是谁触发了“大爆炸”？

但凡听说过宇宙是从一个高温、高密的“奇点”爆炸,膨胀而来的人,都会发出同样的疑问：在大爆炸之前的宇宙是什么样子？“永恒暴涨”、“循环模型”以及“圈量子宇宙”理论正试图解决这一棘手的难题。     

宇宙可能起源于“大反弹”

目前广为宣传的大爆炸宇宙理论似乎遭受有史以来最大的挑战,新的研究成果显示我们的宇宙可能是从“大反弹”开始的,即在我们这个宇宙之前,已经有一个宇宙“前世”存在。     

从发现首颗宜居行星谈起

最近,法国科学家宣布,“格雷斯581d”经过模拟实验证实为首颗太阳系外宜居星球。面对浩瀚无垠的宇宙,根据“存在即合理”的推论,对于任何动物、植物、以至于微生物来说,应该都会有一个最合适其生存的环境。     

崇尚科学 破除迷信——驳李洪志所谓的“法轮宇宙”

法轮功组织者利用广大群众对宇宙的好奇和求知心理,东拼西凑,到处抄袭和编造出所谓的“法轮宇宙”来蒙骗广大群众和他的信徒们。李洪志等人编造的“法轮宇宙”有以下内容:1.地球是宇宙的中心。2.宇宙是有外壳、有边缘的。3.在一定范围内有3000个这样的宇宙。4.宇宙是有层次的(只有法轮功才能分出层次)。5.将会发生地球爆炸。6.用现代科学永远探测不到这个宇宙的奥秘等。     

时空的奇异性

尽管多年来人们已经熟知爱因斯坦方程的许多精确解都是奇异的,然而,直到1965年,两个基本问题一直没有答案:(1)我们的宇宙真有一个初始奇点吗?(2)一个质量足够大的星体坍缩的最后结局一定是一个奇点吗?1965年以前,许多物理学家和天文学家把奇异性的存在归因于这些解的严格对称性。由于任何实际的物理情况都不会存在严格的对称性,因而他们认为任何真实的时空都是不会存在奇点的。然而,Penrose和Hawking在1965—1970年所证明的几个奇异性定理断言,在满足某些合理的条件的情况下(这些条件不包括任何有关对称性的要求),我们的宇宙的初始状态以及质量足够大的星体坍缩的最后结局都必然存在奇异性,从而对上述两个问题给出了肯定的答案。 本文的第一部分介绍奇异性的定义。文中详细阐述了给“时空的奇异性”下一个严格定义的主要困难所在,并介绍了从“测地不完备性”出发给“奇异性”下的定义。本文第二、三部分分别介绍奇异性定理和“宇宙监督假设”,后者是经典广义相对论中至今仍未解决的最重要问题之一。本文最后一部分阐述了给奇异时空附加一个“奇异边界”的想法及其遇到的困难。     

宇宙的大尺度结构

在宇宙的已观测的范围内,从尺度10~(10)cm直到10~(26)cm可视物质的分布是不均匀的。对星系三维分布的研究结果表明,绝大多数的星系集中在由星系的带、群和团组成的超星系团中;而在超星系团之间是几乎没有可视天体的巨洞。宇宙的大尺度结构(在尺度10Mpc—10~2Mpc上星系分布不均匀性的特征)似乎是网状的。对类星体红移分布的统计分析结果表明,在大尺度结构中可能有周期性分布的成分。周期尺度是10~2Mpc的数量级。 在另一方面,关于微波背景辐射的温度起伏的观测(δT/T 10~(-5),在角尺度10′—180°的范围)表明,宇宙中的物质在更大尺度(10~3Mpc)上的分布是均匀的。 大尺度结构是怎样从早期均匀的背景宇宙中增长起来的?这是在宇宙学中最重要也是最困难的问题上一;要解决这个问题需要有关于宇宙的完善的模型。目前所流行的、关于大尺度结构的理论,基本上是以膨胀宇宙论和密度扰动的理论为基础的理论。 在绝热密度扰动(假定初始扰动是绝热的)的方案中,有两种观念特别值得注意: 1,宇宙密度波的观念。在早期宇宙中的扰动有可能在氢复合前形成有物理意义的相干波列;这种波——“宇宙密度波”在氢复合之后有可能影响物质的分布。作为宇宙密度波的可观测遗迹,可以解释已观测的星系分布不均匀性的上限尺度,以及在类星     

三维引力碰撞系统的数值模拟

本文研究了一个三维引力碰撞质点系统的模型,即“椭球体模型”,其中所有质点是在一个旋转椭球中心体的引力作用下运动,且它们相互之间的碰撞是非弹性的。我们用BCY语言茬TQ-6机上对这个模型的碰撞演化进行数值模拟。计算结果证实了潘加莱的结论(1911)。计算表明该系统在很快变平以后,趋于准平衡态且形成一个有限厚度的盘。盘缓慢地伸展,中心凝聚逐渐形成。这些结论与宇宙中实际的盘状结构相符。     

有关宇宙水的近期研究进展

本文介绍有关宇宙水的研究的新进展,事实上现在振动基态6_(16)-5_(23)水脉泽(λ=1.3cm)已不再是可以用来研究宇宙水的唯一谱线了。由于科学技术的进步,振动基态的一些其他水脉泽,振动激发态的一些发射线与吸收线已变得可以探测。宇宙水除了1.3cm波段外,还可以通过在毫米、亚毫米、红外波段的多种谱线来进行研究,取得更丰富、更全面的天文信息。     

从微波背景说开去——远紫外成像摄谱仪简介

相信大家对大爆炸宇宙理论都已不再陌生吧？在宇宙诞生的早期,它的温度极高,密度极大,这时辐射支配着一切。宇宙被一个炽热的X射线和γ射线形态的短波黑体辐射火球填充。随着宇宙的膨胀,这个火球的光辐射会逐渐稀化和冷却,但由于没有“宇宙之外”的地方让这一辐射逃走,它永远充满着宇宙空间,就像气球内部的气体永远充满气球一样。如果拉扯气球使它变大,     

宇宙信息

我们很可能生活在一个“纤维状的”宇宙中。欧南天文台甚大望远镜(VLT)的最新观测支持最早的星系是在一个三维宇宙网里构成的计算机模型。 过去二十年,宇宙学家用大型计算机和复杂软件模拟了早期宇宙的不同形式。根据大爆炸后不同的初始条件,大型计算机能够在几天的时间里再现数十亿年的宇宙演化。     

宇宙信息

宇宙信息宇宙膨胀的新证据大家知道，多年来，宇宙膨胀唯一的观测证据是哈勃定律，即视河外星系的谱线红移为多普勒效应所计算出的星系退行速度与距离成正比。但一直有学者对宇宙膨胀说提出疑问（参见本刊１９９６年第６期“宇宙真的在膨胀吗”一文）以欧洲南方天文台莱邦...     

暗物质研究与探测

暗物质是一种神秘莫测的不可见物质,它几乎占据了宇宙1／4的物质和能量,但是除了引力作用之外,它们和“常规”物质不发生任何相互作用。科学家们之所以提出宇宙中存在暗物质,并不是因为他们“看见”了暗物质,而是通过看不见的暗物质对可见物质施加的引力影响间接地获得关于它们的信息。     

恒星的演化及其稳定性

一、引言 当提到原子时,在我们头脑中就有一个清晰的图象:一个中心核和一群环绕着它的电子。我们将原子设想为,其大小由埃(10~(-8)厘米)来量度的小物体;我们也知道存在一百多种不同的原子。当然这种图象需要定量化,在现代量子理论中才被精确化。这整个理论的成功可追溯到两个基本事实。首先,氢原子基态的玻尔半径,即     

宇宙观的启蒙——从《天问》到丰子恺的《两个?》

“认识宇宙的历程”这个专栏的主要读者对象是中学生。作者将通过漫谈的形式说明,科学发展的过程是一种创造与实验的过程,没有想象力的死记硬背不可能造就具有创造才能的卓越科学家。了解天文学发展的过程,可使青少年更能体会、了解科学精神与科学方法。真正能够启迪青少年科学探索的兴趣,往往比单纯地积累知识更重要。所以作者希望通过“认识宇宙的历程”的系列文章,帮助青少年读者理顺天文学发展的脉络,了解科学家是如何提出问题、解决问题的思维方式及科学方法,从中引发他们探究宇宙奥秘的好奇心,养成主动学习、善于学习的良好习惯,提高他们的科学文化素养。     

星云之谜

在晴朗的夜空中,人们除了可以看到白茫茫的银河,还会常常看到一些模糊暗淡、宛如白色云雾的“云雾状天体”,1694年,荷兰天文学家惠更斯把它命名为“星云”。1755年康德指出：“星云”和银河系一样,可能是由众多恒星组成的巨大天体系统,在浩瀚的太空中,存在着无数这样的天体系统。19世纪中叶,德国科学家洪堡把这种天体系统形象地比喻为宇宙中的小岛,他将德文welt（宇宙）和insel（岛）连用,起名为weltinsel,即宇宙岛。     

迷你天体 魅力无穷——纪念小行星发现200周年

人们说起宇宙,头脑中往往就会浮现出浩瀚无际的太空;讲到天体,则总是想到庞大无比的星球。的确,一般说来,“天文数字”都是令人头晕目眩的大数,可是大千世界是五彩缤纷、丰富多彩的,在我们的太阳系中,就有着一种“迷你型行星”——小行星。 19世纪的“见面礼” 早在17世纪时,开普勒就觉得火星与木星之间的空隙似乎太大,它们中间应当还有天体存在,否则宇宙就会显得“不和谐”。1781年天王星被发现后,人们更坚     

“时空”受到挑战

关于时空 悠悠万事于此惟大,这个“此”是什么？就是时间和空间,它是我们宇宙的基础结构。实际来说,这两者既看不到又摸不着,我们能感知的只是它们的力,即引力。爱因斯坦的广义相对论,把两者结合起来,称为时空。这是现代物理学中,最具权威的一个概念。     

宇宙旋转木马假说简介

为了克服大爆炸宇宙学的奇点疑难 ,科学家们曾设想过一些解决途径 ,这些设想的基础大都是尚不成熟的量子引力理论 (参见本刊 1 999年第 4期浅谈“有生于无”两文 )。知名的理论物理学家史蒂芬·霍金(ＳｔｅｐｈｅｎＨａｗｋｉｎｇ)设想的《无边界宇宙》模型也是针对这一难题提出来的[注 ] 。现在 ,巴西物理学家卡尼罗 (ＳａｕｌｏＣａｒｎｅｉｒｏ)在美籍奥地利数学家戈德尔 (ＫｕｒｔＧ ｄｅｌ,1 90 6— 78)工作的基础上提出的宇宙旋转木马假说 ,不但能避开了大爆炸奇点 ,还能说明观测到的各类天体的角动量与它们质量之间的关系。戈德尔于 …     

夜黑佯谬与宇宙视界（三）

严格来讲,标准宇宙模型并不涉及大爆炸本身,它只是描述“大爆炸”以后发生的事情。之所以把标准宇宙模型称为“热大爆炸”宇宙模型,是由于历史上当初反对宇宙膨胀理论的人为讥讽伽莫夫曾把其学说称为“大爆炸（BigBang）”,后因其响亮而沿用,为标准模型的传播起到很大作用。但使用它的代价是产生了根深蒂固的“误解”,好像“大爆炸理论”事先已假定了宇宙是有限的。     

暗物质：宇宙的秘密

在我们的宇宙中,恒星和行星是随处可见的,除此之外还有大量自由漂浮着的气体云,也涂画在时空巨大的幕布上——我们所能看到的这一切,天文学家称它们为“可见物质”。但你是否知道,这些可见的物质,其实只占了宇宙中全部物质的很少一部分（17％）呢？宇宙中另外那约83％的物质都是我们看不见的,没有人知道它们究竟是些什么。在过去的80多年里,天文学家一直试图对宇宙中这些被称为“暗物质”的成分进行直接的观测,但到目前为止还没有一次获得过成功。