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大历史,小世界:从大爆炸到你_[美]辛西娅·斯托克斯·布朗【完结】(14)

  我们这个宇宙之外还有什么(如果有的话),天文学家也不知道。迄今为止,对于如何研究这些问题,他们尚未设计出研究方法。有些天文学家推测,这个宇宙可能是很多宇宙中的一个。或许我们所在的宇宙只是巨大的多重宇宙的一部分,多重宇宙涌现出了许多小宇宙。或许黑洞的另一端会冒出其他宇宙。这还都只是推测。

  科学家能够找到检验这些假说的方法吗?现在,科学家能做的只是在已有知识的基础上进行推测,直到通过实际观察,找到检验这些假说的方法。需要提一句,这些假说并不属于核心科学知识的范畴,它们属于对于知识边缘的推测,是未知海洋的边缘,而非已知知识岛屿的海岸线。

  宇宙和你

  宇宙中所有可能存在的物体大小不等,人类似乎处于最大与最小之间。宇宙中一半物体比我们大,一半物体比我们小。了解这一点,可登录YouTube点击视频《10次幂》。(www.youtube.com/watch?v=0fKBhvDjuy0)

  看来,宇宙的存在是有其“金发女孩条件”的。如果膨胀率再大那么一点点,宇宙膨胀的速度过快,物质就无法形成。如果膨胀率再小那么一点点,整个宇宙可能就会发生内爆了。是否存在因欠佳的膨胀率而膨胀失败的宇宙呢?是否存在以其他膨胀率膨胀、由其他成分构成和其他法则运行的宇宙呢?我们不得而知,但无论怎样,人类恰恰是这个宇宙运行方式的结晶。

  你体内的每一个原子内部,都是宇宙诞生的最初时刻产生的亚原子粒子;你体内的质子、中子和电子是在宇宙的第一秒内形成的;你体内的氢原子,平均约占人体的62%,是在宇宙最初40万年里形成的;你体内超半数以上的原子,其目前的形态可以往前追溯138亿年。

  现在,我们回到本章的标题所提出的问题:物质从何而来?是什么将万物连在一起?你能解答这个问题吗,试着写下来。

  继续探索

  初级

  www.bighistoryproject.com

  Morgan,Jennifer.(2002).Born with a bang . Nevada City, CA: Dawn Publications.

  Dawkins, Richard.(2011). The Magic of Reality: How We Know What’s Really True . New York: Free Press. [Chaps. 4 and 8].

  中级

  Bryson, Bill.(2003).A short history of nearly everything . New York: Broadway Books. [Chaps. 1, 8–11].

  Hazen, Robert M., and Trefil, James.(1991, 2009).Science matters: Achieving scientific literac . New York: Anchor Books. [Chaps. 2–5, 9 & 11].

  高级

  Weinberg, Stephen.(1977, 1988, 1993).The first three minutes: A modern view of the origin of the universe . New York: Basic Books.

  Ferris, Timothy.(1998).The whole shebang: A state-of-the-universe(s) report . New York: Touchstone.

  Krauss, Lawrence M.(2013). A universe from nothing: Why there is something rather than nothing . New York: Atria Books.

  网址

  http://map.gsfc.nasa.gov 网址中含与威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)相关的图文信息。

  http://home.cern/topics/large-hadron-collider 欧洲核子研究中心提供大型强子对撞机的最新信息。

  www.youtube.com/watch? v=0fKBhvDjuy0 视频《10次幂》(Powers of Ten )将人类置于大小尺度的中间,然后每次以10次方来增大或缩小。

  www.particleadventure.org 劳伦斯伯克利国家实验室带你进入与夸克、中微子、反物质、额外维度、暗物质等的互动之旅。

  第3章 临界点2:星系和恒星

  (137亿年前到现在)

  宇宙中的物质是如何排列的?答案看似很简单:排列在恒星组成的星系中。那星系和恒星从何而来的呢?

  下面我们就开始讲大历史的第二个临界点:星系和恒星。从这里开始,某些全新的东西出现了,要比之前更加复杂,带着更多的能量流,可谓前所未有。读完本章,不仅可以讨论星系和恒星的排列,还可以讨论星系和恒星的复杂性。

  星系的构成

  星系和恒星的问题有点类似于先有鸡还是先有蛋的问题——很难说明白先有哪个。或许先有星系,它们以巨大的、一片片的暗物质的形式出现。它们出现的年头太久了,光距离我们太远,所以天文学家尚没有发现“星系宝宝”的踪影。

  第2章中,我们讲了早期宇宙,它跨越了大爆炸后的40万年。光子在其中运行的速度大约在每秒30万千米(186,000英里),早期宇宙会发出暗淡的光。光子再也无法分裂原子,那些原子散布在空间里,但并不均匀。有些区域中,原子要比在其他区域更加紧密地结合在一起,就像不平的地面上汇集起来的小水坑。在宇宙背景辐射图像中,这些区域的温度比别处高。

  纵观宇宙历史,此时,引力开始走向舞台中央。引力是一种吸引物体的力。物体质量(物质的量)越大,物体间的距离越小,引力越大。如果每个原子与其他所有原子之间的距离都完全均等的话,也就没有后来的故事了——那样的话所有的物体受到的引力完全均等。

  但是确实发生了某种事件。在某些区域,引力将大量的氢原子和氦原子吸引到一起,形成巨大的团簇,而区域之间则留下了大量空间,几乎没有任何物质。在物质密集的区域中,星系和恒星出现了。

  我们至今都无法全然理解星系的形成。这里面的问题是:引力还不够强大,不足以在这么短的时间里将物质吸引到一处。科学家认为,在把普通物质吸引到一起形成星系的时候,暗物质兴许搭了把手。(想了解有关暗物质的更多信息,参见下文“知识前沿的疑问”。)


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