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現代科學認為,我們的宇宙誕生於138億年前的大爆炸,在138億年前,有一顆奇異點發生了爆炸,奇異點是一個質素無限大、能量無限大、熱量無限大、密度無限大、體積無限小的點,這個點爆炸以後,我們的宇宙快速的向四周膨脹,經過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現在所看到的樣子,宇宙中的天體都是在宇宙大爆炸之後形成的,我們的太陽、地球、彗星、小行星等等都是宇宙大爆炸之後的產物,地球是太陽系中的一顆行星,在太陽系中一共有八大行星,它們分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,在海王星的外面還有一顆冥王星,曾經冥王星也屬於一顆行星,但是後來科學家認為冥王星的體積和質素都太小了,於是科學家將冥王星踢出了行星的行列。
人類作為地球上最有智慧的生命,從誕生以後就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,經過幾千年的科技發展,現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度是非常快的,當人類走出地球看到宇宙之後,人類的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人類想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中是不是還存在外星生命?帶著這些疑問,人類走上了探索宇宙的道路,為了更好的探測宇宙的奧秘,科學家專門發射了很多先進的探測器,比如說哈伯太空望遠鏡,1990年4月24日,哈伯太空望遠鏡成功發射,並按照既定的執行軌域進入太空,到現在為止,哈勃望遠鏡已經幫助我們了解過4萬個宇宙物體,曾經地球是宇宙中心的錯誤觀念因它而被打破,除此之外,哈勃望遠鏡還發現了超大質素的黑洞在宇宙大質素星系中是普遍存在的。
有的星系甚至還不止一個黑洞,而這些被稱為超大質素的黑洞的宇宙物體,其質素卻可以達到太陽的100萬到1000億倍質素左右,正如我們銀河系中心存在已久的超大質素黑洞一樣,在哈伯太空望遠鏡升空之前,我們並不了解星系在宇宙中的演化過程,更不了解星系各演化階段會在不同星系之間產生的相互作用,或許很多人都不知道,僅僅是哈勃望遠鏡的深空地帶,便可以觀測到5500個星系,其中還有年齡達到132億年的古老星系,正是哈伯收集到的這些寶貴探測數據,才讓我們對星系這些宇宙物體有了更加深入的了解,哈伯太空望遠鏡不僅僅擁有人類歷史上第一個放置在太空中的光學望遠鏡頭銜,更是在短短數十年的時間內,改變了大多數人對宇宙的理解。
哈勃望遠鏡已經工作了幾十年,為了能夠更加清晰的了解宇宙,科學家又發射了韋伯太空望遠鏡,韋伯望遠鏡是目前全球已建成效能最強大、也是造價最高的太空望遠鏡,它的造價高達90億美元,重達7噸,主鏡直徑6.5米,由18片巨大六邊形鏡子構成,占士.韋伯太空望遠鏡是以美國國家航天局第二任局長占士.韋伯的名字來命名的,這個巨大的望遠鏡從1996年的時候就開始籌備,原本計劃在2007年的時候發射升空,進行觀測任務,預算5億美金,不過當時出現了一些問題,後來在2005年的時候重新設計,然後才發射成功。韋伯望遠鏡升空之後的主要目的有4個:
第一是觀測宇宙大爆炸之後宇宙中形成的第一批恒星和星系的訊號,第二是研究星系的起源和演化,第三是研究恒星和行星系統的起源,第四是研究行星系統和生命起源,科學家們透過韋伯望遠鏡,對宇宙有了更加深入的了解,韋伯望遠鏡距離地球大約150萬公裏,這個位置比地球到月球的距離還要遠,要知道地球和月球之間才38萬公裏,韋伯望遠鏡位於第二拉格朗日點,重力相對穩定,因為相對於地球、月球、太陽的位置是不變的,所以不需要頻繁的修改位置,而且在這個位置上,它不會受到地球軌域和附近塵埃的影響,而且這個位置只要將防曬工作處理好,這個位置就能夠觀測到很多較暗、較冷的天體以及微弱的訊號。韋伯望遠鏡給人類傳回的很多資訊,讓科學家驗證了之前一直無法理解的一個宇宙學差異。
這個差異關乎著我們對宇宙的正確理解,科學家將其稱為是哈伯沖突,這是目前面臨的宇宙學危機,在1915年的時候,愛因斯坦發表了廣義相對論,在討論宇宙的時候,他發現了宇宙應該處於膨脹狀態,當時人們始終完全相信宇宙穩態論,因此愛因斯坦也覺得是宇宙中未知的神秘法則讓自己計算錯誤,並編造除了宇宙常數,用來使用自己的方程式合理,後來到了1929年的時候,美國科學家哈伯觀測之後發現,宇宙中那些遙遠的星系,似乎都在遠離地球,之後他提出了宇宙膨脹的理論,徹底擊破了宇宙穩態論的說法,根據哈伯的發現,科學家們後來推測出了宇宙大爆炸假說。認為宇宙來自於一場大爆炸,從而出生、演化。
為了描述宇宙的膨脹狀態,哈伯和米爾頓·修默生提出了一個新的概念,叫做哈伯常數。當然,哈伯常數和所謂的宇宙常數不同,它是基於長達10年的宇宙觀測和理論結合,提出的一個概念。所謂的哈伯常數,就是用來衡量宇宙膨脹速度的一個物理量,用H來表示。它可以形容宇宙的膨脹速度,同時還可以推測宇宙的未來。不過這個數值的測定,難度極大。目前來說,我們有兩種方法來測定。第一種就是根據天體的移動速度來計算,既然宇宙是膨脹的,那些天體遠離我們的速度,就代表著宇宙的膨脹速度,在宇宙中,有一種造父變星的天體,它們被稱為是宇宙的量天尺,能夠相對精準的測定天體的距離,用它們的退行速度來推算哈伯常數,是一個很好的選擇。
第二種方法就是利用宇宙微波背景輻射來測定,宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸留下的痕跡,利用它,也能夠測定哈伯常數。在2009年的時候,科學家向太空發射了一個名為普朗克的衛星,這個衛星是用來探測宇宙微波背景輻射,宇宙微波背景輻射是來自宇宙大爆炸38萬年後的第一縷光,我們稱它為爆炸後的余暉,這是我們研究早期的重要資訊,2013年的時候,普朗克的研究團隊公布了第一批研究數據,根據這些數據,天文學家用另一種方式計算了哈伯常數的值(就是結合普朗克的觀測和宇宙標準模型他們做了計算),計算出的哈伯常數的值為 67.4KM/S/MPC ,2015年又再次進行了確認,這個值沒有問題。於是,令天文學家頭疼的事情出現了,兩種測算方式都沒有問題,但結果為何不同呢,這讓天文學家很困惑。
透過兩種測算方式,科學家得出了兩種不同的結果:一個是73,一個是67.4,差異接近百分之10,這很不科學,它暗示著我們對宇宙的理解可能出現了問題,一般來說,出現兩種結果,那麽必然有一種是錯誤的,最初科學家認為是哈勃望遠鏡的數據出現了問題,所以在2022年韋伯望遠鏡升空之後,科學家有了驗證的機會,這次驗證中,科學家得到了大約1000顆造父變星的數據,比起哈伯的觀測,韋伯的強大視角的確更清晰的看到了造父變星的光源,不過讓科學家感到意外的是,這次觀測的結果和哈勃望遠鏡觀測的數據是一致的,這也證實了哈勃望遠鏡之前的數據是正確的。既然哈伯和韋伯望遠鏡觀測的數據一樣,那麽問題就指向了我們宇宙學理論——宇宙標準模型。
它可能是暗能量、暗物質的問題,也可能是我們還未發現的神秘物質,根據科學家的研究發現,在宇宙中可能充斥著一種我們看不見的神秘物質,它的總質素是我們普通物質的5倍多,由於這種物質幾乎不參與電磁相互作用,所以我們看不見也摸不著它們,正是因為這樣,科學家將其稱為是暗物質,從20世紀開始,科學家就發現了一種現象:在一些星系中,恒星的運動模式似乎「很不正常」,因為它們圍繞星系中心運動的速度實在是太快了,而以它們的速度,僅憑星系中可見物質產生的重力根本不可能對其進行有效地束縛。從此之後,科學家慢慢意識到,這樣的現象在宇宙中普遍存在的,根據觀測數據得出,大量星系的旋轉速度都遠遠超過了理論值的上限。
甚至連我們的銀河系都不例外,為什麽會這樣呢?科學家推測,宇宙中應該存在某種看不見的神秘物質,從而產生了額外的重力,科學家對暗物質的認識能夠追溯到20世紀30年代初,在1933年,瑞士天文學家茲威基在估算後發座星系團的總質素時,使用了兩種不同的方法:光度法和動力學法。結果用動力學方法算得的質素要比用光度法算得的質素大400倍!如此巨大的誤差只能有一個解釋:發光星體的質素只是星系團質素的一小部份,還有很大一部份質素不知哪裏去了。於是他把這叫作「短缺質素」。後來到了1978年,一些射電科學家在系統測量漩渦星系的轉動曲線時,發現離星系中心不同的距離處的物體具有相同的線速度。這個觀察結果和人們熟悉的太陽系情況完全不同,在太陽系中,離中心越遠的行星,線速度就越小,這是著名的開普勒定律告訴我們的。
在1936年的時候,科學家冼佳亞、史密斯在研究處女座星系團中註意到了相同的情況,提出了存在星系團內部大質素的星雲間物質。而且就算是把氣體、塵埃、等離子體、恒星、行星都計算在內,也只增加了百分之15的質素,還遠遠不夠填補空缺,所以科學家認為,暗物質一定存在宇宙當中,暗物質能夠釋放一種非常強大的能量,這種能量被稱為是暗能量,它能夠不斷的推動宇宙的膨脹,我們的宇宙從大爆炸開始就一直在膨脹當中,而且膨脹的速度越來越快,早已經超過了光速,除此之外,暗能量還能夠控制天體的運動,使得天體能夠穩定的運動下去,比如說在銀河系中,靠近銀河系中心的物質受到中心黑洞重力的影響,但是邊緣的物質受到中心黑洞重力的影響很小,而產生的離心力很大。
既然如此,那麽銀河系邊緣的天體應該會被離心力甩出去,但事實卻不是如此,這說明宇宙中還存在一種神秘的力量在控制著天體的運動,而這種力量可能就是暗能量,未來尋找暗物質和暗能量,很多國家還專門建立了暗物質實驗室,但是到現在為止,科學家依然沒有找到暗物質和暗能量,這說明暗物質和暗能量比我們想象的還要神秘,不過小編認為,人類作為地球上最有智慧的生命,人類的科技在不斷的進步和發展,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,未來隨著人類科技的發展,或許人類未來能夠解開宇宙中的奧秘,到時候我們就能夠知道宇宙的全部奧秘,希望這一天能夠早日到來,對此,大家有什麽想說的嗎?