新的宇宙曙光

哈勃太空望远镜拍摄的原始深场照片是天文学中最具标志性的图片之一。这张图片由数量惊人的遥远星系组成,星系镶嵌在黑色的背景之上,它是哈勃在1995年12月对大熊座的一小块区域进行了一系列观测之后得到的。受这张经典照片启发,天文学家们开始计划一项新任务来研究早期宇宙——这项任务可以看到更早的宇宙,观测到宇宙大爆炸之后3亿年就已经存在的最早的星系。但要做到这一点,需要一个有史以来最大的望远镜,一个比哈勃2.4 m的镜子大得多的望远镜。答案是:下一代太空望远镜(Next Generation Space Telescope,NGST),这是一个巨大的太空望远镜,拥有6.5 m的拼接式主镜,它有望实现一系列新的发现。     

新的宇宙曙光

哈勃太空望远镜拍摄的原始深场照片是天文学中最具标志性的图片之一。这张图片由数量惊人的遥远星系组成,星系镶嵌在黑色的背景之上,它是哈勃在1995年12月对大熊座的一小块区域进行了一系列观测之后得到的。受这张经典照片启发,天文学家们开始计划一项新任务来研究早期宇宙——这项任务可以看到更早的宇宙,观测到宇宙大爆炸之后3亿年就已经存在的最早的星系。但要做到这一点,需要一个有史以来最大的望远镜,一个比哈勃2.4 m的镜子大得多的望远镜。答案是:下一代太空望远镜(Next Generation Space Telescope,NGST),这是一个巨大的太空望远镜,拥有6.5 m的拼接式主镜,它有望实现一系列新的发现。     

哈勃扩大了我们对宇宙的视野

大多数的科学家一直到20世纪20年代中期都还认为银河（Milky Way,指地球所在的银河系）就是整个宇宙,而宇宙是静止不变的。然而,天文学家哈勃（Edwin Hubble）于1925年1月和1929年1月所宣布的两个发现却彻底改变了我们对宇宙的看法,他的第一个发现说明宇宙比大家先前所想的要大很多,第二个指出宇宙会持续膨胀,不断地越变越大。     

大爆炸和宇宙学红移中常被误解的几个观念

列举了大爆炸和宇宙学中几个常被误解的问题,并给出了正确的解释.     

漂移的星系

围绕银河系运转的小星系大麦哲伦星云，正在以相对于我们自己的星系每秒378±18千米的速度运动。天文学家用哈勃太空望远镜跟踪观测了这个星系相对于21个遥远类星体的运动情况，这是迄今为止最精确的天文测量数据。     

《相对论、宇宙与时空》连载⑩——深入浩瀚的星空(下)

4.银河系 当伽利略把望远镜指向银河的时候,发现夜空中那像薄雾般淡淡的带子,原来是密密麻麻数不清的星星.人们逐渐认识到这是一个巨大的旋转的盘状星系,由大约2000亿颗恒星组成,我们的太阳系是这个巨大星系的一部分,位于它的转盘的边缘[1-10](图16,图17).     

暗物质的困境

 远在30年代,天文学家惠兹克已注意到,在星系团中,星系的绕行速度是如此之快,按理,它们无法稳定地呆在星系团中.他推测存在某种看不到的物质,提供了引力“胶质”.70年代,又发现银河系边缘的恒星运动速度,要比理论家预言的快得多,这也暗示着有大量的暗物质弥漫于星际空间.以后,对旋涡星系旋转情况所作的射电和光学观测表明,它们被暗物质晕所包围.分析了很多星系对和星系群的运动之后,人们确信,星系所含物质的总量,要比其可见的大得多.故天文学家断言,宇宙并不仅仅含有组成我们身体、地球和星星的那类通常物质.所谓通常物质,是指由重子(质子、中子等)组成的物质.而其他粒子,诸如电子,它们数量虽多,但对宇宙质量的贡献是很小的.     

物理学中的“场”和“理想模型”

一物理学中＂场＂的概念桌子、黑板、房、树木……都是由分子、原子组成的,而分子、原子又是由电子、质子、中子等基本粒子组成的.这些实物都是物质.物质是客观存在的,能作用于我们的感觉器官而引起感觉的东西.在我们周围的物质世界里,     

当代物理学与宏微介宇生观世界

 我们生活在当今世界上,需要认识世界,更需要改造世界。在科学技术高度发展的今天,我们所认识的世界是怎样的?这一认识又与当代物理学的进展有什么关系?     

欣欣向荣的宇宙学

 一度被称为“天文学坟墓”的宇宙学现在正欣欣向荣。一系列丰富的科研成果和新仪器装置的研制,使人们感到宇宙学的前景是光明的。 长期以来,人们将１Ａ型超新星作为测量空间距离的“标准光强”,对它们的表观亮度的测量给出了它们的距离值。但是,这一方法很容易出错,不同的实验可以得到不同的结果。有人提出如何通过对衰减率和颜色进行校正的新方法,从而得到数值为５９±７的哈勃常数,它所相对的宇宙年龄约为１７０亿年。 宇宙学的另一个参数是ω,它是宇宙中的物质与阻止宇宙膨胀所需临界量的比。大爆炸膨胀模型预期ω必须精确等于１,宇宙才是“膨胀的”。     

探测宇宙原初氢原子的重新电离

在宇宙大爆炸的40万年之后,宇宙的充分冷却使得原初氢原子得以形成,这些氢原子充满了早期的宇宙.再经过数亿年,第一批恒星以及星系形成,它们产生紫外辐射,进而将原初氢原子电离成电子和质子.这一过程被称为重新电离,标志着成年宇宙的一次相变.相变何时产生?持续的时间有多长?     

看到了最遥远的星系

最近,来自法国巴黎天文台的M.D.Lehnert等通过反复的光谱观察,确认了一个迄今为止最遥远的星系.这个星系位于所谓哈勃超深场(Hubble ultra deep field)天区,与地球的距离大于40亿秒差距(1秒差距=3.26光年),而红移z=8.56.这一发现打破了先前对γ射线暴(gamma-ray burst)观察所保持的z=8.2的高红移记录.值     

最新测量证实“哈勃常数”的实用性

据美国《每日科学》报道,目前研究人员最新使用一种精确方法测量了宇宙的体积大小和年龄,以及它如何快速膨胀．这项测量证实了“哈勃常数”的实用性,它指示出了宇宙的体积大小,证实宇宙的年龄为137．5亿年．同时,该结果证实了宇宙暗能量的强度,暗能量对宇宙的膨胀起到了加速作用．     

大数假说与物质层次结构

 1937年,诺贝尔奖获得者,英国物理学家狄拉克在《自然》杂志的139卷323页上发表了《大数假说及其后果》的论文,提出了著名的“大数假说”。宇宙中存在着两个数量级相等的神秘大数,一个大数是氢原子中静电力和万有引力之比:e²/Gmpme=2.3×10³⁹,e是电子或质子的电量,G是万有引力常量,me、mp分别是电子和质子的质量。另一个大数是根据大爆炸宇宙模型,以原子单位来量度的宇宙年龄t=7×10³⁹s,这两个貌似毫不相干的大数,分别来自一个小世界和一个大世界,却有着相同的数量级。狄拉克不认为这仅仅是一种巧合,他说:“这样两个大数如此接近,在自然界一定有某种基本的原因,我们目前不知道这个原因.     

测量重力加速度可证明“暗物质”不存在

人类正花费大量人力、物力来寻找宇宙中的"暗物质",如果它不存在这样还会造成更多的浪费.有没有一种更简单更自观的实验来证明"暗物质"不存在?我们能不能用全新的理论来解释宇宙中的一些神秘现象?地球上物质重力加速度的一种变化规律就可揭示银河系外围根本不存在"暗物质".     

宇宙处处都是叙说新故事的地方——“拉普拉斯妖”随笔之七

一 拉普拉斯妖消失了.从前一篇文章中我们看到,他消失在微观的量子世界里,消失在宏观的混乱世界里.     

“宇宙与生命”系列讲座之八——地球，可爱的家园

我们的宇宙与生命系列讲座已经进行了七讲,涉及宇宙与生命的问题何止千万,但我们谈及的问题不足万一。这个问题太广阔了,有太多有趣的问题我们来不及探讨,不能不抱有遗憾。我们仅从一个很狭窄的视角来看待宇宙与生命之间的关系,这七讲的一个主要线索是物理世界的构造和常数与高级生命的存在密切相关。有如下四方面要点：1）物理的规律（对称性）是基本的,各个参数的分别选取看似带有一定任意性。     

宇宙观察中Lyman-α圆形斑的偏振晕圈

2000年,在一项"年轻宇宙的星系辨认"的巡天计划中,天文学家发现了两个巨大的正在发光的气体云团.两者从地球上看过去就像是两片圆形斑(blob),它们所处的时代是:宇宙的年龄仅仅25亿岁左右,那时     

“宇宙与生命”讲座之五――生命之难

莫大的宇宙中,居然有生命。物理规律的本质是对称的统一,物理世界的实现是对称的破缺。对称破缺的方式是多种多样的,因此物理世界的实现不会是唯一的。物理规律不会只产生一个宇宙。众多的荒芜宇宙中,能产生生命的宇宙是个奇迹。前四讲提到,我们的宇宙是为将来有生命而诞生的。     

月球上的“第四”宇宙速度

计算从月球表面发射的物体能够脱离太阳系引力所需要的最低速度.结果是11.6 km/s,方向沿望日时月球的轨道运动方向.