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筆趣閣 - 玄幻小說 - 末日冰原之大道唯一在線閱讀 - 第145章 暗物質(zhì)和虛空

第145章 暗物質(zhì)和虛空

    華楓清楚脈沖星靠消耗自轉(zhuǎn)能而彌補(bǔ)輻射出去的能量,因而自轉(zhuǎn)會逐漸放慢。

    但是這種變慢非常緩慢,以致于信號周期的精確度能夠超過原子鐘。而從脈沖星的周期就可以推測出其年齡的大小,周期越短的脈沖星越年輕。脈沖星的特征除高速自轉(zhuǎn)外,還具有極強(qiáng)的磁場,電子從磁極射出,輻射具有很強(qiáng)的方向性。

    由于脈沖星的自轉(zhuǎn)軸和它的磁軸不重合,在自轉(zhuǎn)中,當(dāng)輻射向著觀測者時,觀測者就接收到了脈沖。脈沖星就是快速自轉(zhuǎn)的中子星。

    中子星,是超大質(zhì)量恒星爆炸形成超新星時殘留的內(nèi)核,它是密度非常高的天體,相當(dāng)于將太陽的質(zhì)量裝入一個直徑僅有20千米的球體內(nèi)。

    中子星能夠每秒旋轉(zhuǎn)數(shù)百次,由于超強(qiáng)的引力作用和旋轉(zhuǎn)速度,中子星可在時空中形成較大的“漣漪”,但如果其表面包含隆起或其他瑕疵,時空中出現(xiàn)的“漣漪”將出現(xiàn)不均勻性。中子星的表面被認(rèn)為是由富含中子微粒的結(jié)晶層,是一種固體堅硬的外層。中子星表面的原子排列地比鋼鐵更加緊密,其強(qiáng)度是鋼鐵斷點的100億倍。

    堅硬的表面意味著中子星能夠支撐大量的表面隆起地形——“山脈”,可能在中子星表面能夠支撐一些10厘米高的地形隆起,延伸至幾公里之外。研究認(rèn)為黃金和其他重金屬元素可能來自于中子星碰撞的大爆炸。

    夸克星,是一種假設(shè)的星體。恒星爆發(fā)之后會留下遺骸,一顆中子星或者一個黑洞。但如果這個遺骸比上質(zhì)量太小無法成為黑洞,比下質(zhì)量太大無法形成中子星,則形成夸克星。雖然還沒有被觀測到,但天文學(xué)家們相信它們應(yīng)該是存在的。夸克星其實是由奇異夸克物質(zhì)所組成的,所以它們還被稱為奇異星。

    黑洞,一種特別致密的暗天體。大質(zhì)量恒星在其演化末期發(fā)生塌縮,其物質(zhì)特別致密,它有一個稱為“視界”的封閉邊界,黑洞中隱匿著巨大的引力場,因引力場特別強(qiáng)以至于包括光子(即組成光的微粒,速度c=3108/s)在內(nèi)的任何物質(zhì)只能進(jìn)去而無法逃脫。

    黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮,發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時收縮過程立即停止,被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下,由于恒星核心的質(zhì)量大到使收縮過程無休止地進(jìn)行下去,中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末,剩下來的是一個密度高到難以想象的物質(zhì)。

    黑洞的最特別之處在于它的“隱身術(shù)”,原因是彎曲的空間。光是沿直線傳播的。根據(jù)廣義相對論,空間會在引力場作用下彎曲。形象地理解,好像光本來是要走直線的,只不過強(qiáng)大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

    在地球上,由于引力場作用很小,這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍,空間的這種變形非常大。這樣,即使是被黑洞擋著的恒星發(fā)出的光,雖然有一部分會落入黑洞中消失,可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達(dá)地球。

    所以,我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一樣,這就是黑洞的隱身術(shù)。黑洞會發(fā)出耀眼的光芒,體積會縮小,甚至?xí)?。?dāng)英國物理學(xué)家斯蒂芬·威廉·霍金于1974年做此預(yù)言時,整個科學(xué)界為之震動。他發(fā)現(xiàn)黑洞周圍的引力場釋放出能量,同時消耗黑洞的能量和質(zhì)量。

    如果在黑洞附近創(chuàng)生一對正負(fù)粒子,其中一個粒子被吸入黑洞,那么創(chuàng)生的反粒子會被吸入黑洞,而正粒子會逃逸,由于能量不能憑空創(chuàng)生,我們設(shè)反粒子攜帶負(fù)能量,一個反粒子被吸入黑洞可視為一個正粒子攜帶正能量從黑洞逃逸。而愛因斯坦的公式e=c2表明,能量的損失會導(dǎo)致質(zhì)量的損失。

    當(dāng)黑洞的質(zhì)量越來越小時,它的溫度會越來越高。這樣,當(dāng)黑洞損失質(zhì)量時,它的溫度和發(fā)射率增加,因而它的質(zhì)量損失得更快。因此霍金預(yù)測黑洞以極高的速度輻射能量,直到黑洞的爆炸。

    1917年,a阿爾伯特·愛因斯坦運用廣義相對論建立了一個“靜態(tài)、無限、無界”的宇宙模型,奠定了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ)。

    1922年,gd弗里德曼發(fā)現(xiàn),根據(jù)愛因斯坦的場方程,宇宙也可以是膨脹的和振蕩的。

    1927年,g勒梅特提出了真正意義的膨脹宇宙模型。1929年,哈勃發(fā)現(xiàn)了星系紅移與它的距離成正比,建立了著名的哈勃定律。這一發(fā)現(xiàn)是對膨脹宇宙模型的有力支持。

    20世紀(jì)中葉,g伽莫夫等人提出了熱大爆炸宇宙模型。1965年微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)證實了伽莫夫等人的預(yù)言。大爆炸宇宙模型成為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型。

    1980年,美國的阿蘭·古斯在熱大爆炸宇宙模型的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步提出了大爆炸前期暴漲宇宙模型,隨后由安德烈·林德進(jìn)行了修訂。

    該模型包括一個短暫的(指數(shù)的)快速膨脹,這個過程抹平時空而使宇宙平坦,解決了視界問題。他提出在宇宙誕生最初的時刻,時空發(fā)生過一次急速膨脹的過程,宇宙大爆炸之后的一瞬間,時空在不到1034秒的時間里迅速膨脹了1078倍。

    歷史中的電腦演化模型

    2014年5月,科學(xué)家制作出最為成功的宇宙演化的電腦模型,模擬宇宙以暗物質(zhì)為起點誕生并演化的過程。

    本次建立的電腦模型和真實的宇宙驚人得相似。這個電腦模型可用于測試有關(guān)宇宙構(gòu)造和運轉(zhuǎn)原理的理論。有關(guān)科研成果已經(jīng)在《自然》雜志上發(fā)表。

    電腦模型最初展示了虛空狀態(tài)下分散在各處神秘的“暗物質(zhì)”。幾百萬年過去了,暗物質(zhì)集中起來,為早期星系的產(chǎn)生埋下種子。反暗物質(zhì)隨之出現(xiàn),才有了將來的星球和生命。黑洞也在模型中占有一席之地。它們吸入并吐出物質(zhì),產(chǎn)生一系列爆炸,影響星球的形成。

    研究人員馬克·福格爾斯貝格爾表示,模型印證了暗物質(zhì)等諸多宇宙學(xué)理論。他說“在模擬中,很多星系都和現(xiàn)實宇宙中的星系非常相似。這意味著我們對宇宙基本運轉(zhuǎn)原理的認(rèn)知是正確的、完整的。如果你不把暗物質(zhì)算進(jìn)去,它看著都不怎么像真正的宇宙?!?/br>
    現(xiàn)代宇宙學(xué)的先驅(qū)是霍金?;艚稹坝钪鎰?chuàng)造過程中,“上帝”沒有位置。沒有必要借助“上帝”來為宇宙按下啟動鍵?!?/br>
    霍金推崇利用數(shù)學(xué)和物理手段尋找一個大一統(tǒng)理論,并且證明“宇宙不是偶然誕生的,不需要上帝”,“宇宙的數(shù)學(xué)模型是有限無界”。

    霍金在演講中說道

    “然而,人們在過去幾年發(fā)現(xiàn),科學(xué)定律甚至在宇宙的開端也是成立的。在那種情形下,宇宙可以是自足的,并由科學(xué)定律所完確定。哈特爾和我所做的設(shè)想可以被重新表達(dá)成宇宙的邊界條件是它沒有邊界?!?/br>
    宇宙的創(chuàng)生

    爆炸之初,物質(zhì)只能以中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等基本粒子形態(tài)存在。宇宙爆炸之后的不斷膨脹,導(dǎo)致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻,逐步形成原子、原子核、分子,并復(fù)合成為通常的氣體。氣體逐漸凝聚成星云,星云進(jìn)一步形成各種各樣的恒星和星系,最終形成我們?nèi)缃袼吹降挠钪妗?/br>
    暴漲模型允許宇宙的物質(zhì)和能量從無中產(chǎn)生。大統(tǒng)一理論認(rèn)為,重子數(shù)允許不守恒,而宇宙中的引力能可粗略地說是負(fù)的,并精確地抵消非引力能,總能量為零,因此宇宙從無中演化是可能的。

    “無”并非是絕對的虛無,真空能恰恰是一種特殊的物質(zhì)和能量形式。如果進(jìn)一步說真空能起源于“無”,那么這個“無”也只能是一種未知的物質(zhì)和能量形式。從現(xiàn)代物理學(xué)的觀點看,真空也可視為物質(zhì)。

    宇宙不論多么巨大,作為一個有限的物質(zhì)體系,也有其產(chǎn)生、發(fā)展和滅亡的歷史。暴漲模型認(rèn)為宇宙中的物質(zhì)與能量形式不是永恒的,把“無”作為一種未知的物質(zhì)和能量形式,在認(rèn)識論和方上有一定意義。

    現(xiàn)代宇宙學(xué)不是晦澀無用的哲學(xué)思辯,而是建立在天文觀測、數(shù)學(xué)模型、物理實驗基礎(chǔ)上的現(xiàn)代科學(xué),完有能力認(rèn)知宇宙的奧秘。天文學(xué)家們指出,大爆炸必然會發(fā)生,原因是“虛空”本質(zhì)上是不穩(wěn)定的,可以從量子力學(xué)和廣義相對論中推導(dǎo)出來。在量子力學(xué)的尺度,空間將不穩(wěn)定,不再顯示平滑和連續(xù),空間和時間失去穩(wěn)定性,混雜形成時空的泡沫,微小的時空泡可以自發(fā)形成。量子化的時空產(chǎn)生漲落,宇宙產(chǎn)生于“虛空”。

    對于這些理論上的東西,華楓心里自有自己的理解,眼下他要考慮的不是這么宏觀的東西,而是迫在眉睫的“末日浩劫”。

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