宇宙在自转

来源 :飞碟探索 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoyongtao1985
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  在物理学中有一个基本原理,叫做宇称宇宙。这个理论认为,一个物理过程与其镜像是无法区分的,或者说,你在右手坐标中做的物理實验,翻到左手坐标中去做,二者是相同的。
  但是到了20世纪50年代,事情有了变化,两位年轻的学者——李政道和杨振宁——宣称宇称守恒可被打破。不久,物理学家在做钻60的放射性β衰变實验中,果然看到了宇称不守恒。李政道和杨振宁也因此获得了诺贝尔奖。
  既然在微观世界中宇称守恒可被打破,那么在宏观世界中,是否也会如此呢?
  这是一个既诱人又异端的问题。要知道,宇宙的宇称守恒假设,是跟所谓的宇宙学原理相关的:不论你在宇宙中的什么地方,不论你往什么方向去看,总体来说都是相同的。你无法区分出宇宙的左与右,宇宙中也没有一个特殊的方向。迄今,这是现代宇宙学的哲学基础,没有什么比这更为深刻了。
  而密歇根大学的物理学家隆哥经过长期的研究,发现宇宙一直在自转。这个发现不但打破了宇宙的宇称守恒,还有助于解决一个最大的奥秘,即有关物质世界的存在之谜。
  隆哥的这个发现,是既轰动又古怪。自2000年以来,隆哥一直在新墨西哥州的阿帕奇波因特天文台工作,利用其2.5米口径的望远镜收集横跨北天约100万个星系的图像。他所观测的旋涡星系,其旋臂清晰可见,表明了它们旋转前进的方向。
  做到这些可不容易。许多旋涡星系面朝我们,其角度使我们不易看清它们的旋臂;有的星系因碰撞而融合,破坏了它们的自转方向。隆哥先后在540光年的天域内,筛选了其中2817个较为清晰的星系图像。
  你可能以为,这些星系旋转的方向是随机性的。情况大致也是如此,在北天的大多天域,顺时针方向旋转的星系和逆时针方向旋转的星系基本相当。但在某一方向上,逆时针方向上的数目比顺时针方向的多许多。这确實耐人寻味。隆哥说,“这是一个重要的结果”。
  到了2010年,斯隆数字巡天的数据库上,记录了约230000个星系。隆哥决定对此做深入研究。这一次他带着一个毕业生小组,重复他以前的分析。最终他们取样了15758个具有清晰旋转的旋涡星系,其所在的天域范围扩大到远离我们12亿光年之处。这一次,统计学上的误差仅为0,1 16%。
  那么,隆哥观察南天的情况又如何呢?这可得回溯到1999年。当时,日本国家天文台的两位天文学家根据设在智利的欧洲南方天文台的约8000个南天星系的数据,编写了它们自转方向的目录。他们看到了一种偶极效应:某一种自转状态的星系远多于别的状态。日本天文学家说,“其意义并不大”。
  但隆哥看出了他们未看出的东西。沿着南天同一轴线看去,顺时针方向的旋涡星系明显多于逆时针方向的。其實这正是同一效应的结果,前者在北天,现在是在南天,只是反过来罢了。
  对隆哥来说,他已经得出了一个重要结论。他说:“若这种不对称是真實的,意味着宇宙具有一个净角动量。”角动量类似于能量,它不能被创造,也不能被消灭。因此这也就意味着宇宙自诞生以来就具有自转,只有这样才能解释上述现象。由于星系沿着某一轴线受到一个额外的冲击,使得其中的绝大多数以同一方向自转。而这个“某一轴线”,正是宇宙原始的自转轴线。
  宇宙必定一直自转下去,而我们却没有注意到。隆哥说:“我们未能看出它在自转,那是因为我们身在其中,而我们又不能到外面去看它。”若隆哥的看法成立,那将是一件轰动的事。它的意义在于,无论你从哪里去看,宇宙并不都是相同的,它有其特殊的方向,在那个方向上将产生某些事件,而其他方向则不然。宇称不守恒了,宇宙学原理似乎弱化了。
  地球并不在一个特殊的地方,虽然它看上去十分理想,被安放在可沿宇宙独有的自转轴线去观察的地方。在大爆炸时,所有的空间从一个无限小的点开始膨胀,原始自转轴也随着膨胀,但它仍然在那里,指向同一方向。
  那么,是什么力量使它自转的呢?也许来自其他的宇宙。不过,隆哥不去研究这个第一推动,他更實际一些,去观察它产生的效应。
  他的这一发现,至少得到了宇宙学家s,亚历山大(宾夕法尼亚州,哈佛福特学院)的赞同。他认为,隆哥的看法也可解释另一不对称:在我们的宇宙中,物质为何会占有绝对性的优势?
  在物理学中,这是一个棘手的问题。标准模型中,物质和反物质之间是绝对对称的,在大爆炸后二者应等量创生,并在不到1秒的时间内相互完全湮灭。可是,星系、恒星等物质世界的存在,使得这个十分成功的模型大为逊色。
  那么,是什么参与了进来,使得物质占了优势?2004年,亚历山大及其同事证明说,这个肇事者就是引力,它是标准模型唯一不能涵盖的力(大自然中有四种基本力:引力、电磁力、强弱核力和引力)。
  他们说,若引力在大爆炸后的第一瞬间破坏宇称守恒定律,那就将产生一种时空的破绽(即引力波),它们是不对称的;此时新生的宇宙刚进入暴胀期,时空极大地膨胀,物质与反物质在此时产生。不对称的引力波影响到暴胀,致使产生了物质占优势的局面。加拿大的一位理论家说,“那个研究十分美丽,它把引力波的波幅跟物质与反物质的不对称联系了起来”。
  留下的一个大问题是,究竟什么使得引力在最初始的地方破坏了宇称守恒。在这里,亚历山大和隆哥走到了一起:没有更原始的东西了,只有宇宙的自转。亚历山大认为,这可以在宇宙微波背景辐射中找到线索。宇宙微波背景辐射具有2.7K的均衡温度,它是大爆炸的余烬。随着宇宙空间的膨胀,从几乎无限高温冷却到目前的这个低温。
  但若对宇宙微波背景辐射做仔细观测,就可以看到有较热和较冷的斑点,它们均匀地铺在天空上。更有意思的是,若在大尺度空间去观察,其中有些斑点似乎开始排列起来,几乎指向同一方向,在宇宙微波背景辐射图上形成一条清晰的轴。
  美国航空航天局的威尔金森微波各向异性探测器小组,已对宇宙微波背景辐射绘出了详细图像。他们说:“斑点排列的这一事實毋庸置疑。”虽然有些令人不太相信,但宇宙微波背景辐射上的斑点的奇怪排列方式不会消失。亚历山大认为,这一指向同一方向的排列,就是不对称引力波所产生的效应。
  用隆哥的观点去看,那些沿着某根轴线运动的星系,它们的旋转方向似乎呈同一手性,与宇宙微波背景中的那条轴大致一样。亚历山大说,这表明它们之间是有联系的。
  从这些观测中,亚历山大获得了一条启示性的线索:最初始的自转宇宙给引力带来了宇称破坏的不对称,这使得物质相比反物质占了优势。这一宇宙性的重大事件留下了两个标记,即宇宙微波背景辐射上的那条轴和隆哥所指出的星系排列。
  不久后,我们就能看到数据,进而确定这究竟是幻想还是真實。
  欧洲空间局的普朗克卫星,已在天上绘制十分详细的宇宙微波背景辐射的图像。如果普朗克也像威尔金森微波各向异性探测器那样,找到那条清晰的轴,将是最好的信号,说明这一效应是真實的。
  马沙纳利小组打算使用日本国家天文台的8.2米望远镜(设在夏威夷),以更高的分辨率去研究北天。马沙纳利说,“我们将看到更多的星系,从而易于判断出旋转的方向”。此外,大型天气探测望远镜,其口径达8.4米,并配有3200个百万像素的摄影机,它将于2020年投入使用,以研究南天。
  科学界将以这样或那样的方法去解决宇宙自转的问题。不论结果如何,有望在下一个10年得到答案。
其他文献
不久前,现年50岁的意大利人马奥利楚·卡瓦诺出了一本名为《我被克拉里恩星人诱拐》的书。在这本书中卡瓦诺透露,自某天突然被诱拐以来,自己与外星人保持接触已有28年之久!其间,外星人让他看到了有关地球和人类诞生的惊人历史。下面,便是有关这些接触的内容。  谜的诱拐  1981年9月12日20时30分左右,住在意大利北部小镇的卡瓦诺与朋友们在比萨店吃完晚饭后坐车到距镇8000米的小山上散步。突然,在他们
期刊
提供类地行星各种数据的知名网站数量不少。过去,这些网站罗列出所有已知的类地行星数据,不管它是刚被发现或是已通过多重确认,无论其是否符合人类适居性高低评比,只要是类地行星,统统一网全搜。最近,波多黎各大学一个专门研究“适居带类地行星”的实验室PHL在网络上公开了一份新目录,它的入围标准相当有趣,只列出目前已确认为可能适合人类居住的类地行星,范围相对缩小,对普通大众、科学家和科学教育人员而言,相对也好
期刊
日期:1983年8月12日  地点:英国(南部)汉普郡奥尔德肖特  事件/报告类型:标准事件  海尼克分类:CE3  物体形状:圆盘  目击人数:单人  事件特征/特性:类人体、着陆、目击者草图、接触、目击者照片  在1983年8月12日,当77岁的阿尔弗雷德·波图在宁静的清晨里来到贝辛斯托克运河上钓鱼时,他看见一道灿烂的亮光从天而降。落在不远的河岸纤道上。他当时认为那一定是来自附近国防部基地的直
期刊
目击时间:2012年7月3日17时19分  目击地点:北京奥林匹克森林公园  目击人数:1人  飞行物数量:1個  飞行物形状:棒形  飞行物颜色:灰白色  飞行物高度:不确定  照相机型号:Canon EOS 60D  光圈:F/22  曝光时间:1/250秒  焦距:72毫米  白天/夜晚:白天  天气:晴  目击者姓名:颜彬备注:  7月3日17时左右,我在北京奥林匹克森林公园拍摄向日葵,晚
期刊
催眠术挖出沙马的记忆  哈巴特·沙马是美国内布拉斯加州阿什兰的巡警。当时他年仅22岁,刚刚工作3个月。  那是1967年12月3日凌晨,他出去巡夜。2时30分,巡逻车来到了6号与63号高速公路的交叉路口时,发现前方道路上停着不常见到的圆形物体。通过汽车的灯光,他清楚地看到那是一个闪烁着红光的碟形物体。沙马将车往前靠了靠,那个物体一边闪烁红光,一边从下方喷出火焰,上升飞了起来。  沙马看着那个物体飞
期刊
如果把原子核粘在一起的强大的核力只比它现在强百分之几,像太阳一样的恒星就会在不到1秒的时间内耗尽它们的氢。那样的话,我们的太阳很久以前就已经爆炸了,而地球上也不会有生命。如果微弱的核力比现在弱百分之几,那么,组成我们这个世界主要部分的重元素就不会存在。两种情况下都不会产生人类。  如果重力比现在弱一点,就不可能彻底压碎太阳的核,点燃产生太阳光的核反应;如果重力比现在强一点,太阳又会在数十亿年前燃尽
期刊
遂古之初,谁传道之?上下未形,何由考之?冥昭瞢暗,谁能极之?冯翼惟象,何以识之?  这是先秦时期楚国诗人屈原在其诗篇《天问》开篇时提出的问题。从古到今,人类始终渴望能够更好地了解我们所处的这个宇宙,探究宇宙的命运。近年来,越来越多的科学家相信,决定我们这个宇宙命运的,是一种神秘的暗物质。可是,虽然暗物质的存在已经有很强的证据,但暗物质究竟以什么形式存在,怎样才能在茫茫宇宙中找到它的踪迹,这些难题却
期刊
他们身怀绝技,饱受争议;  他们默默无闻,无私奉献;  他们经历非凡,体验神奇;  他们就是鲜为人知的RV者。  所谓RV,是英语Remote Viewing的简称,即遥视技术(又称直能潜视技术)。遥视是一种千里眼的形式,遥视者运用他或她的透视能力去“观察”,把信息聚集在一个由物体、地点、人物等组成的目标上,隐藏在遥视者的物理视域里面,尤其是与遥视者分开一定的空间距离,有时候也同样分开时间距离(过
期刊
现有理论认为,没有任何东西能够从黑洞中逃逸出来,即使光也不例外。然而,真的是“没有任何东西”吗?其实,说“几乎没有”应该更准确一些。要说明这一点,首先要了解两个名词,一个叫“势垒”,一个叫“量子隧道效应”。势垒就是势能比附近的势能都高的空间区域,而量子隧道效应是由微观粒子波动性所确定的量子效应,又称势垒贯穿。粒子的运动过程中若遇到一个高于粒子能量的势垒,按照经典力学,粒子是不可能越过势垒的;但按照
期刊
霍金被认为是当代最杰出的理论物理学家,他撰写的科普著作《时间简史》创造了科普书籍发行的世界纪录。  从20世纪60年代起,霍金就致力于把20世纪物理学的两大奠基理论——量子理论和相对论——整合到一起,从而为新物理学找到入口。但是,量子理论和相对论是否可以走到一起呢?霍金也难以判定。在20世纪90年代,霍金发出这样的感叹:量子理论和相对论是水和油一样不相融的。  那么,真实的物理世界应该是什么样子的
期刊