人在德国社区 - Powered by Discuz! Board

标题: ET高手请进哇 [打印本页]

作者: girl 时间: 2005-11-25 15:18 标题: ET高手请进哇

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 15:19

你是在考人还是在问人？

作者: 沙洲 时间: 2005-11-25 15:23

你的地球直径量好了伐?

作者: 卟呤铁 时间: 2005-11-25 15:24

就知道个碳同位素法

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 15:24

宇宙的年龄到底有多大（英文原文）
——第一次凭借UVES和VLT看到宇宙时钟的示数
译：Jack

概要：
很多天文学家会有这样的想法：宇宙的年龄——自从宇宙大爆炸开始直到现在——是天文学界梦寐以求的东西之一。不管天文学家们为之付出了多少的努力，到现在，我们得到的有关这个基本数字的结果，也只是一大堆各式各样的数字，没有准确的答案。由于现在流行的宇宙学是从一大堆的理论性的猜测中发家的，而且，这些猜测也已经被不完整数据所扭曲，这样，使得对宇宙年龄的研究难上加难。最近估计出的160亿年这个数字被大多数人认为是最为接近的一个值。但是现在，一个由天文学家们组成的国际研究小组利用欧南台的甚大望远镜（以下简称VLT）高效的光谱摄制仪（以下简称UVES）来完成对宇宙年龄的探测，为以后的更为精确的测量铺平了道路。他们第一次测量了我们银河系形成时产生的某些恒星的放射性同位素铀-238的总量。这是我们对太阳系外的铀含量的第一次测试。其实，除了比考古学家要测的时间长得多外，这项工作与考古学上测量炭-14没有多大的差别。自从那颗恒星诞生起，“铀钟”就开始准确的走动，无论我们的银河系经过了多少不平凡的运动，铀钟仍然不受影响的走动着，直到现今。现在，它们应当已经走过了125亿年的历史了。显然，恒星的年龄是不可能大于宇宙的，所以，宇宙的年龄必然要大于那些恒星的年龄。事实上，由于天文观测的不准确性，关于宇宙年龄的数据仍然有25%或者说是±30亿年的上下浮动，但是，那些已经是次要的了。造成这种原因的最主要的是，当前我们缺少有关基本的原子和核能的属性方面的知识。可是，实验室以后的工作会使得我们在这方面的有更多的了解，同样，它会使得我们对宇宙和恒星的年龄有一个更新的认识。我们离揭开宇宙的年龄之谜的日子已经不远了。这个结果已经与2001年2月8日在国际性的《自然》杂志上发表。

恒星中的重元素

氢、氦、锂实在大爆炸中产生的，而那些重元素则是在恒星内部的核反应中形成的。恒星灭亡时，它的富含重元素的物质会被抛射到周围的空间中，这些元素则将和下一代恒星合成一体。事实上，组成你手上戴的金戒指的金子，是在一次恒星的爆发中产生，然后沉积在将形成太阳和它的行星的星际云中。

因此，恒星越老，他所含的像铁和别的金属的重元素就少。观测的数据显示，球状星团中的老年恒星一般都是贫金属的，那些恒星的金属含量只不过是太阳金属含量的1/200。金属的质量只占那些恒星质量的2%，其余的元素则仍然是以氢和氦的形式存在。

银河系中的老恒星

经过数十年毫无结果研究，最近，美国天文学家Timothy C. Beers和他的合作者开始对光谱进行检查。经过调查，他们发现，一些恒星的金属含量十分的少，以至于要比球状星团要低的多，在某些恒星上，金属含量只有我们太阳的1/10,000。很明显，那些金属含量很少的恒星实在银河系形成的的初级阶段——一个很重要，但是我们对之仍知之甚少的阶段——形成的。

这些特殊的恒星告诉我们，那些行元素丰富的恒星，是在早期的进程中发射更多的光。为了研究这种趋势，一个从世界各地来的天文学家组成的研究小组将更为详细地研究这些恒星。因为这个浩大的工程，他们被授予使用ESO的VLT和VLT的高效、高分辨率的光谱摄制仪——UVES。他们已经进行了第一次观察，果然，在观察中，他们证明了这个新发现的真正价值。

有关放射性同位素的宇宙年代学

要在独立的恒星进化过程中确定恒星的年龄的确并不是台难的，只要我们能看见恒星中半衰期足够长的元素，这些并不难办到。这些工作都依赖于在恒星中找到一个较为稳定的放射性同位素，然后测出它的丰度，我们就能确定宇宙的年龄。

这种技术就象是在考古学上成功的运用了无数次的C-14检测时间技术。可以说，虽然已经过了成千上万年，但是依靠这种技术，仍能够测出那个被检测物经历的时间。在天文学上，这种技术当然是使用的，无非就是时间要比考古学上要长的多罢了。

要进行这样的工作，选择一种正确的同位素是关键。与那些和放射性的元素同时形成的稳定元素相反，放射性元素（不稳定）的含量每时每刻都在减少。元素衰变的越快，那种同位素的含量就越少，那些稳定的同位素的含量也就越多，得到的最终结果——宇宙的年龄也就越精确。

然而，如果要那些“钟”仍然有用的话，放射性元素的衰变不能太快——至少要在几十亿年我们测量的时候仍然有足够多（这样我们才能精确的测定宇宙的年龄）。

钍和铀的做成的宇宙时钟

现在，留给我们做实验的只有Th-232（半衰期为140.5亿年）和U-238（半衰期为44.7亿年）了。根据Th-232的同位素的情况，他们为宇宙确定了几个年龄值。现今，我们可以用望远镜测到的最强的谱线，仅仅存在于少数特别明亮的恒星中，包括太阳。但是，由于它的衰变实在是太慢了，我们不可能用它来做高精度的测量。计算下来，要使Th-232衰变为原来的1/10的质量，要经过大约470亿年，而这470亿年中，有25%的误差，结果，我们的出的40～50亿年这个数值。大约是宇宙年龄的1/3。是的，这只钟似乎可以永无止尽的走下去，但是，它走得太慢了，我们没有办法精确地读出它上面的时间。

相比之下，U-238是衰变的更快了，所以，如果用它来做宇宙的时钟的话，就要精确的多了。但，在常见的元素中，铀是最为稀少的一种了，在恒星的星光光谱中，铀的谱线往往很弱。所以，即使光是可见的，它也将掉入那些强光的汪洋大海中了。

尽管如此，在那些很老的恒星中，重元素十分的少，于是我们就有了补救的办法。现在，研究小组通过VLT研究的恒星都是含金属元素很少的那种。在大多数如此的恒星中，常规元素只有太阳的1/1000，此时，分子、原子的谱线就大大的减弱了，而稀少的元素如铀的谱线便很容易找到，也就容易测量了。实在是运气，在产生大规模现在的恒星如太阳中含有的铁的超新星爆发中，铀幸存下来了。

在CS 31082-001中的铀的谱线

照片介绍：05a/01：它描述了在CS 31082-001周围的星区，星区的中心是一颗十二等星。那些十字形的叉丝石反射镜造成的。如果恒星相对来说较亮的话，在望远镜中就容易看到这种效果。

05b/01：这是一张有关老恒星CS 31082-001中的铀在385.96 nm的照片。在本区域中，其他的光谱（如铁和铷）的起因也已经标明了。他们也为那些广泛采用的稳定元素的丰度和恒星大气中的铀原子的四个不同的风度值估计并合成了光谱（细线）。显然，那些最主要的光谱（与完全没有铀的光谱对照）是不符合观测事实的。最为合适的光谱是中间的红线，利用这些光谱，我们可以知道，它的铀含量约为太阳的6%。

当天文学家们检查他们计划观测的恒星——CS 31082-001的光谱时，激动得不得了。在这张光谱照片上，我们见过的重元素或者说是稀有元素的谱线是如此之多，可能已经是那一类恒星中最多的了。特别是在铁一类的重元素的丰度只有太阳的1/800的恒星中，重元素的光谱的暗线往往是不受铁那些元素的干扰的，而且，即使是在这样的一种贫金属星中，CH和CN的分子的谱线常常是很多的。

在CS 31082-001的光谱重，我们可以看到14条以上的钍的光谱，而在平常的恒星中，我们充其量也只不过能看见两条这样的线。确实，在 CS 31082-001中含有不少的稀有的金属元素，可以说，那时天文学家们的一处宝藏。然而，最厉害的是，我们在近紫外区的389.59 nm的波长处，竟然发现了离子状的铀的光谱线（在照片05b/01的中部）！

不奇怪，铀的光谱线很弱，毕竟铀是宇宙中较为稀少的一种元素之一，而且，在自从这恒星的诞生以来，铀的含量已经变为原来的1/8了。此外，在这些贫金属星中，接近紫外线的光谱线比较多。

要精确的测量暗光谱，对射谱仪的敏锐度和分辨率还有它的效率都有很高的要求，对望远镜也是一个考验。而VLT和UVES在天文观测这方面可以说是一对绝妙的组合了，它可以得到相当暗的星（例如12等星，换句话说，就是比我们平时可见的星暗500倍的恒星）的星光光谱，而且，在拍摄出的那些星光光谱十分明亮，也只有那些以前那些裸眼可见的星光光谱的照片才能够与他相媲美。

CS 31082-001的年龄

利用估算出的大气模型和人工光谱，科学家们做了一个细致的分析，他们发现，在这颗恒星的稳定的重元素的丰度的比率和太阳中的是十分相像的，只不过含量是太阳的12%罢了。

测量同时也表明了钍和铀在CS 31082-001的丰度分别稍少于是太阳中的9%和6%，这两种元素和他们在周期表中的“邻居”们一样，都是铀相同的原子组成的，这就意味着，它们在CS 31082-001中衰变要远远长于在太阳中的衰变的时间。

现在，由于在超新星爆发中形成的元素的模型不同，于是只能估计这颗恒星的年龄大约在110～160亿年之间。而现在被认为最为接近的数值为125亿年。

宇宙的年龄当然要老于这颗恒星，自然是要比125亿年老。

相信，不久更为确切的年龄应该就要出台了。

如果U-238的衰变速度更快一点的话，我们对年龄的精确度就要高的多，估计，测出的年龄的精度应该在1.5 Gyr（一个Gyr为十亿年）左右。

但是，在不久的将来，年龄的精度将不会仅仅依靠VLT拍摄下来的光谱了。目前，真正的问题是，我们依靠的那些有关铀并且要用它来确定年龄的实验室数据的不确定。另外，核物理中有关最初的同位素比率的计算带来了最大的误差。

因此，在现有数据的基础上，改进物理的测量数据成了准确的读出宇宙时钟的当务之急。相应的实验室测量也正在法国的CEA和瑞典的Lund大学起步了。

与此同时，这个研究小组正在寻找像CS 31082-001那样的恒星。可能现在，类似的恒星已经不多了，但是，铀能够在更多的范围中进行测量，我们也就能够知道在银河系中，那些恒星是否就像猜测中的那样是一样的老。

作者: girl 时间: 2005-11-25 15:25

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: girl 时间: 2005-11-25 15:26

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 15:27

Originally posted by girl at 2005-11-25 16:18:
来说说怎么测量宇宙的年龄哇?2种方法

这个话题有趣，来，介绍一下这两种方法。14.gif14.gif

作者: 猫太 时间: 2005-11-25 15:27

把地球劈开数年轮

作者: girl 时间: 2005-11-25 15:28

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 15:28

碳同位素可以么？半衰期太短了吧

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 15:30

Originally posted by girl at 2005-11-25 16:28:

你不是ET高手嘛?自己想贝..嘿嘿

开什么玩笑，算宇宙年龄到现在都没有统一的方法，宇宙怎么形成的都是一个迷，宇宙形成之前是怎么样的也是一个迷。宇宙形成之前什么状态并且这种状态有多少时间也是迷。我们看到浩瀚额星空，是不是真的存在，还是可能只是一些镜像也不得而知。我们受到的来自某个星球的引力，此刻这个星球还存在不存在也是问题………………

作者: girl 时间: 2005-11-25 15:33

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 15:36

Originally posted by girl at 2005-11-25 16:33:

这个是SENSE的问题!嘿嘿..借口那么多干吗

i 服了U!科学家都没有定论的问题居然被你解决了！！！！yes.gifyes.gif14.gif14.gif14.gif14.gif
搬个凳子听你讲课rose.gifrose.gif

作者: girl 时间: 2005-11-25 15:40

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 15:42

Quote:
Originally posted by 沙洲 at 2005-11-25 15:23:
你的地球直径量好了伐?

BINGO

对待科学要严谨啊

作者: girl 时间: 2005-11-25 15:43

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 15:44

Originally posted by girl at 2005-11-25 16:40:

只是要你给出可能性没人要你给定论!而且不知道谁大谈特谈电磁波!连这点基本的SENSE都没有!霍霍...

无知者无畏啊！！就是学物理的也不敢妄言自己能测量宇宙年龄，你就如此自信，真是有sense的！yes.gif

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 15:48

Originally posted by girl at 2005-11-25 16:43:

没有假设就更不存在结论:P

如果换了我肯定会回答：地球直径的平均值是XXX。
并且直径在近日点，远日点，月亮，太阳和地球的夹角不同情况下都会有偏差。
看你BINGO的那么确定，数据应该很精确了，不会答案最后是物理教材上的习题答案吧。

作者: MIB 时间: 2005-11-25 15:57

Originally posted by girl at 2005-11-25 04:18 PM:
来说说怎么测量宇宙的年龄哇?2种方法

这个问题和ET一点关系都没有吧。。。

作者: 沙洲 时间: 2005-11-25 16:04

方法一, 问上帝
方法二, 问宇宙他妈...

作者: 卟呤铁 时间: 2005-11-25 16:06

想起一件巨搞笑的事情，当年俺参加九七年高考的时候，给了地球，月球的质量，好像还有别的数据什么的，让求地球到月球的距离，只要求数量级，俺连题都没怎么看，记得激光测距离好像是两秒多打个来回，二话不说，填个３０００００，嘿嘿，对了！！

作者: girl 时间: 2005-11-25 16:07

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: 卟呤铁 时间: 2005-11-25 16:07

难得girl提出一个有真么争议的问题，赞一个，

作者: girl 时间: 2005-11-25 16:09

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 16:14

Originally posted by girl at 2005-11-25 17:09:

你本来就是个无趣的人!本来是娱乐大家的问题,你自己非要把自己当作ET高人跑进来!嘿嘿...奇怪伐
而且这个本来就是你们ET的教授提出来的要说无知去找他说去哈!pig.gif

如果是娱乐大家你就注明“脑筋急转弯题”；回帖的好多都不是学et的也可以灌水。
看到现在最让人信服的答案就是
问上帝，问宇宙他妈yes.gif

作者: winnie529 时间: 2005-11-25 16:18

Originally posted by 沙洲 at 2005-11-25 16:04:
方法一, 问上帝
方法二, 问宇宙他妈...

yes.gif

作者: systems 时间: 2005-11-25 17:02

我算出来了, 累了一身汗。girl, 你看看行不:
public static void main(String args[])
{

System.out.println("How old is our universe?");
System.out.println("We use Gregorian Calendar:");
Calendar = new GregorianCalendar() ;
System.out.println("We use Berlin time:");
Calendar.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("GMT Berlin"));

Date Today = new Date();
Date Yesterday = new Date();
do
{
Yesterday --;

} until (System fatal Error);

AgeUniverse = Today - Yesterday;

System.out.println("The Age of our Universe in years is: " AgeUniverse/365);
}

结果:

How old is our universe?
We use Gregorian Calendar:
We use Berlin time:
The Age of our Universe in years is:
java.FailedException: Invalid Addresses
fatal error at: 4A00684520H
好想是十六进制数。

:P
santasmile

作者: 驴子 时间: 2005-11-25 17:24

测距离是以前电磁场的一道考题

作者: 慵懒的猫 时间: 2005-11-25 17:39

目前估计宇宙年龄主要有两种方法。第一种方法是测定球状星系中最暗的白矮星的年龄，其基础是目前的星系演化理论。现在科学家认为球状星系是宇宙中最古老的星系，白矮星是星系中最古老的星体，而且越暗淡的白矮星越古老。白矮星是质量与太阳相当但体积仅与地球相当的一种星体，所以其密度是水的一百万倍以上。白矮星由于热辐射发光而逐渐冷却，通过估算白矮星冷却的时间，科学家们可以推断出白矮星的年龄从而估算出宇宙的年龄。
从最新哈勃望远镜观测到的白矮星数据，科学家们推断宇宙年龄在130-140亿年之间。另外一种方法是哈勃常数(H0)法，其基础是目前流行的宇宙大爆炸理论。现代天文观测显示我们的宇宙正在膨胀，所以星系之间的距离在逐渐增加。哈勃定律指出星系之间的退行速度(v)和它们之间的距离(d)有一个简单的正比关系，v=H0× d，假定哈勃常数(H0)不随宇宙年龄而变化，测出了两个星系间的退行速度和距离，1/H0=d/v就给出了自从大爆炸两个星系分开经历的时间，也就是宇宙自大爆炸以来的所经历的时间。目前用这种方法得到的宇宙年龄约为130亿年。但是最近的观测表明宇宙受一种神秘的力量所推动，正在加速膨胀，所以哈勃常数并不是恒定不变的。而且最近的一些天文发现(如古老星系中众多新星体的产生，星河的重组与更新，大量新星体的暴生，神秘的暗物质，频繁的ＧＡＭＭＡ爆等等)表明，现代科学对宇宙的认识还很不全面，因此对宇宙的年龄的推断很可能是有局限的。

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 20:52

探索精细结构“常数”和宇宙暗能量本质
原文标题：Fundamental Aspect of the Universe has Remained Unchanged

原文来自：http://www.universetoday.com/ Posted: Apr 18, 2005

编译：Steed 审校：Linq （编译版权所有，文章有删节，未经许可请勿转载。）

根据一组研究星系和宇宙演化的天文学家的观测，一个影响到原子发光颜色和所有化学反应的基本常数在最近的70多亿年间，没有发生过改变。
在今天（4月18日）召开的美国物理学会（APS）年会上，劳伦斯-伯克利国家实验室的天文学家杰弗里·纽曼（Jeffrey Newman）报告了这一结果，他代表的是DEEP2研究项目，这个合作项目是由加州大学伯克利分校和圣克鲁兹分校领导的。

精细结构常数是少数几个在物理学中扮演着中心角色的常数之一，几乎出现在所有与电磁有关的方程式之中，包括那些描述原子辐射电磁波（光子）的方程。不论它的本质如何，仍然有一些理论学家提出，它会随着宇宙年龄的增长而发生细微的变化，这会通过原子核与其周围电子之间的吸引力变化而反映出来。

过去几年间，一批澳大利亚的天文学报告说，这个常数在宇宙的一生中已经增加了100,000分之一。他们是在测量了遥远类星体发出的光线经过较近星系时产生的吸收线之后，得出这一结论的。然而，其他的天文学家们使用了同样的技术，却没有找到这样的变化。

DEEP2巡天小组的最新观测使用了一种更为直接的方法，对这个常数进行了独立的测量，结果表明在30,000分之一的精度上，常数没有发生变化。

“精细结构常数设定了电磁力的强度，电磁力影响了原子结合的方式和原子内部的能级。在某种程度上说，它决定了所有由原子组成的普通物质的规模，”纽曼说。“这个零结果意味着，理论学家不需要再寻找理论，来解释为什么它会产生这些的变化。”

精细结构常数，通常由希腊字母α表示，是自然界中一些其他“常数”的比值，在某些理论中，那些常数会随着宇宙时间而改变。它的数值等于电子电荷的平方除以光速与普朗克常数的乘积，根据最近的一个理论，只要光速会随时间变化，α也会发生改变。一些暗能量理论和大统一理论，尤其是那些涉及到我们所熟悉的四维时空以外维度的理论，预言了精细结构常数的逐渐演化，纽曼说。

DEEP2是一项为期五年的巡天计划，研究对象是那些远在70到80亿光年以外的星系，它们的光波都因为宇宙的膨胀而被拉长或红移到原始波长的2倍左右。虽然这项由国家科学基金会支持的合作计划的目的并不是寻找精细结构常数的变化，但目前为止对40,000个星系的观测数据显然已经可以服务于这项研究。

“在这项庞大的巡天中，一小部分数据浮现出来，它们似乎可以完美地回答杰夫（杰夫里·纽曼的昵称）提出的问题，”DEEP2首席研究员，加州大学伯克利分校的天文和物理学教授马克·戴维斯（Marc Davis）说。“这项巡天确实具有普遍意义，将会拥有无数个用途。”

几年前，高等学术研究所的天文学家约翰·巴考（John Bahcall）指出，在对精细结构常数变化的搜寻中，测量遥远星系的发射线要比测量吸收线更加直接，误差更小。纽曼很快意识到，DEEP2星系所包含的氧发射线非常适合对任何的改变进行精细的测量。

“当根据吸收线得到的矛盾结果开始显现的时候，我有了一个想法，既然我们拥有了所有这些高红移星系（的数据），也许我们能够不利用吸收线，而使用我们样本中的发射线，做一些工作，”纽曼说。“如果精细结构常数改变了，发射线也会发生非常细微的变化。”

DEEP2的数据使得纽曼和他的同事们可以测量离子氧（OIII，即失去了两个电子的氧）发射线的波长，在5,000埃左右的测量精度好于0.01埃。1埃等于1/10纳米，大约是一个氢原子的宽度。

“这一精度仅次于人们搜寻行星时的精度，”他说，他指的是对恒星微弱摆动的检测，这是由周围的行星对恒星的牵引作用而产生的。

DEEP2小组比较了300多个独立星系的两条OIII发射线的波长，这些星系位于不同的距离或红移上，红移分布在0.4（大约40亿年前）到0.8（大约70亿年前）之间。测量到的精细结构常数值与今天的数值没有区别，大约等于1/137。在这段长达40亿年的时期内，α的数值也没有出现增加或减少的趋势。

“我们的零结果并不是最精确的测量，但给出了更精确结果的其他方法（使用吸收线的方法）涉及到了系统误差，导致不同的人使用这种方法得出了不同的结果，”纽曼说。

纽曼还在APS会议上宣布，DEEP2巡天的首批数据（2002）已经公开释放，其中包含了巡天小组希望扫描的50,000个遥远星系中的百分之十。DEEP2利用夏威夷凯克II望远镜上的DEIMOS摄谱仪记录了这些遥远星系的红移、亮度和颜色光谱，主要是为了对当时和现在的星系团进行比较。这项巡天现已完成了超过80%，将在今年夏天结束观测，全部数据将在2007年公布。

“这确实是一套独特的数据，可以同时描述星系和宇宙随时间的演化过程，”纽曼说。“斯隆数字巡天所做的测量大约达到了红移0.2左右，即回顾了过去的20-30亿年。我们在红移0.7时才真正开始测量，主要的测量集中在0.8或0.9，相当于70-80亿年之前，当时宇宙的年龄只有今天的一半。”

这项巡天还完成了一项测量，有可能会揭开暗能量的本质，这种神秘的能量渗透在宇宙之中，似乎造成了宇宙的加速膨胀。研究小组目前正在建立不同的暗能量理论模型，将理论的预言与最新的DEEP2测量数据进行比较。

就像戴维斯解释的，暗能量的总量，目前被估计为宇宙总能量的70%，决定了星系和星系团的演化。通过统计遥远的空间体积中，小星系群和大质量星系团的数量，研究它们与星系团的红移和质量的关系，就有可能测量出宇宙到今天膨胀的总量，这取决于暗能量的本质。

“基本来说，你统计出星系团的数量，然后问，‘这是多了还是少了？’”戴维斯说。“完全就是统计总数。如果星系团极少，这就意味着宇宙膨胀了相当多。如果存在着大量星系团，那宇宙就并没有膨胀得太多。”

戴维斯目前正在将DEEP2测量数据与最简单的暗能量理论的预言进行比较，但他希望在其他理论学家的合作之下，能够对更奇异的暗能量理论进行检验。

“他们真正想得到的是，暗能量密度是如何随着宇宙的膨胀而改变的，”加州大学伯克利分校的理论物理学家马丁·怀特（Martin White）说，他是与戴维斯一同工作的天文和物理学教授。“如果暗能量密度是爱因斯坦的宇宙学常数，那么理论预言就是，它不会发生变化。现在的圣杯是，找到它不是宇宙学常数的证据，证明它确实在发生变化。”

（全文完）

作者: jiejiedog 时间: 2005-11-25 20:52

漫话宇宙起源

建一

　　宇宙是如何起源的？空间和时间的本质是什么？这是从２０００多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的探索宇宙三部曲，宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辩，而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。

　　目前学术界影响较大的“大爆炸宇宙论”是１９２７年由比利时数学家勒梅特提出的，他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里，在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片，形成了今天的宇宙。１９４８年，俄裔美籍物理学家伽莫夫等人，又详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于１５０亿年前一次大爆炸后，经一系列元素演化到最后形成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。但是该理论存在许多使人迷惑之处。

　　宏观宇宙是相对无限延伸的。“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初仅仅是一个点，而它周围却是一片空白，即将人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一种臆测。况且从能量与质量的正比关系考虑，一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢？

　　人类把地球绕太阳转一圈确定为衡量时间的标准——年。但宇宙中所有天体的运动速度都是不同的，在宇宙范围，时间没有衡量标准。譬如地球上东西南北的方向概念在宇宙范围就没有任何意义。既然年的概念对宇宙而言并不存在，大爆炸宇宙论又如何用年的概念去推算宇宙的确切年龄呢？

　　１９２９年，美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快--星系红移量与星系距离呈正比关系。但他没能发现很重要的另一点--星系红移量与星系质量也呈正比关系。

　　宇宙中星系间距离非常非常遥远，光线传播因空间物质的吸收、阻挡会逐渐减弱，那些运动速度越快的星系就是质量越大的星系。质量大，能量辐射就强，因此我们观察到的红移量极大的星系，当然是质量极大的星系。这就是被称作“类星体”的遥远星系因质量巨大而红移量巨大的原因。另外那些质量小、能量辐射弱的星系（除极少数距银河系很近的星系，如大、小麦哲伦星系外）则很难观察到，于是我们现在看到的星系大多呈红移。而银河系内的恒星由于距地球近，大小恒星都能看到，所以恒星的红移紫移数量大致相等。

　　导致星系红移多紫移少的另一原因是：宇宙中的物质结构都是在一定范围内围绕一个中心按圆形轨迹运动的，不是像大爆炸宇宙论描述的从一个中心向四周作放射状的直线运动。因此，从地球看到的紫移星系范围很窄，数量极少，只能是与银河系同一方向运动的，前方比银河系小的星系；后方比银河系大的星系。只有将来研制出更高分辨程度的天文观测仪器才能看到更多的紫移星系。

　　宇宙中的物质分布出现不平衡时，局部物质结构会不断发生膨胀和收缩变化，但宇宙整体结构相对平衡的状态不会改变。仅凭从地球角度观测到的部分（不是全部）可见星系与地球之间距离的远近变化，不能说明宇宙整体是在膨胀或收缩。就像地球上的海洋受引力作用不断此涨彼消的潮汐现象并不说明海水总量是在增加或减少一样。

　　１９９４年，美国卡内基研究所的弗里德曼等人，用估计宇宙膨胀速率的办法计算宇宙年龄时，得出一个８０～１２０亿年的年龄计算值。然而根据对恒星光谱的分析，宇宙中最古老的恒星年龄为１４０～１６０亿年。恒星的年龄倒比宇宙的年龄大。

　　１９６４年，美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射，是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效果。宇宙中的物质辐射是时刻存在的，３Ｋ或５Ｋ的温度值也只是人类根据自己判断设计的一种衡量标准。这种能量辐射现象只能说明宇宙中的物质由于引力作用，在大尺度空间整体分布的相对均匀性和星际空间里确实存在大量我们目前还观测不到的“暗物质”。

　　至于大爆炸宇宙论中的氦丰度问题，氦元素原本就是宇宙中存在的仅次于氢元素的数量极丰富的原子结构，它在空间的百分比含量和其它元素的百分比含量同样都属于物质结构分布规律中很平常的物理现象。在宇宙大尺度范围中，不仅氦元素的丰度相似，其余的氢、氧……元素的丰度也都是相似的。而且，各种元素是随不同的温度、环境而不断互相变换的，并不是始终保持一副面孔，所以微波背景辐射和氦丰度与宇宙的起源之间看不出有任何必然的联系。

　　大爆炸宇宙论面临的难题还有，如果宇宙无限膨胀下去，最后的结局如何呢？德国物理学家克劳修斯指出，能量从非均匀分布到均匀分布的那种变化过程，适用于宇宙间的一切能量形式和一切事件，在任何给定物体中有一个基于其总能量与温度之比的物理量，他把这个物理量取名为“熵”，孤立系统中的“熵”永远趋于增大。但在宇宙中总会有高“熵”和低“熵”的区域，不可能出现绝对均匀的状态。所以，那种认为由于“熵”水平的不断升高而达到最大值时，宇宙就会进入一片死寂的永恒状态，最终“热寂”而亡的结局，是把我们现在可观测到的一部分宇宙范围当作整个宇宙的误识。

　　根据天文观测资料和物理理论描述宇宙的具体形态，星系的形态特征对研究宇宙结构至关重要，从星系的运动规律可以推断整个宇宙的结构形态。而星系共有的圆形旋涡结构就是整个宇宙的缩影，那些椭圆、棒旋等不同的星系形态只是因为星系年龄和观测角度不同而产生的视觉效果。

　　奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物质运动形式。这种螺旋现象对于认识宇宙形态有着重要的启迪作用，大至旋涡星系，小至ＤＮＡ分子，都是在这种螺旋线中产生。大自然并不认可笔直的形式，自然界所有物质的基本结构都是曲线运动方式的圆环形状。从原子、分子到星球、星系直到星系团、超星系团无一例外，毋庸置疑，浩瀚的宇宙就是一个大旋涡。因此，确立一个“螺旋运动形态宇宙模型”，比那种作为所有物质总和的“宇宙”却脱离曲线运动模式而独辟蹊径，以直线运动方式从一个中心向四面八方无限伸展的“大爆炸宇宙模型”，更能体现真实的宇宙结构形态。

欢迎光临人在德国社区 (http://csuchen.de/bbs/)