宇宙的故事
宇宙科学的小故事

宇宙科学的小故事
宇宙科学是一个充满神秘和未知的领域,它包括了从宇宙起源到宇宙结构及演化的研究。
下面,我们来听听一些宇宙科学的小故事。
故事一:黑洞的奇妙之旅
黑洞是宇宙中最神秘也最吸引人的物体之一。
那么,它是如何形成的呢?据科学家研究发现,黑洞是一种极为密集的天体,由巨大的恒星坍缩而成。
当恒星内部的燃料耗尽时,它开始塌缩,最终形成一个无比密集的物体,这就是黑洞。
黑洞的引力非常强大,出现在其附近的物体都会被吞噬,甚至连光线也被它吸进去了,也就是所谓的“光的黑洞”。
故事二:宇宙背景辐射的探秘之旅
宇宙背景辐射是宇宙中普遍存在的一种微波辐射,它的温度约为2.7K,可以追溯到宇宙诞生时期。
科学家通过探测宇宙背景辐射,可以了解宇宙早期的演化过程,对于研究宇宙起源和结构具有重要意义。
故事三:星系的演化之旅
星系是宇宙中最大的天体,它由大量的恒星、星际气体和暗物质等构成。
但是,星系的形成和演化过程至今仍然是一个谜团。
科学家研究发现,星系的形成可能与暗物质的存在有关。
暗物质是一种不与光线相互作用的物质,它所产生的引力可以促进星系的形成。
以上就是几个关于宇宙科学的小故事,它们让我们更加了解和热爱宇宙,也体现了人类对于宇宙的无尽探索和好奇心。
宇宙传奇:宇宙历史上的伟大故事

宇宙传奇:宇宙历史上的伟大故事1.大爆炸诞生宇宙在宇宙历史的开端,有一个被称为“大爆炸”的事件。
据科学家推测,大约在138亿年前,整个宇宙都集中在一个极小、极热和极度致密的点上。
突然间,这个点发生了巨大的爆炸,释放出了庞大的能量和物质,形成了今天我们所知的宇宙。
2.星系的形成在大爆炸之后,宇宙开始迅速膨胀,物质不断冷却和凝聚,形成了星系。
星系是由数以亿计的恒星、行星��气体和尘埃组成的庞大系统。
最著名的星系之一是我们所在的银河系,它包含了数百亿颗恒星。
3.地球的诞生在银河系中的一个普通星系中,地球悄然诞生。
据科学家的研究,地球形成于约46亿年前,通过原始星云中的碰撞和凝聚。
在漫长的时间里,地球上的岩石和气体逐渐形成了大气层和海洋,生命也在这个时候开始出现。
4.生命的起源关于生命的起源,科学家们一直在探索和争论。
根据现有的证据,最早的生命可能在约40亿年前出现。
地球上的原始海洋里存在着简单的有机物质,这些物质通过化学反应逐渐演化为更加复杂的有机分子,并最终形成了最原始的生命形式。
5.恐龙统治地球在地球上的漫长历史中,恐龙是最为壮观和震撼的生物之一。
它们统治了地球长达1.6亿年的时间,直到约6600万年前,一次灾难性的天体撞击导致了恐龙的灭绝。
这一事件也为哺乳动物的崛起创造了机会。
6.人类的进化人类的历史相对较短,但却极其丰富多彩。
根据化石记录和遗传学研究,人类的祖先最早可以追溯到约600万年前的非洲地区。
从最早的直立人到现代人类的出现,经历了漫长的进化过程。
7.探索宇宙人类对于宇宙的探索始于古代。
古代文明通过天文观测和星象学掌握了一些有关宇宙的知识。
然而,真正的宇宙探索是在20世纪初开始的。
人类发射了第一颗人造卫星、登上了月球,并利用太空望远镜和探测器深入研究了其他星系和行星。
8.宇宙的未来宇宙的未来充满了神秘和无限的可能性。
科学家们正在致力于解开黑暗物质和黑暗能量的谜团,希望能够更深入地理解宇宙的本质。
宇宙的由来神话故事

宇宙的由来神话故事
在遥远的古代,人们对于宇宙的起源充满了神秘的幻想和猜测。
他们认为,宇宙是由一系列的神祇所创造的。
据说,在最初的时候,只有混沌和虚无。
但是,一个名叫盘古的神祇出现了,他独自一人创造了整个宇宙。
盘古首先用他的巨斧将混沌分开,从而创造了天地。
然后,他用自己的身体制作了大地和天空。
他的眼泪形成了河流和湖泊,而他的汗水则变成了雨水和云彩。
他的呼吸则形成了风。
接着,盘古创造了人类和其他的生物。
他用他的牙齿制作了山脉和岩石,用他的头发制作了森林和草原。
盘古的创造之旅并没有结束。
他继续保持着宇宙的平衡,直到他死去。
他的身体变成了大地和山峰,他的血液变成了江河和海洋,他的头发变成了星星和月亮,他的眼睛变成了太阳。
人们相信,盘古的创造永远存在,并继续影响着整个宇宙的运作。
这个古老的神话提醒着我们,我们应该尊重自然、珍视生命,同时也应该尊重宇宙的起源和演化。
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中国关于宇宙的神话故事

中国关于宇宙的神话故事很久很久以前,中国的神话中就有许多关于宇宙的故事。
这些故事不仅展示了中国古代人民对于宇宙的探索和理解,还传承了他们的智慧和哲学思想。
在这篇文章中,我们将探索中国关于宇宙的神话故事,带你走进一个神奇的世界。
在中国神话中,最为著名的关于宇宙的故事之一是《盘古开天辟地》。
相传在太古时期,宇宙一片混沌。
这个时候,盘古诞生了。
盘古一生都在努力地奋斗,以便将天地分开。
他挥舞着巨斧,砍掉了天空上的浑浊物质,创造出了蓝天白云和太阳月亮。
盘古还把身体的各个部分转化为了大地、山川、河流和动植物。
最后,当他将体内的精华全部耗尽之时,盘古化为了一座高山。
这个传说表达了中国人对于宇宙起源的解释,它揭示了他们对于时间、空间和生命力的理解。
除了《盘古开天辟地》之外,中国神话中还有一个广为流传的关于宇宙的故事,那就是《女娲补天》。
相传,在远古时期,天空中的一条裂缝导致了天地的连接被破坏。
为了弥补这个缺陷,女娲创造出七种不同的颜色的石头。
她将这些石头熔化,用来修补天空的缺口。
在这个过程中,女娲用自己的身体凝结出土地、大海和天空。
《女娲补天》这个故事象征着宇宙间的和谐和平衡重建。
它还强调了女性的创造力和智慧在宇宙中的重要性。
中国神话中的另一个关于宇宙的故事是《后羿射日》。
相传,在古代有十个太阳同时升起照耀大地,给人们带来了巨大的灾难。
为了拯救人民,后羿射下了九个太阳,只留下一个。
后羿的勇气和智慧带来了和平和秩序。
这个故事强调了人与自然的关系,同时也表达了对勇敢行动的称赞。
除了以上三个故事,中国的神话中还有许多其他关于宇宙的神话故事,如《牵牛织女》、《嫦娥奔月》和《蟠桃会》等。
这些故事都融合了中国古代人民对宇宙的观察和理解。
总的来说,中国关于宇宙的神话故事丰富多样,每一个故事都有自己独特的特点和意义。
它们揭示了中国古代人民对宇宙的理解和思考,展示了他们的想象力和智慧。
同时,这些故事也传达了关于和谐、平衡、勇气和创造力的重要价值观。
有关于宇宙的神话故事简短

有关于宇宙的神话故事简短宇宙,是一个无限广袤的存在,蕴藏着诸多的奥秘和故事。
神话故事,是人类文化中的珍贵遗产,其中不乏关于宇宙的神秘故事。
在这个文章中,我们将一同探索一些有关宇宙的神话故事,带领读者走入一个神秘而奇妙的世界。
第一篇:创世篇在宇宙的起源之初,有一片混沌的世界。
称之为盘古开天辟地的故事。
盘古的存在是一个谜,他诞生于虚无中,身躯高大,一手托着苍天,一脚踩在河岳之上。
他拿起一把巨斧,用力一砍,天地失去了束缚,万物开始分离,地球水陆生成,天空星辰出现。
但在创造之初,盘古付出了巨大的代价。
他的身体也随之消亡,化为了大地、山河、星辰、河流。
盘古的眼泪变成了大海,他的汗水变成了甘露、泉水。
而他的灵魂化作了万物栖息的精灵。
第二篇:星辰篇星辰,是人类观察宇宙的神秘之处。
在不同的神话故事中,星辰扮演着不同的角色。
例如,有一个故事讲述了星辰是远古神兽的眼泪,在它们上天之前,留下了眼泪,这些眼泪变成了璀璨的星星,永远的存在于宇宙之中。
而另一个故事则是说星辰是来自另一个宇宙的众多神灵,为了逃脱灭亡的命运,化作了星辰的形态,以此继续生存下去。
第三篇:宇宙之神篇宇宙的运行和秩序,也离不开神话故事中的宇宙之神。
例如,北欧神话中的宙斯,他是宇宙之神奥丁的父亲,掌管着宇宙的运行和平衡。
宙斯的力量无穷,他能够改变银河的轨迹,掌控星辰的生命。
而在另一种神话中,长眠在宇宙深处的宇宙之神则是众神的创造者和守护者。
他们掌握着时间的秘密,决定了宇宙的命运。
第四篇:星际旅行篇在宇宙的辽阔中,人类对于星际旅行的渴望从未停止。
神话故事中也不乏有关星际旅行的故事。
有一个中国古代神话讲述了一个人可以上天空中,寻找到各类神仙和精灵的故事。
而在另一个神话中,有一艘神奇的飞船,可以穿越宇宙的千山万水,带领人们前往未知的星球,探索宇宙的秘密。
这些神话故事为人们心中种下了向往宇宙探索的种子。
第五篇:宇宙命运篇宇宙是一个神秘而广袤的存在,其命运和演化也成为人们关注的焦点。
关于宇宙的故事

关于宇宙的故事关于宇宙的故事宇宙,是一个充满谜团和神秘的领域。
人类对宇宙的探索从古至今,从未停歇,每一次探索都会为我们带来新的发现和启示。
本文将讲述宇宙的诞生、演化和未来,透过科学的视角,带你以全新的方式认识宇宙。
一、宇宙的诞生宇宙的起源充满了猜想和争议。
目前,最被广泛接受的是宇宙大爆炸理论。
这个理论认为,宇宙在138亿年前的一个瞬间诞生于一次极端的爆炸,所有的事物从那一刻开始诞生。
这一想法的可信度得到了大量的支持。
科学家们通过观测到的宇宙微波背景辐射等证据进一步加强了这一理论的可信度。
二、宇宙的演化在宇宙诞生之后,它的演化历程仍在继续。
最著名的是宇宙膨胀理论。
该理论首次由贝耳纳特可可接受,并得到了后来人的支持和扩展。
宇宙的膨胀速度越来越快,这意味着宇宙将来会更大更加罕见。
如果当前的趋势继续保持下去,宇宙将继续膨胀直到一切渐行渐远,成为一片孤独的太空。
除了宇宙膨胀理论外,黑暗物质与暗能量也是当前最为热门的研究课题。
科学家们发现星系旋转的速度比预期快,这意味着宇宙中存在大量的不可见物质——黑暗物质。
黑暗物质的研究很难,科学家们现在知道的仅仅是它的存在。
暗能量,是一种类似于反重力的力量,正是它推动了宇宙的膨胀。
这两个令人困惑的谜团让人类的探索远未结束。
三、未来的宇宙随着科学技术的不断进步,我们也愈加了解宇宙的奥秘。
人类在不远的未来将会进一步开发出更加先进的技术,例如探索外星文明、远程星云的观察等。
在未来,我们可能会发现宇宙中存在着某些特殊的声响或者光学信号,这些信号或许会让我们对生命之外的存在有更深刻的理解。
此外,我们可能会掌握一些更先进的科学工具,例如光学望远镜、热红外光学等,使我们可以更好地观察宇宙。
总之,宇宙是一个充满着谜团的领域,我们永远无法完全了解宇宙的奥秘。
这也让我们更充满探索的欲望,希望能够有越来越先进的科学技术,揭开宇宙的神秘面纱。
人类的罗盘已经指向宇宙,我们将继续不断地探索,希望能够让人类对宇宙的认识变得更加全面和深刻。
宇宙的故事;时间的长河(宇宙的时间尺度)

宇宙的故事;时间的长河
宇宙的故事,是一部光影交错、星空闪烁的壮丽史诗。
时间的长河,是一条无边无际、波澜壮阔的河流。
在这宇宙中,时间如同一位隐形的旅人,穿梭于星系间,记录着一切的起源与终结。
数十亿年前,宇宙从一次巨大的爆炸中诞生,宇宙从此开始了自己的漫长征程。
恒星在星云中诞生,银河系在宇宙中翩翩起舞,行星围绕恒星旋转,生命在适宜的环境下孕育而生。
时间在这无垠的宇宙中流淌,见证着星辰的诞生与毁灭,见证着生命的起落与轮回。
随着时间的推移,宇宙的故事越发丰富多彩。
恒星在演化过程中发出绚烂的光芒,行星上生命的种子在沃土中生根发芽。
时间的长河汇聚了无数个体的生命历程,记录了无数个星系的兴衰变迁。
宇宙如同一个巨大的图书馆,时间是书写者,而我们每一个生命都是其中的一页。
然而,在宇宙的尽头,时间的长河会走向何方?是否有一个终点,一个结束的时刻?或许,宇宙的故事永无止境,时间的长河永不停歇。
我们只是其中的过客,留下短暂的痕迹,而时间却永恒流动,见证着一切的兴衰荣辱。
宇宙的故事,时间的长河,是一幅永恒的画卷,展现着生命的奇迹与宇宙的神秘。
让我们沉浸在这无边的宇宙之中,感受时间的钟摆摇摆不定,见证星河的璀璨绽放,品味生命的意义与价值。
或许,在这无垠的宇宙中,我们能找到属于自己的那一抹光芒,让时间的长河中留下我们独特的存在意义。
愿我们永远怀揣着对宇宙的敬畏与对时间的敬重,与宇宙共舞,与时间相伴,直至永恒。
关于宇宙的神话故事_黄帝主宰宇宙

关于宇宙的神话故事_黄帝主宰宇宙本文是关于关于宇宙的神话故事_黄帝主宰宇宙,仅供参考,希望对您有所帮助,感谢阅读。
关于宇宙的神话故事篇一:黄帝主宰宇宙黄帝战胜了炎帝的大军,斩落了蚩尤、刑天的头颅,又东讨西伐,南征北战,消灭了数十股大大小小的武装反抗力量,统一宇宙,做了主宰神。
黄帝坐镇宇宙中央,拜风后为丞相,力牧为大将军,直辖中部八十一个诸侯国。
四裔诸邦:东方三十六国历来由东方木德之帝伏羲掌管,伏羲是创制八卦、网罟的渔猎畜牧及烹饪之神,与黄帝一向相安无事。
南方火德之帝炎帝兵败南撤,以兽面人身、乘双龙飞行的火神祝融为辅佐,南方三十六国,休养生息,深受民众爱戴,实力不可小觑,很难使别人取而代之,况且,黄帝也明白炎帝早已没有了争夺宇宙统治权的野心。
西方和北方尚缺主管,黄帝决定封侄孙少吴为西方金德之帝,总领西方三十六国;封曾孙帝颛顼为北方水德之帝,总领北方三十六国。
分封毕东、南、西、北四方大神,黄帝接下来委派人面鸟身、耳垂两条黄蛇、脚踩两条黄蛇的禺号任东诲王,禺号之子禺京与人头鸟躯、耳垂青蛇、脚踩赤蛇的不廷胡余、贪兹分别担任北海王、南海王、西海王。
东海之中的度朔山上有一株大桃树,枝干蟠曲绵延,覆盖三千里,桃树的东北方是鬼众出入阴阳界的鬼门关。
神荼、郁垒住在桃树上面,稽查进进出出的群鬼,如果遇见恶鬼为非作歹,就用芦苇索子捆了去喂老虎。
黄帝委任神荼、郁垒做鬼头子,监察、统领天下万鬼;又教导民间,在大门上悬挂绘有神荼、郁垒像的桃木板和芦苇索子,以象征之物避邪镇恶,这样,神荼、郁垒就成了门神。
每一座高山都设立了山君,每一条大河都设立了河伯。
那终年不见阳光的北极,仍由自天地开辟以来即居住于此的钟山之神烛阴把守。
烛阴长着人的面孔,红皮肤,一条腿,身体连绵宛如大蛇,足有一千里长。
他平日不饮、不食、不呼吸;嘘冷气即寒风阵阵,时为冬季;呼热气即热潮滚滚,时为夏天。
他半年睡,半年醒,醒来睁开眼,幽暗阴冷的北极便光明如昼,睡时瞑目,四周依旧一片黑暗,现代人称这种现象为极昼、极夜。
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宇宙的故事几千年来,人类一直相信宇宙是永恒的。
回溯到亘古,夜空中的群星或许早已存在了无限久,而它们也应该会像今夜那样一直闪耀下去,年复一年,直至永远。
后来,人们又意识到了我们的地球,太阳,甚至太阳系所在的整个星系,都只是浩瀚星海中的一个普通岛屿而已。
整个宇宙从最大的视角上看应该是非常均匀的——我们所处的角落,应该和宇宙中每一个遥远的角落异常地相似,这就是所谓的哥白尼原理( Copernican Principle )。
这样,环绕我们的宇宙不仅在时间上无限,在空间上也是无垠的。
然而到了20 世纪初,当Einstein 试图运用他的广义相对论方程来描述这样一个静态的宇宙时,却碰到了一个问题。
当时,Einstein 已经理解了物体之间的万有引力其实是物体的质量弯曲周围时空的几何体现。
如果向一个静态的均匀宇宙加入星系,恒星,星际气体等等之类的物质,它们就会相互吸引,导致空间必需收缩。
这样一来,宇宙无法在时间上永恒地存在下去。
于是,无奈的他在方程里添加了人为的一项——一个“宇宙学常数”(the cosmological constant ) 这一项引入了充满空间的奇怪的“负压强”,平衡了物质之间的吸引。
可是没过了多久,天文学家Hubble 在他的望远镜里惊讶地发现宇宙并不是静态的。
通过测量来自遥远星系星光的向红端移动的红移 ( redshift )效应,他发现所有的星系仿佛都在离我们远去。
更奇怪的是,距离我们越远的星系,它们的退行速度就成比例地越大。
一个很自然的解释就是,整个宇宙的空间在不断地膨胀,正如被吹大的气球膜上的任何两点,它们间的距离不停地在变大。
至于物质之间的吸引,则暂时只能减缓这样的膨胀,因为这种趋势具有巨大的惯性。
一个动态的宇宙是革命性的观念,以至于Einstein 后悔他引入宇宙学常数是他“一生最大的错误”。
膨胀的宇宙带给人们两个启示。
首先,如果回溯过去,宇宙会比今天要小得多,星系之间曾经彼此靠得很近。
宇宙在过去物质分布的密度也会比今天要大,相应地也要比今天热得多。
以远小于光速运动的重的物质,简称为物质(matter ),它们的能量密度会随时间按照空间体积的反比被稀释。
而另一类以光为代表的物质,统称为辐射( radiation ),则以光速运动,它们的数量不仅会随着空间膨胀被稀释,它们的波长还相应地被拉长,从而能量变得越来越小。
最终,它们的能量密度随时间按照体积4/3 次方的反比减小。
这样,即使今天宇宙中辐射的量相比于物质来说微不足道,在足够早的过去它却会占主导地位。
另一个启示甚至更加重要——宇宙的年龄是有限的。
回溯过去足够久之后,空间变成了无限小,密度无限大,而温度则会无限高。
在这样一个极端的“开端”,已知的物理定律似乎都崩溃了。
而另一方面,星系、恒星、行星,直至今天宇宙中一切的复杂结构,都要在自开端以来这一百多亿年中形成,不能慢也不能快。
此外,任何一个粒子,哪怕它以光速运动,在这有限的时间内也只能在这个膨胀的“气球”宇宙中移动有限的距离。
于是,膨胀的宇宙中存在着视界 (horizon ),事物之间可能发生因果联系的空间界限——我们看不到离我们足够远地方的景象,同时足够远地方发生的物理过程也从来不能影响我们所在附近的事物。
这样的膨胀宇宙模型被称为大爆炸模型( the Big Bang theory ) ,但是这里“大爆炸”并不是重点,因为已知的物理规律并不能帮助人们理解那个奇性的“开端”,重要的则是这个模型系统地预言了随后膨胀并冷却的过程中发生的重要物理过程。
除了遥远天体系统性地退行之外,有两个被观测所证实的重要预言让人们大体上接受了膨胀宇宙的图景。
一个叫做大爆炸核合成( Big Bang nucleosynthesis )。
在“开端”之后仅三分钟的时候,宇宙中充满了炽热的辐射,以至于组成各种原子核的基本要素,质子(氢核)和中子(统称核子),都还在自由地运动于这锅“热汤”之中。
当温度降低到一个临界点时,无序的热运动不再能抗拒核子之间强大的吸引,它们开始束缚到一起。
于是,随着一系列链式反应的启动,质子和中子合并形成最轻的一些原子核——氘,氦,锂,氚,铍... ... 一个接着一个。
自由的中子只有平均15 分钟的寿命就会衰变,因此这最初的三分钟时间是如此地重要,因为中子必须要及时结合到原子核中才能幸免下来。
如果自由中子的寿命再短一些,我们就只能得到一个全部是氢元素的单调的宇宙,恒星无法被点燃,生命也无从形成。
大爆炸核合成精确地预言了宇宙中3/4 的元素是氢,剩下几乎1/4 的元素是氦,而所有其他的元素含量甚微。
少量的轻元素在大爆炸核合成时期形成,到铁为止的元素则在宇宙后期的恒星热核反应中形成。
而大量更重的元素,则全部在剧烈的超新星爆炸瞬间被合成出来——说我们都是星尘并不为过。
这些定量预言的大部分和观测到的元素丰度令人惊叹地吻合!第二个重要的预言是宇宙微波背景辐射( cosmic microwave background ),它后来被射电天文学家在实验中很偶然地发现了。
当年轻的宇宙达到30 万年的时候,温度仍然比较高,所以电子还不能被质子捕获形成中性的氢原子。
宇宙中还存在着大量的辐射,即电磁波,或者日常所说的光。
在这样一个电离的环境中,光并不能自由地沿直线传播,它们不断地与带电粒子碰撞、折射与反弹。
换句话说,这时的宇宙不是透明的——如果我们设想处在当时的宇宙中,则我们会被炽热的光亮包围,而看不清远处的任何物体。
就在这时,随着膨胀宇宙的进一步冷却,另一个临界点达到了。
疲软的热运动不再能阻止电子和质子束缚成中性氢,而宇宙对光变成透明了。
这一关键事件被称为复合( recombination )。
于是宇宙开始30 万年的光得以在空间中自由穿行,携带古老的信息到达从未到达过的远方。
而今天的人们也得以观察到这团宇宙之初的余辉。
由于宇宙的膨胀,今天这团余辉中的光的波长已经被拉长到了微波波段,而不为人眼所见,温度也相应地降到绝对温度2.7K。
然而,今天这些微波还在从四面八方不断地以几乎相同的强度到达我们所在。
微波背景辐射和大爆炸核合成一起,成为了膨胀宇宙的最有力的实验证据。
大爆炸宇宙学模型远没有就此胜利。
膨胀宇宙观存在着大量疑难。
在观测上,人们有出乎意料的发现:宇宙中存在数目巨大的看不见的物质。
人们发现像我们的银河系这样的星系外围的星体以反常高的速度在运动,似乎它们是在被一个巨大的、不能被发光可见物质总量所解释的质量所吸引着。
当来自遥远星系的星光传播到我们眼前时,人们发现它们被横在中间的难以解释的巨大质量分布所扭曲——这是所谓的弱引力透镜效应( weak gravitational lensing )。
此外,人们还发现许多星系团中的成员星系也在以高速运动,星系团中发光的物质总量似乎完全不足以把它们吸引住不让它们四处飞散。
种种证据让人们相信宇宙中存在着总量达可见物质5 倍的暗物质 ( dark matter ),它们主宰着宇宙中物质结构的演化。
似乎我们的银河系,以及其他所有的河外星系,都被巨大的暗物质晕所包围——在夜空中最近最亮的星系也只是暗淡的小斑点,但倘若我们可以看见它们周围巨大的暗物质晕,或许夜空就会像梵高的《星夜》那样灿烂。
今天人们相信,这些看不见的暗物质是由一种重粒子所组成,但这种粒子和组成可见物质的核子、电子和光子几乎没有任何相互作用——它们像幽灵一样穿梭在我们的四周,来去无阻。
黑暗的宇宙中还有着比暗物质更加奇异的东西:暗能量( Dark Energy )的存在,在最近又被天文观测所证实。
超新星爆发是宇宙中剧烈的灾变事件,一类超新星发出的光亮几乎恒定,所以当它们看上去更暗时,我们就知道它们更遥远。
天文学家利用这样的“标准烛光”来丈量宇宙的大小,特别是宇宙最近的膨胀历史。
他们惊讶地发现宇宙在近期膨胀开始加速。
由于传统的物质,包括暗物质和辐射,由于它们的引力作用,都只能使宇宙膨胀减缓,这意味宇宙中必定还存在着性质非常奇特的“暗能量”——它具有负的压强,从而起到一种有效的排斥作用。
还记得Einstein 一生“最大的错误”吗?有趣的是,宇宙学常数正是“暗能量”的一种可能解释,Einstein 抛弃了它,但是今天它又回来了!直到今天为止,人们还不知道暗物质和暗能量到底是什么。
不过暂时,让我们撇下这些宇宙的黑暗成分,来看看膨胀宇宙模型另外一些更加微妙的困难。
首先是关于空间几何性质的问题。
从数学上讲,一个空间上均匀的宇宙可以是三种不同情况之一:宇宙可以是平坦的,就如我们日常所感知的那样;宇宙可以具有正曲率,就像一个球面,上面的两条“直线”延长后总会再次相交;或者,宇宙还可以具有负曲率,就像一个马鞍面,上面的两条“平行的直线“却可以越离越远。
知晓我们的宇宙属于那一种情形并不是想象的那般容易,这需要在天文学的巨大尺度上做几何测量。
实际上,知道一个遥远天体到我们的准确距离是很困难的,因而在很长的时间里,人们不知道宇宙的曲率是正是负。
后来,随着天文学观测精度的提高,人们发现宇宙的曲率既不是正也不是负,而是平坦的。
乍看起来,平坦的宇宙似乎最为自然,然而在一个动态的膨胀模型中,确保宇宙今天基本平坦却需要宇宙在”开端“极端地平坦。
这种对于初始条件的病态敏感性始终让严肃的理论家觉得不太舒服。
对于初条件的敏感性还体现在另外的方面。
其一是宇宙大尺度结构( large scale structure )的演化。
从行星系统,恒星和恒星团,再到单个的星系,我们把眼光放到宇宙中越来越大的尺度,最终到达由近千个星系组成的星系团,这是今天宇宙中最巨大的被引力束缚住的系统。
但在更大的尺度上(也就是哥白尼原理开始成立的尺度上),宇宙仍然呈现出上图(来自Sloan 数字巡天)类似蛛网的结构,其中的每一个像素点都是一个星系,这种网状的结构被称为cosmic web 。
这样的大尺度结构正是物质在引力作用下聚团坍缩的结果。
利用计算机模拟的手段,人们可以还原出这样的结构长大的全过程,如下图所示,从左至右,大尺度结构随时间在长大,即物质从初始比较均匀的状态演化成越来越集中于这张宇宙之网的蛛丝和节点的位置。
现在的问题是,在初始的时刻(最左图),我们需要一个初条件——宇宙开始时物质分布不能是完全均匀的,否则今天看到的这种不均匀的结构就无从解释。
在微波背景辐射中,人们发现了这种初条件类似的印记。
下图是最近Planck 卫星测量的令人惊叹的全天微波温度各向异性,其中红点和蓝点在天空中看上去大约有一度大小,它们所代表的冷热差异极其细微,大约只有十万分之一的差别。
这种微小的涨落独立地佐证了宇宙开端需要一个不均匀的初条件。
与大尺度结构反映今天的物质分布截然不同的是,这是一张宇宙30 万年时的照片——微波背景辐射反映了那时宇宙中辐射的分布。