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在上一个百年中,美国人率先把人类送上月球。美国还在许多其他领域不断开拓,尤其是在无人太空飞行领域。美国太空探测器会飞跃太阳系,近距离地拍摄和分析行星和它们的卫星。到2000年,哈勃望远镜收集到了来自宇宙最初10亿年或更短时间的光,创造了天文学上一次新的复兴。
从无线电波到x射线发散物、红外线和伽马射线,现代天文学家已测量和研究过宇宙间的每一种能量形式,以了解宇宙的基本属性。1990年发射的宇宙背景探测器卫星,绘制了这个宇宙最初30万年留下的微波噪声星图。
始于1990年哈勃望远镜的新一代空间望远镜深入太空,展开高分辨率、宽视场观察。哈勃望远镜产生了可视天空的壮观图像,并用许多方法扩大天文学的视野。有空间望远镜一直在观察能谱,包括伽马射线、x射线、紫外线、可见物、红外线、微波和无线电频率,粒子探测器在搜寻宇宙射线和电子。
还有一项准备中的提议,发展空间观测平台,来探测由爱因斯坦广义相对论预测的重力波。时空在巨大的物体面前弯曲,由于这样的物体运动或变化,引起跨越时空经纬的波纹。
大爆炸宇宙理论最早由一位罗马天主教神父、比利时天文学家、宇宙学家乔治斯·勒梅特(1894--1966)提出。勒梅特是比利时鲁汶天主教大学一名物理学教授,“一战”中他是一名被授勋的炮兵军官。当他攻读神职学位的时候,在一位著名数学家的指导下,获得数学博士学位。在英国剑桥大学和美国哈佛大学、麻省理工学院完成他的学业后,勒梅特返回比利时,于1925年发表了一篇让他声名大噪的论文。这篇论文被冠以法文标题——“一个恒量的均质宇宙以及增长半径解释河外星云的视向速度”。在他的《原始原子理论》一文中,采用了爱因斯坦在膨胀的宇宙中一个小原始起始点的观点,并独自发展了哈勃定律:河外星系的视向退行速度与距离成正比,即距离越远,视向速度越大。
勒梅特的成就很少引起比利时之外的人注意,直到1930年,英国天文学家阿瑟·斯坦利·爱丁顿爵士(1882--1944)在皇家天文学会官方杂志上,发表了一篇文章对他大加赞赏。勒梅特进一步发展了他的理论,提出最初的宇宙是一个爆炸的“原始原子”。说得明白些,它没在空间爆炸,但它在空间。爆炸就像一只猛烈充气的气球,这是整个宇宙本身的爆炸一叵星、星系、行星、真空等等。这个理论爱因斯坦从反面进行过描述,他倾向于一个既不增长也不缩小的稳定状态的宇宙。
最坚定的恒稳态学说论者弗雷德·霍伊尔(1915--2001)曾在1949年BBC广播电台节目中挖苦说,勒梅特的创世纪听起来像是宇宙大爆炸理论,而这个术语被卡住了。霍伊尔曾是一个无神论者,但现在被认为他发现了错综复杂的宇宙中看不见的神性的手(或多或少有一点新柏拉图主义和中世纪观点)。他排斥勒梅特的观点,赞同一个恒稳态的宇宙由一个创造者创造。这似乎有一点讽刺意味:一个人的上帝提出了一个宇宙,宇宙中的上帝作为创造者似乎是不可见的;然而,无神论者最后强调,这个宇宙是由另一个人的上帝创造的。
爱因斯坦赞同勒梅特的数学观点,但不赞同他的天文学观点,并将一个附加因素融入他的方程式,使之最后支持恒稳态理论。爱因斯坦后来承认,这是他一生中最糟糕的观点。其他天文学家加入了爱因斯坦和霍伊尔的阵营,抵制大爆炸宇宙论。
爱丁顿要把爱因斯坦的广义相对论通俗化。他利用量子力学原理,在天文学领域做了重要的工作。
20世纪60年代,这股潮流因各种发现而消退。这些发现包括大爆炸带来的宇宙微波背景辐射——正如科学家所预测的那样。
粒子物理学在实验室和太阳系以内的轨道上以及遥远的太空,继续研究一个名副其实的神秘的亚原子粒子动物园。
这个熟悉的可见宇宙大部分事物的重子物质,由任何3个夸克粒子组成,总共有6个夸克。夸克是今天已知“原料”的最小单位。
92种元素由一个以上的质子与一定数量的中子以及带有相同数量围绕它们旋转的电子组成,没有像人们在真核细胞的生物细胞中看到的那样的核膜。因此,一个原子或元素的核周围没有膜。一个氢原子的核只是一个质子。
1940年,俄裔美籍物理学家乔治·盖莫夫(1904--1968)估算了可见宇宙中的元素分布。氢元素占这个可见宇宙的大约75%,氦占24%,所有的其他物质占余下的1%。
恒星形成的过程是简单而强大的力量。氢是重子物质中最轻的,它有质量,因而有引力的“重量”。在太空中四处移动的原子相互碰撞并粘在一起,由此形成大块的原子四处移动,吸引更多的原子。从统计学的意义上说,几乎可以肯定,它们吸引的这些东西就是氢。这并不意味着哪一种元素是大量的,直到氢原子球真的变得巨大。由于它变成一大串东西,有点像引力真空吸尘器或者吸积球,吸入越来越多的东西,大部分是氢和一些氦。按它能吸入自己的原料的量,如果小于20颗木星,那么它有可能成为一颗棕矮星。顺便说一下,木星是一个很方便的计量尺,因为它还不到太阳质量的千分之一,而大于太阳系其余行星,包括三大气体巨星的2.5倍。木星大部分由氢组成,而它内部的1/4主要是氦。有趣的是,3:1的比例几乎正好是盖莫夫所估算的这个宇宙中氢与氦的比例。还有一点值得注意,这个比例与原始云中这二种气体的比例近乎一致,而我们的太阳系被认为是由原始云形成的。关于太阳系形成过程,星际尘埃云的哈勃观察值已确认某些基本观念。
我们来想象一下,在外层空间的某个地方,一个大小为木星的20倍的球体,以相同的材料加上无论什么太空尘埃和碎片组成。这个球出现了并被卷入它的引力场。按这样的质量计算,它是太阳大小的1/50(太阳被认为相当于白星平均类型G2),透过地球的大气层,看上去有点黄。
20颗木星在一起,就可能发生一次反应。相对时空点的这个庞然大物的引力深度将被压碎,吸积球上的任何东西都开始被压缩。当这个过程发生的时候,它开始表现为光和热的形式。要是它不聚集更多的原材料,就会变成一颗“失败的恒星”——棕矮星,只不过是一个大而热的半生不熟的由氢、氦和尘埃组成的沉寂的球。
另一方面,如果它迅速聚集原材料,达到至少75个~80个木星的质量,这时,它就有了足够的质量开始融合。它变成一种巨大的氢弹,不爆炸,但却慢慢地烹煮。它压碎自己体内的一切东西——氢、氦以及任何别的东西,而巨大的压力把一个质子和一个电子的氢原子变成二个质子和二个电子的氦原子。在此过程中,光与热逃逸——这就是星光。一颗恒星诞生了。
为了使一颗恒星延续得久,就必须找到它的热平衡。这就是说,除任何像对流层这样的外部特征之外,推出光和能量的力还必须与引力相平衡。
从无线电波到x射线发散物、红外线和伽马射线,现代天文学家已测量和研究过宇宙间的每一种能量形式,以了解宇宙的基本属性。1990年发射的宇宙背景探测器卫星,绘制了这个宇宙最初30万年留下的微波噪声星图。
始于1990年哈勃望远镜的新一代空间望远镜深入太空,展开高分辨率、宽视场观察。哈勃望远镜产生了可视天空的壮观图像,并用许多方法扩大天文学的视野。有空间望远镜一直在观察能谱,包括伽马射线、x射线、紫外线、可见物、红外线、微波和无线电频率,粒子探测器在搜寻宇宙射线和电子。
还有一项准备中的提议,发展空间观测平台,来探测由爱因斯坦广义相对论预测的重力波。时空在巨大的物体面前弯曲,由于这样的物体运动或变化,引起跨越时空经纬的波纹。
大爆炸宇宙理论最早由一位罗马天主教神父、比利时天文学家、宇宙学家乔治斯·勒梅特(1894--1966)提出。勒梅特是比利时鲁汶天主教大学一名物理学教授,“一战”中他是一名被授勋的炮兵军官。当他攻读神职学位的时候,在一位著名数学家的指导下,获得数学博士学位。在英国剑桥大学和美国哈佛大学、麻省理工学院完成他的学业后,勒梅特返回比利时,于1925年发表了一篇让他声名大噪的论文。这篇论文被冠以法文标题——“一个恒量的均质宇宙以及增长半径解释河外星云的视向速度”。在他的《原始原子理论》一文中,采用了爱因斯坦在膨胀的宇宙中一个小原始起始点的观点,并独自发展了哈勃定律:河外星系的视向退行速度与距离成正比,即距离越远,视向速度越大。
勒梅特的成就很少引起比利时之外的人注意,直到1930年,英国天文学家阿瑟·斯坦利·爱丁顿爵士(1882--1944)在皇家天文学会官方杂志上,发表了一篇文章对他大加赞赏。勒梅特进一步发展了他的理论,提出最初的宇宙是一个爆炸的“原始原子”。说得明白些,它没在空间爆炸,但它在空间。爆炸就像一只猛烈充气的气球,这是整个宇宙本身的爆炸一叵星、星系、行星、真空等等。这个理论爱因斯坦从反面进行过描述,他倾向于一个既不增长也不缩小的稳定状态的宇宙。
最坚定的恒稳态学说论者弗雷德·霍伊尔(1915--2001)曾在1949年BBC广播电台节目中挖苦说,勒梅特的创世纪听起来像是宇宙大爆炸理论,而这个术语被卡住了。霍伊尔曾是一个无神论者,但现在被认为他发现了错综复杂的宇宙中看不见的神性的手(或多或少有一点新柏拉图主义和中世纪观点)。他排斥勒梅特的观点,赞同一个恒稳态的宇宙由一个创造者创造。这似乎有一点讽刺意味:一个人的上帝提出了一个宇宙,宇宙中的上帝作为创造者似乎是不可见的;然而,无神论者最后强调,这个宇宙是由另一个人的上帝创造的。
爱因斯坦赞同勒梅特的数学观点,但不赞同他的天文学观点,并将一个附加因素融入他的方程式,使之最后支持恒稳态理论。爱因斯坦后来承认,这是他一生中最糟糕的观点。其他天文学家加入了爱因斯坦和霍伊尔的阵营,抵制大爆炸宇宙论。
爱丁顿要把爱因斯坦的广义相对论通俗化。他利用量子力学原理,在天文学领域做了重要的工作。
20世纪60年代,这股潮流因各种发现而消退。这些发现包括大爆炸带来的宇宙微波背景辐射——正如科学家所预测的那样。
粒子物理学在实验室和太阳系以内的轨道上以及遥远的太空,继续研究一个名副其实的神秘的亚原子粒子动物园。
这个熟悉的可见宇宙大部分事物的重子物质,由任何3个夸克粒子组成,总共有6个夸克。夸克是今天已知“原料”的最小单位。
92种元素由一个以上的质子与一定数量的中子以及带有相同数量围绕它们旋转的电子组成,没有像人们在真核细胞的生物细胞中看到的那样的核膜。因此,一个原子或元素的核周围没有膜。一个氢原子的核只是一个质子。
1940年,俄裔美籍物理学家乔治·盖莫夫(1904--1968)估算了可见宇宙中的元素分布。氢元素占这个可见宇宙的大约75%,氦占24%,所有的其他物质占余下的1%。
恒星形成的过程是简单而强大的力量。氢是重子物质中最轻的,它有质量,因而有引力的“重量”。在太空中四处移动的原子相互碰撞并粘在一起,由此形成大块的原子四处移动,吸引更多的原子。从统计学的意义上说,几乎可以肯定,它们吸引的这些东西就是氢。这并不意味着哪一种元素是大量的,直到氢原子球真的变得巨大。由于它变成一大串东西,有点像引力真空吸尘器或者吸积球,吸入越来越多的东西,大部分是氢和一些氦。按它能吸入自己的原料的量,如果小于20颗木星,那么它有可能成为一颗棕矮星。顺便说一下,木星是一个很方便的计量尺,因为它还不到太阳质量的千分之一,而大于太阳系其余行星,包括三大气体巨星的2.5倍。木星大部分由氢组成,而它内部的1/4主要是氦。有趣的是,3:1的比例几乎正好是盖莫夫所估算的这个宇宙中氢与氦的比例。还有一点值得注意,这个比例与原始云中这二种气体的比例近乎一致,而我们的太阳系被认为是由原始云形成的。关于太阳系形成过程,星际尘埃云的哈勃观察值已确认某些基本观念。
我们来想象一下,在外层空间的某个地方,一个大小为木星的20倍的球体,以相同的材料加上无论什么太空尘埃和碎片组成。这个球出现了并被卷入它的引力场。按这样的质量计算,它是太阳大小的1/50(太阳被认为相当于白星平均类型G2),透过地球的大气层,看上去有点黄。
20颗木星在一起,就可能发生一次反应。相对时空点的这个庞然大物的引力深度将被压碎,吸积球上的任何东西都开始被压缩。当这个过程发生的时候,它开始表现为光和热的形式。要是它不聚集更多的原材料,就会变成一颗“失败的恒星”——棕矮星,只不过是一个大而热的半生不熟的由氢、氦和尘埃组成的沉寂的球。
另一方面,如果它迅速聚集原材料,达到至少75个~80个木星的质量,这时,它就有了足够的质量开始融合。它变成一种巨大的氢弹,不爆炸,但却慢慢地烹煮。它压碎自己体内的一切东西——氢、氦以及任何别的东西,而巨大的压力把一个质子和一个电子的氢原子变成二个质子和二个电子的氦原子。在此过程中,光与热逃逸——这就是星光。一颗恒星诞生了。
为了使一颗恒星延续得久,就必须找到它的热平衡。这就是说,除任何像对流层这样的外部特征之外,推出光和能量的力还必须与引力相平衡。