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朕的皇后是狐狸 诺贝尔物理学奖说了啥?什么是宇宙演化和地球在宇宙中的位置? 超级低俗屠夫 金融时报中文

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发表于 2019-10-11 07:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
这是写在帖子头部的内容
今年的诺贝尔物理学奖授与了吉姆·皮布尔斯(James Peebles)、米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和迪迪!た遄龋―idier Queloz)。获奖的出处是表彰他们在明白宇宙演变和地球在宇宙中的位置所做出的精巧进献。
这个出处真的是一样普通人看了一脸懵,本日我们就具体说说什么是理论宇宙学地球在宇宙中的位置!
诺贝尔物理学奖说了啥?什么是宇宙演化和地球在宇宙中的位置?  股票


什么是“明白宇宙演变”

我们刚兵戈天体物理学大要刚起头了解宇宙的时候,估量我们每一小我城市提出一个最最深入的题目,这齐全从那边来?这也是人类几千年来苦苦追随的根源题目。直到20世纪人们在物理学和观察本事上获得了长足的进步,我们才第一次有本事试图回答这个题目。也对宇宙的初步提出了一些可行的说法,而且还思考了以下几个题目:

  • 宇宙的组成身分是什么?
  • 把握宇宙的背后的法则是什么?
  • 宇宙中的恒星、星系、星系团以致是大标准结构在怎样发生和演变的?
首先我们要了解在科学史上出现的两件事,它们为我们明白宇宙演变奠基了底子!
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《文子·自然》《淮南子》:“往古来今谓之宙,四方高低谓之宇!庇钪,即广宇自然,全数空间、时候、物资以及事物的总称!
上段话已经清楚的交接了宇宙这两个字的寄义,假如我们要了解宇宙的演变,我们必须搞清楚时空的性质以及物资(能量)和时空之间的关系。这里我们就要提到广义相对论了(GR),是GR给我们带来了新的时空观,它告诉我们:时空不是牢固安定的,而是一种由于物资和能量的存在而曲折的几多实体,而且参加着事物的活动和宇宙的演变!
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由于爱因斯坦在自己的方程中已经得出了空间会在引力的感化下收缩,为了避免宇宙塌缩还故意往方程里参加了“宇宙常数”,这就分析了空间是可以变革的(可大可小)。
广义相对论这类新引力理论的乐成和成长,不但打点当时让科学家头疼了几十年的水星轨道进动题目题目,还猜测了一大堆已经被证实的现象,包含辽远的星光因大质量物体而偏转、引力红移、由于引力而发生的延时效应、大质量物体之间的轨道衰减等等。广义相对论就为人们进一步明白宇宙打好了结实的底子!
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哈勃初度发现仙女座星系中的第一颗变星。

在哈勃确认M31(仙女座)星系之前,最初人们以为它是星云状的恒星构成地域,间隔我们只要几千光年或几万光年远,也就是处在我们银河系中,当时以为全部银河系就是宇宙。
后来,人们经过对变星的大量了解,晓得了变星的周光关系,哈勃经过对仙女座星系内部变星的识别告诉我们,它间隔我们稀有百万光年远。是银河系之外宇宙中自力的星星岛,至这人们的脑筋终因而走出了银河系,走向了宇宙。
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哈勃的此外一个庞大发现是:宇宙中的星系大略均匀地散布在全数偏向和间隔上,这些星系都在阔别我们。团结星光红移数据,即星系阔别我们的速度以及我们可以大要从每个星系内的恒星观察中获得的间隔数据,哈勃发现一个星系离我们越远,推行的速度越快!这就是哈勃定律。
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在广义相对论的解中,空间本来就不是恒定安定的,不是收缩就是扩大,经过哈勃的观察,人们就很轻易能得出一个具有斥地性的结论:星系之间不停发生新的空间,迫使星系相互阔别。也就是说空间在收缩!这就是广义相对论对宇宙演变最大的进献。
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基于我们到现在为止所说的,我们可以得出一个结论:宇宙在过去加倍鳞集温度更高,随着时候的推移会变冷更稀疏。这就是宇宙大爆炸理论的框架。就是这样来的,首先提出这个框架的人是乔治·伽莫夫。在大爆炸的初始框架中没有我们现在所说的暗物资、暗能量、没有微波背景辐射、没有大爆炸后的核分解,我们以致不晓得宇宙初始物资的含量是几多(轻元素品貌)。
接下来吉姆·皮布尔斯(James Peebles)就按照大爆炸框架起头了他的宇宙演变图景。经过将物理定律利用到全部宇宙的系统中,皮布尔斯起头研讨宇宙早期的细节,以及这些细节怎样随着时候的推移而演变,从而发生我们本日可以看到的特征。
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假现在天的宇宙正在收缩,那末过去的宇宙更热、更浓密、更年轻。当时的光芒波长更短,宇宙的能量更大。从理论上讲,物资和辐射的间隔更近,是以早期的宇宙碰撞不但形成磷泣大的冲击,而且发生得加倍频仍。假如这是真的,皮布尔斯以为这个想法将会对我们的宇宙发生庞大的影响。
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  • 1、宇宙过去在空间上物资散布的更加均匀
由于万有引力是一种失控的力,任何特定的地域聚集的质量越大,引力就越大。这意味着现在的宇宙比以往任何时候的物资团块更多。这分析已经有一段时候宇宙中没有超星系团,没有星系,以致我们回到富足早的期间,也没有恒星。这意味着在宇宙构成早期,宇宙中密度最大和最小的地域之间不但只要渺小的差别,而且全数在恒星中发生的重元素在辽远的过去都不存在。
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  • 2、宇宙已经很是热,以致于中性原子没法构成。
能量富足高的光子和原子之间的碰撞频仍,就会把中性原子的电子踢进来。也就是说假如你加热任何物资,只要温度富足高,原子就会被电离。假如回到宇宙富足热、密度富足大的时候,就不大要构成任何中性原子。
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  • 3、宇宙温度高到不能构成原子核。
尽管把原子核团结在一路的力比把原子团结在一路的力强几个数目级(大约一百万倍),但只要宇宙的温度和密度富足高,原子核也会被炸开。假如这是真的,那末已经就有一段时候,宇宙仅仅是质子、中子和电子的陆地,并经过一个冷却阶段,在这个阶段质子和中子可以融合在一路而不会被炸开。
这将致使大爆炸核分解特定数目标最轻元素和同位素(氘、氦-3、氦-4和锂-7)的融合和构成,除了这些元素之外不会有其他重元素。这个数目和比例应当完全取决于宇宙中重子(质子和中子)与光子的比例。
假如宇宙中有一般物资(质子、中子和电子)和辐射,而且大爆炸是正确的,我们将看到这三种物资的证据。出格是从宇宙的最初阶段就会有残留的黑体辐射:微波背景辐射,几乎全天空美满的各向同性和均匀性,只比绝对零度高几度。
以上就是皮布尔斯对早期宇宙演变图景的理论进献,以及对大爆炸核分解、轻元素品貌和微波辐射的预言。
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在20世纪60年月,由贝尔实行室的彭齐亚斯和威尔逊发现了布满全天空的微波乐音,后来经过COBE、WMAP和Planck等卫星的精准考证。宇宙微波背景在黑体辐射光谱的温度为2.72548±0.00057K。
在辽远的宇宙深处的原始气体云中:自负爆炸以来从未构成过恒星的地域,我们探测到了早期阶段微量元素和同位素的数目。
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以上的观察成果都与大爆炸理论的预言惊人的齐截!没有其他理论或模子可以猜测这些事变,也没有任何理论或模子可以与大爆炸等量齐观。所以皮布尔斯将宇宙学变化为了一门具有正确数据的硬科学,他利用于宇宙的理论框架现实上是全数今世宇宙学的底子。是以他获得了今年的诺贝尔物理学奖。
什么是“地球在宇宙中的位置”

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米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和迪迪!た遄龋―idier Queloz)

上文我们说了宇宙的演变,从宇宙的大标准结构到恒星系统,宇宙必要履历数十亿的进化,从恒星到星系在到星系团。宇宙中无数的恒星履历死亡、更生,将自己平生分解的丰富元素抛洒到宇宙中,富含重元素的行星才得以构成!
这些行星应当都含有岩石/金属焦点,而且受万有引力的控制绕自己的母恒星以椭圆轨道的方式运转,这应当和我们太阳系一样。行星的引力感化能对母恒星的光谱发生可观察的影响,周期性的红移和蓝移,这就是我们常说的恒星摆动法!
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而行星从母恒星眼前经过,会周期性的盖住一部分光芒,我们可以丈量恒星光度的薄弱变革,便可以探测一个行星的轨道周期和半径,这就是行星凌日法。以上两种方式是我们常用的探测系外行星的方式。
就在几十年前,我们只晓得太阳四周由行星围绕,可是,1995年10月6日瑞士日内瓦大学(UNIGE)科学系天文台教授米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和迪迪!た遄龋―idier Queloz)公布发现了第一颗围绕类太阳恒星运转的行星。自从飞马座51b初度进入全国各地科学家的辞书以来,对系外行星的搜索已经成为一个新兴而严重的范围,迄今共发现了4,000多颗已证实的系外行星。那末为什么获奖出处是地球在宇宙中的位置呢?
根究宇宙中的生命

要想晓得第一颗系外行星的发现对科学来说有多严重,只需考虑人类不停关心的一个最底子的题目:“我们在宇宙中是孤独的吗?”
随着每一年都有新的千里镜和装备支持着我们对系外行星的搜寻,我们发现了系外行星上有可支持生命的大气的迹象。这意味着今年是向这些天体物理学家致敬的最好机遇。
当我们分析这些行星和它们的恒星系统时,将它们的初步、演变、物理和化学身分拼集在一路,可以说,发现系外行星的下一个严重步伐是肯定一个可以大要支持生命存在的系外行星。
据估量,宇宙中存在数百亿颗行星系统,理论上大要存在大量的系外行星,这让天体物理学家和天体生物学家们有出处相信,生命并不是我们这个渺小而平常的全国所独占的。这就是为什么说第一颗系外行星的发现了改变了我们地球在宇宙中的位置!是以这两人与詹姆斯·皮布尔斯分享了2019年诺贝尔物理学奖。
道贺2019年诺贝尔物理学奖得主和他们的反动性发现。


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