇宙兴亡及现状。
1、宇宙的大小及年龄
我们通常所谓的宇宙,指的是客观宇宙,也就是最远(最早)的光能到达地球的范围。超过这个范围,因为宇宙的膨胀作用,膨胀速度已然超过光速,所以那部分“宇宙”,我们已经无法探测到了。这个宇宙,由大爆炸而起,最终大概率要归于热寂(熵增的极致,一切回归平静)。目前,就我们所知,它的半径达到了460亿光年,直径达到了920亿。(具体值大约为28 × 109秒差距(91 × 109光年)。其中而它的年龄已经有137.98±0.37 亿年。
2、宇宙的成分
宇宙几乎是由暗能量、暗物质与原有物质组成。其他的成分为电磁波(约占0.005-0.01%)与反物质。
听起来是不是很有意思,更有意思的在后面。
原有物质包含了原子、恒星、星系与生命,在宇宙中只占有全部成分的4.9%(也就是说,我们所认识的一切,你、我,你的爱人父母、周围的花草、自然以及群星,所有的所有,只占不到百分之五的宇宙总质量!)。
暗物质是一种目前尚未被侦测的神秘物质型态,占宇宙全部成分的26.8%。暗能量是真空中的能量,也是导致宇宙加速膨胀的原因,在全部宇宙成分中占68.3%。
然而,对宇宙中占比最大的暗物质与暗能量的本质,我们目前几乎一无所知。
物质、暗物质与暗能量均匀分布于宇宙3亿光年的大尺度范围中。然而,在小尺度范围中,物质会趋向集结为块状层次;大多数原子会聚集成恒星,大多数恒星会聚集成星系,而大多数星系会聚集成星系团与超星系团,最后则聚集成大尺度纤维状结构。可观测宇宙包含了大约300涧(3×10^23)个恒星与超过1,000亿(10^11)个星系。通常星系的规模可以小到只有1,000万个恒星(10^7 矮星系),也可以大到拥有1兆(10^12)个恒星,形成巨大的星系。银河系是本星系群的其中一个星系,其所属的超星系团为拉尼亚凯亚超星系团(室女座超星系团也属于这个超星系团之一)。此超星系团范围广达5亿光年,而本星系群范围则超过1,000万光年。相对地,宇宙也有广大的空无区域;已知最大的空洞范围广达180亿光年。
另外值得一说的是,无论在任何一个瞭望点观察宇宙,皆具有均匀性与各向同性,且宇宙没有所谓的中心。
来来来,看图~~
3、宇宙的起源与结局
宇宙起源于一场大爆炸,这是近年来主流科学界比较公认的说法。
大爆炸,big bang,听起来好酷吖~
很多人要问,那么大爆炸之前是什么,大爆炸之外是什么?
我要狠粗鲁的说,没有什么之前,没有什么之外?
什么意思?
在大爆炸的一瞬间,膨胀的并非物质,而是时空!
哇,这是什么意思,就是说,在大爆炸之前,没有所谓的时间!我们所谓的内外,是在空间中的概念,而大爆炸之后,才产生了空间,所有的事情,都在这个空间之中产生,没有“里外”的概念!
酷不酷~
既然知道了宇宙怎么出生,我们也想知道它要怎么“死亡” 吧~
关于宇宙的终结,开始科学家猜测,物质的引力会导致宇宙的膨胀减速。所以说,宇宙的最终命运决定于物质的多少:如果物质密度超过临界密度,宇宙的膨胀最后会停止,并逆转为收缩,最终形成与“大爆炸”相对的一场“大坍缩”(big crunch);如果物质密度等于或低于临界密度,则宇宙会一直膨胀下去。密度(胖瘦),不仅决定了人类(尤其是妹子们)的命运,更决定了宇宙的生死存亡,厉害了吧~
另外值得一说的是,宇宙的几何形状也与密度有关:如果密度大于临界密度,宇宙的几何应该是封闭的;如果密度等于临界密度,宇宙的几何是平直的;如果宇宙的密度小于临界密度,宇宙的几何是开放的。并且,宇宙的膨胀总是减速的。
然而,根据近年来对超新星和宇宙微波背景辐射等天文观测所知,虽然物质的密度小于临界密度,宇宙的几何却是平直的,也即宇宙总密度应该等于临界密度。并且,膨胀正在加速。这些现象说明宇宙中存在着暗能量(暗能量!很酷的名字,却完全是计算及观测所得)。不同于普通所说的“物质”,暗能量产生的重力不是引力而是斥力。在存在暗能量的情况下,宇宙的最终命运取决于暗能量的密度和性质,较不可能是“大挤压”,可能是渐缓膨胀趋于稳定,更可能是继续无限膨胀或不断加速膨胀至连原子也被摧毁的“大撕裂”(big rip)。目前,由于对暗能量的性质缺乏了解,还难以对宇宙的命运作出肯定的预言。
这就是我们所了解的信息,还有一些我想到会说,我们要知道,宇宙的浩渺实在超乎我们的想象,然而就是我们小小的卑微的栖息在地球上的人类,你我,在仰观宇宙之时,揭开了它一层又一层的面纱,我们不断接近真理,而宇宙,宇宙如同最高冷的女神,在揭开最后一层面纱之前,我们永远无法完全领略她的美。
1、宇宙的大小及年龄
我们通常所谓的宇宙,指的是客观宇宙,也就是最远(最早)的光能到达地球的范围。超过这个范围,因为宇宙的膨胀作用,膨胀速度已然超过光速,所以那部分“宇宙”,我们已经无法探测到了。这个宇宙,由大爆炸而起,最终大概率要归于热寂(熵增的极致,一切回归平静)。目前,就我们所知,它的半径达到了460亿光年,直径达到了920亿。(具体值大约为28 × 109秒差距(91 × 109光年)。其中而它的年龄已经有137.98±0.37 亿年。
2、宇宙的成分
宇宙几乎是由暗能量、暗物质与原有物质组成。其他的成分为电磁波(约占0.005-0.01%)与反物质。
听起来是不是很有意思,更有意思的在后面。
原有物质包含了原子、恒星、星系与生命,在宇宙中只占有全部成分的4.9%(也就是说,我们所认识的一切,你、我,你的爱人父母、周围的花草、自然以及群星,所有的所有,只占不到百分之五的宇宙总质量!)。
暗物质是一种目前尚未被侦测的神秘物质型态,占宇宙全部成分的26.8%。暗能量是真空中的能量,也是导致宇宙加速膨胀的原因,在全部宇宙成分中占68.3%。
然而,对宇宙中占比最大的暗物质与暗能量的本质,我们目前几乎一无所知。
物质、暗物质与暗能量均匀分布于宇宙3亿光年的大尺度范围中。然而,在小尺度范围中,物质会趋向集结为块状层次;大多数原子会聚集成恒星,大多数恒星会聚集成星系,而大多数星系会聚集成星系团与超星系团,最后则聚集成大尺度纤维状结构。可观测宇宙包含了大约300涧(3×10^23)个恒星与超过1,000亿(10^11)个星系。通常星系的规模可以小到只有1,000万个恒星(10^7 矮星系),也可以大到拥有1兆(10^12)个恒星,形成巨大的星系。银河系是本星系群的其中一个星系,其所属的超星系团为拉尼亚凯亚超星系团(室女座超星系团也属于这个超星系团之一)。此超星系团范围广达5亿光年,而本星系群范围则超过1,000万光年。相对地,宇宙也有广大的空无区域;已知最大的空洞范围广达180亿光年。
另外值得一说的是,无论在任何一个瞭望点观察宇宙,皆具有均匀性与各向同性,且宇宙没有所谓的中心。
来来来,看图~~
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可观宇宙的空间尺度 |
3、宇宙的起源与结局
宇宙起源于一场大爆炸,这是近年来主流科学界比较公认的说法。
大爆炸,big bang,听起来好酷吖~
很多人要问,那么大爆炸之前是什么,大爆炸之外是什么?
我要狠粗鲁的说,没有什么之前,没有什么之外?
什么意思?
在大爆炸的一瞬间,膨胀的并非物质,而是时空!
哇,这是什么意思,就是说,在大爆炸之前,没有所谓的时间!我们所谓的内外,是在空间中的概念,而大爆炸之后,才产生了空间,所有的事情,都在这个空间之中产生,没有“里外”的概念!
酷不酷~
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大爆炸模型 |
既然知道了宇宙怎么出生,我们也想知道它要怎么“死亡” 吧~
关于宇宙的终结,开始科学家猜测,物质的引力会导致宇宙的膨胀减速。所以说,宇宙的最终命运决定于物质的多少:如果物质密度超过临界密度,宇宙的膨胀最后会停止,并逆转为收缩,最终形成与“大爆炸”相对的一场“大坍缩”(big crunch);如果物质密度等于或低于临界密度,则宇宙会一直膨胀下去。密度(胖瘦),不仅决定了人类(尤其是妹子们)的命运,更决定了宇宙的生死存亡,厉害了吧~
另外值得一说的是,宇宙的几何形状也与密度有关:如果密度大于临界密度,宇宙的几何应该是封闭的;如果密度等于临界密度,宇宙的几何是平直的;如果宇宙的密度小于临界密度,宇宙的几何是开放的。并且,宇宙的膨胀总是减速的。
然而,根据近年来对超新星和宇宙微波背景辐射等天文观测所知,虽然物质的密度小于临界密度,宇宙的几何却是平直的,也即宇宙总密度应该等于临界密度。并且,膨胀正在加速。这些现象说明宇宙中存在着暗能量(暗能量!很酷的名字,却完全是计算及观测所得)。不同于普通所说的“物质”,暗能量产生的重力不是引力而是斥力。在存在暗能量的情况下,宇宙的最终命运取决于暗能量的密度和性质,较不可能是“大挤压”,可能是渐缓膨胀趋于稳定,更可能是继续无限膨胀或不断加速膨胀至连原子也被摧毁的“大撕裂”(big rip)。目前,由于对暗能量的性质缺乏了解,还难以对宇宙的命运作出肯定的预言。
这就是我们所了解的信息,还有一些我想到会说,我们要知道,宇宙的浩渺实在超乎我们的想象,然而就是我们小小的卑微的栖息在地球上的人类,你我,在仰观宇宙之时,揭开了它一层又一层的面纱,我们不断接近真理,而宇宙,宇宙如同最高冷的女神,在揭开最后一层面纱之前,我们永远无法完全领略她的美。