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          2. 7個探尋宇宙起源重大發現:存在微小額外維度空間

            [ 錄入者:zhangms | 時間:2019-07-17 10:39:18 | 作者:葉傾城 | 來源:新浪科技 | 瀏覽:1165次 ]

            新浪科技訊 北京時間7月15日消息,據美國生活科學網站報道,大約138億年前,我們就知道宇宙開始誕生了,這個時刻被稱為大爆炸,當時太空自身快速開始膨脹,現在可觀測的宇宙直徑達到930億光年,并且仍不斷膨脹。

            關于大爆炸有許多問題,尤其是在大爆炸之前發生了什么(如果有的話)?目前科學家的確知道一些事情,以下是關于宇宙起源的7個重大發現:

            1、宇宙不斷在膨脹

            直到1929年,宇宙起源仍完全籠罩在神話和理論之中,同年,一位名叫埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)的天文學家發現一些非常重要的宇宙現象,這將為理解宇宙歷史開辟新途徑——整個宇宙都處于膨脹。

            哈勃通過“紅移”觀測到宇宙不斷地膨脹,紅移是指在非常遙遠的星系看到向更長、紅色波長光線方向移動的現象,通常情況下,物體越遙遠,紅移越明顯。他還發現,在遙遠的星系中,紅移隨距離呈線性增加,這表明宇宙并非靜止,它的任何區域都不斷膨脹。

            美國宇航局表示,哈勃能夠計算出宇宙膨脹速率,它被稱為哈勃常數,這項發現使科學家能夠推斷宇宙曾經被壓縮成一個小點,這就是大爆炸膨脹的第一時刻。

            2、宇宙微波背景輻射

            1964年5月,貝爾電話實驗室研究員阿諾·彭齊亞斯(Arno Penzias)和羅伯特·威爾遜(Robert Wilson)在新澤西州研制一種新無線電接受器。他們的天線不斷接收到一種奇怪的嗡嗡聲,似乎來自于任何太空區域,他們認為這可能是設備里的鴿子,但是移走鳥巢并沒有任何改變,減少其他干擾的嘗試也未奏效。最后,他們意識到可能發現某些真實的現象。

            研究結果顯示,他們探測到宇宙中第一束光——宇宙微波背景輻射。這種輻射可追溯至大爆炸后38萬年,當時宇宙冷卻到足以讓光子(構成光線的波狀粒子)自由運行。這一發現為大爆炸理論和宇宙膨脹速度超過光速的觀點提供了支持,因為宇宙背景非常均勻,表明從一個小點開始,任何事物都在平穩膨脹。

            3、天空地圖

            科學家發現宇宙微波背景輻射為了解宇宙的起源打開一扇窗戶。1989年,美國宇航局發射一顆衛星——“宇宙背景探測器(COBE)”,它測量了背景輻射的微小變化。美國宇航局指出,這是宇宙的“嬰兒圖像”,呈現膨脹宇宙中一些最初的密度變化。這些微小變化可能促使星系和真空的出現,形成現今我們看到的宇宙星系網絡。

            4、宇宙膨脹的直接證據

            宇宙微波背景也使研究人員找到了膨脹的“確鑿證據”——大爆炸時發生比光速還快的大規模膨脹。盡管愛因斯坦的狹義相對論認為,沒有什么比光在太空中傳播得更快,但這項研究并不與狹義相對論相悖——空間自身處于膨脹之中。2016年,物理學家宣稱,他們在宇宙微波背景中發現一種特殊的偏振或者方向性,這種偏振叫做“B模式”。B模式偏振是大爆炸產生引力波的第一直接證據,引力波的產生是由于空間中大量物質加速或者減速,發現的第一個引力波來自黑洞碰撞,B模式偏振為直接探測早期宇宙膨脹提供了一種新方法,或許還能找出是什么原因推動宇宙膨脹。

            5、迄今未發現額外維度空間

            引力波發現的一個結果是,它使科學家能夠在通常的3個維度空間之外尋找其它維度。依據理論學家的觀點,引力波應該能夠穿越到未知維度,前提是這些維度的確存在。2017年10月,科學家探測到兩顆中子星碰撞產生的引力波,他們測量了引力波從恒星傳播至地球的時間,未發現任何超維度遺留下來的證據。這項研究結果發表在2018年7月份發表的《宇宙學和天體粒子物理學雜志》上,研究結果表明,如果宇宙中還存在其它維度空間,它們都是非常微小的,只會影響到宇宙中小于1.6公里大小的區域。這意味著弦理論(假設宇宙是由微小振動弦組成,并且預測存在至少10個微小維度空間)仍然可能是正確的。

            6、宇宙膨脹加速……

            物理學最奇怪的一個發現就是宇宙不僅在膨脹,而且處于加速膨脹狀態。這一發現可以追溯至1998年,當時物理學家宣稱了幾個長期運行的項目結果,測量了Ia型超新星,這是一種質量特別重的超新星,這幾位物理學家也因此獲得了2011年諾貝爾獎。他們揭曉了這些最遙遠的超新星釋放的光線比預期更弱,這些微弱光線表明空間仍在不斷膨脹之中。科學家認為宇宙加速膨脹的驅動力是“暗能量”,這是宇宙一種神秘力量,占據宇宙能量的68%。暗能量似乎對宇宙起源理論與當前正在進行的觀測至關重要,例如:美國宇航局“威爾金森各向異性探測器(WMAP)”所進行的觀測,該探測器迄今繪制了最精確的宇宙微波背景圖。

            7、宇宙膨脹甚至比預期更快……

            2019年哈勃望遠鏡發布的最新結果使宇宙膨脹謎團變得更加撲朔迷離。哈勃望遠鏡測量結果表明,宇宙膨脹速度比之前觀測結果快9%。美國宇航局表示,對于星系而言,距離地球每330萬光年,由于宇宙的膨脹擴張,每秒會多移動74公里,這個數字表明宇宙膨脹速度比之前預期6意味著每秒74公里的速度比之前計算預測更快,比之前預測的宇宙膨脹速度67公里/秒快9%。

            為什么這對于宇宙起源至關重要呢?因為物理學家肯定遺漏什么,據美國宇航局稱,在宇宙大爆炸期間和之后不久,可能有3次獨立的暗能量“爆發”。這些爆發事件為我們現今看到的宇宙奠定了基礎,第一次暗能量爆發可能開始于宇宙初始膨脹;第二次暗能量爆發可能發生的更快,就像一只腳重重地踩在宇宙加速油門上,導致宇宙膨脹的速度比之前認為的更快;第三次暗能量爆發可能解釋了現今宇宙的加速膨脹。

            以上預測還沒有得到證實,但是科學家正在積極探索驗證。美國德克薩斯大學奧斯汀·麥克唐納天文臺的研究人員正在使用一種最新升級的儀器——霍比·埃伯利望遠鏡,直接尋找暗能量存在的證據。這項名為“霍比·埃伯利暗能量望遠鏡實驗(HETDEX)”的項目,正在測量110億光年之遙星系釋放的微弱光線,這將使研究人員能夠看到宇宙加速度隨時間的任何變化。他們還研究40萬年前宇宙產生的干擾回波,它們是宇宙大爆炸之后構成宇宙萬物的稠密粒子湯中形成的,這將揭曉宇宙膨脹的秘密,并解釋促使宇宙膨脹的暗能量。(葉傾城)

            Tags:宇宙 宇宙大爆炸 起源 維度

            責任編輯:zhangms

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