科技前沿:加速膨胀中的宇宙

2002-02-12 08:39 作者: 章德海

手机版 正体 0个留言 打印 特大

宇宙之浩瀚与神奇,令人惊叹和神往。朵朵星系的基本成分是像恒星那样闪闪发光的“重子型物质”,但宇宙中还有相当一部分不怎么发光的“重子型物质”,例如星云、行星、矮星、黑洞等。所谓“重子型物质”,是指人们在地球上或实验室内常常遇见的普通物质或其不同变态。

  令人惊奇的是,全部“重子型物质”仅占宇宙的约4%,26%的宇宙成分是所谓“暗物质”,另有约70%是所谓“暗能量”。这些“暗物质”和“暗能量”是人们非常不了解的崭新形态。宇宙不但成分特殊,而且并非像我们初看上去那样是静态的,宇宙其实是在动态地膨胀着。宇宙如此浩瀚,人类如此渺小,人们怎么知道“全宇宙”由哪些成分组成,而且还大体知道其比例,并得出如此惊人的结论呢?
  我们通过高精密望远镜,可以观测到遥远的星体发出的星光光谱线向红端移动。光谱红移表明星体在退行,越遥远的星体光谱红移越大。如果宇宙等速膨胀,那么距离与红移成正比,这就是著名的哈勃定律。1998年科学研究出现重大进展。科学家发现,宇宙并非人们一贯想象的那样,由于□有物质的存在而应该减速膨胀。相反,宇宙在加速膨胀。这标志着宇宙的主要成分不是物质,而是一种崭新形态:“暗能量”。2000年,宇宙加速膨胀有了重要佐证,这就是宇宙微波背景各向异性的精确测定。

  20世纪60年代初,科学家发现宇宙中普遍存在3K度微波背景辐射,其实它是高温热大爆炸宇宙经充分膨胀后的余温,它相当均匀和各向同性。但是,3K度微波背景辐射有着万分之一的非均匀性起伏,其中蕴藏了极其丰富的早期宇宙的宝贵信息。正是从这些信息的分析中,人们了解到宇宙是平直的,而且具有上述成分比例。不同方法的天文观测,如星系团X射线分布、引力透镜、宇宙年龄的推断、大尺度结构演化等,给出了更多的佐证。宇宙仅有不到40%的“物质”,它包括了“重子型”和“暗型”。各项成果的交叉验证基本证实了我们对宇宙的这一整体看法,这是非常了不起的成就。

  然而,挑战也是严峻的。“暗物质”的本质是未知的,它与我们普通的“重子型物质”间没有电磁和强相互作用,因此很难探测到它,我们仅是靠其大规模引力效应才推知其存在。相当多的科学家寄希望于,“暗物质”就是推想中的超对称扩充版的“粒子标准模型”中的所谓“中性微子”,但远未从实验上证实其存在。至于“暗能量”就更加神秘了。粒子物理可知作为“暗能量”可能形态之一的“真空能”或称作“宇宙学常数”,但它们却总是比宇宙学中所需要的“暗能量”高出了几十个量级。这预示着我们的基本物理存在重大缺陷和面临危机。

  另外,一种像“宇宙学常数”那样的“真空能”的存在将主宰宇宙的未来,我们今天所能看见的星系都将加速飞离我们的视野,永无返还。因此我们必须结合粒子物理和宇宙学的最新成就,研究宇宙给基本理论带来的严峻挑战,展示一种使我们更感宽心的宇宙未来前景。


光明日报



【诚征荣誉会员】溪流能够汇成大海,小善可以成就大爱。我们向全球华人诚意征集万名荣誉会员:每位荣誉会员每年只需支付一份订阅费用($68美元/年),成为《看中国》网站的荣誉会员,就可以助力我们突破审查与封锁,向至少10000位中国大陆同胞奉上独立真实的关键资讯,在危难时刻向他们发出预警,救他们于大瘟疫与其它社会危难之中。

欢迎给您喜欢的作者捐助。您的爱心鼓励就是对我们媒体的耕耘。 打赏

看完这篇文章您觉得

评论



退党

看中国版权所有 Copyright © 2001 - Kanzhongguo.com All Rights Reserved.

x
我们和我们的合作伙伴在我们的网站上使用Cookie等技术来个性化内容和广告,提供社交媒体功能并分析我们的流量。 点击下方同意在网络上使用此技术。您要使用我们网站服务就需要接受此条款。 详细隐私条款. 接受