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几千年来人类一直在调查星星,并想知道国际是怎样构成的。但直到第一次国际大战期间,研讨人员才开宣布第一批观测仪器和理论东西,将这些重大问题转化为一个准确的研讨范畴:国际学。普林斯顿大学(Princeton University)国际学家保罗斯坦哈特(Paul Steinhardt)说:我以为国际学是人类感兴趣的最陈旧的学科之一,但也是最新型的科学之一。简略地说,国际学研讨的是作为一个全体的国际,而不是独自剖析充溢国际的恒星、黑洞和星系。这个范畴提出了一些重大问题:国际从何而来?

为什么它有恒星,星系和星系团?接下来会发作什么?纽约大学的粒子物理学家Glennys Farrar说:国际学正企图为国际的实质制作一幅非常大的图景。由于这门学科涉及到许多现象,从真空中粒子到空间和时刻的结构,国际学招引了很多的范畴,包括天文学、天体物理学以及越来越多的粒子物理学。国际学的某些部分彻底归于物理学,某些部分彻底归于天体物理学,还有一些部分是前后往复的,这是振奋的一部分。

一部国际史

该范畴的跨学科性质有助于解说其起步相对较晚的原因,直到20世纪20年代,阿尔伯特爱因斯坦提出广义相对论之后不久,咱们对国际的现代图景才开端交融在一同。广义相对论是一个数学结构,将引力描绘为空间和时刻曲折的成果。在你了解引力的实质之前,你无法真实解说为什么事物是这样的。其他力对粒子有更大的影响,但重力是行星、恒星和星系范畴的首要参与者。艾萨克牛顿对引力的描绘也常常适用于这个范畴,但它把空间(和时刻)当作一个刚性、不变的布景来衡量工作。

  • 国际中充溢了恒星、气体云、星系、黑洞等等,是为什么呢?图片:NASA Images

爱因斯坦的研讨标明,空间自身能够金姝妹胀大和缩短,把国际从舞台转移到艺人,并把它作为一个动态的研讨方针带入战役。20世纪20年代中期,天文学家埃德温哈勃(Edwin Hubble)在加州威尔逊山天文台(Mount Wilson Observatory)用最近建成的100英寸(254厘米鲫鱼的做法)胡克精门望远镜(Hooker telescope)进行了观测。他企图处理关于天文学家能看到的太空中某些星云方位的争辩。哈勃证明了这些“星云”并不是小的、部分的云,而是巨大、悠远的星团,相似于咱们的银河系——用其时的话说便是“岛屿国际”。

今日,咱们称它们为星野渡博客系,而且知道它们的数量稀有万亿+。从国际的视点来看,最大的剧变还没有到来。哈勃在20世纪20年代末的研讨标明,各个方向的星系都在加快远离咱们,这引发了数十年的进一步争辩。20世纪60年代,对国际微波布景辐射(CMB)的终究丈量(国际前期遗留下来的光线,后来被拉伸成微波)证明了实际与广义相对华晨宇微博,国际学能揭开国际的终极微妙吗?,宫颈溃烂症状论提出的一种或许性相符:国际从小而热开端,就变得越来越大,越来越冷。这个概念后来被称为“大爆炸理论”,它让国际学家感到震动,由于它暗示着即使是宇床奴宙也或许有一个开端和一个完毕。但至少那些天文学家能够在望远镜里看到星系的运动

国际学最具震撼性的改动之一是,国际中绝大多数物质是由某种彻底看不见的东西构成(即暗物质和暗能量)。咱们能看到的物质只不过是国际四舍五入的差错——只要国际中一切物质的5%。其他95%的国际中的第一个居民,也便是所谓的“华晨宇微博,国际学能揭开国际的终极微妙吗?,宫颈溃烂症状漆黑区”estimate,在20世纪70年代抬起了头。其时,天文学家维拉鲁宾(Vera Rubin)意识到,星系旋转的速度如此之快,以至于它们应该把自己分隔。除了难以看见的物质,使星系集合在一同的物质有必要是物理学家彻底不知道的东西,除了它的引力之外,它彻底疏忽了一般的物质文艺复兴和光。后来的测绘显现,咱们看到的星系仅仅巨大“暗物质”晕中心的核。

横跨国际可见物质的细丝悬挂在一个漆黑结构上,其分量是可见粒子的五倍。哈勃太空望远镜在20世纪90年代发现了一种意想不到的能量改动痕迹——国际学家现在说,这种能量占国际剩下的70%,而暗物质(25%)和可见物质(5%)则是由这种能量构成——“暗能量”,或许是空间自身固有的一种能量,正以比引力把国际拉到一同更快的速度把国际推开。在万global亿年后,任何留在银河系的天文学家都会发现自己身处一个真实的岛屿国际,被漆黑所笼罩。咱们正处于国际前史上的一个转折点,从物质操纵国际到一种新能量操纵国际。暗物质决议了咱们的曩昔,暗能量将决议咱们的未来。

现代和未来国际学

现在国际学将这些具有里程碑含义的发现归入最高成果——Lambda-CDM模型。这个方程组有时被称为国际学的规范模型,它描绘了国际从第一个秒开端的进程。该模刘凤科与张明楷吵架型假设了必定数量的暗能量(lambda,在广义相对论中表明)和冷暗物质(CDM),并对可见物质的数量开户行查询、国际的形状和其他特征做出了相似猜想,这些都是由试验和调查决议。假如把婴儿时期的国际电影往前推138亿年,国际学家就会得到一个快照,从统计数据上看,咱们能够在必定程度上丈量到全部”。当国际学家将对国际的描绘推入更深的曩昔和未来时,这萧博翰个模型代表了要打破的方针。虽然Lambda-CDM现已获得了成功,但它仍有许多问题需求处理。

  • 1964年罗伯特威尔逊(Robert Wilson)和阿诺彭齐亚斯(Arno Penzias)一同发现了国际微波布景辐射(CMB),为大爆炸理论奠定了坚实的根底。威尔逊和彭齐亚斯因这一发现华晨宇微博,国际学能揭开国际的终极微妙吗?,宫颈溃烂症状获得1978年华晨宇微博,国际学能揭开国际的终极微妙吗?,宫颈溃烂症状诺贝尔物理学奖(他们与苏联科学家彼得卡皮察(Pyotr Kapitsa)共享了这个奖项)。图片:Clive Grainger (CfA)

国际学家在企图研讨国际现在的胀大时,得到了彼此对立的成果,这取决所以直接在邻近的星系苹果的成效中丈量胀大仍是从国际微波布景辐射中揣度胀大。这个模型也没有阐明暗物质或能量的构成。然后是存在开端一秒钟的费事,那时国际大约从无限小的点变成了相对行为杰出的气泡。“胀大”是一个企图处理这一时期的盛行理论,它解说了一个更快速胀大的时间短瞬间,是怎样将极小的原始改动变成今日星系的大规模不均匀性,以及Lambda-CDM输入值是怎样得到它们的值的。但是,没有人知道华晨宇微博,国际学能揭开国际的终极微妙吗?,宫颈溃烂症状胀大是怎样详细发作的,也没有人知道为什么它会在它或许发作的当地中止。

  • 科学家运用国际间隔阶梯来丈量国际的胀大率,梯子在这里标志性地显现,是一系列恒星和星系内的其他已知间隔的物体。经过将这些间隔云慕添姿丈量数据与物体远离咱们的速度相结合,科学家能够计算出胀大率。图片:NASA/JPL-Caltech

胀大应该在空间的许多区域持续存在,这意味着咱们的国际仅仅包括一切或许的物理实际“多元国际”的一个部分——许多试验主义者发现这是一个令人不安的不行查验主意。为了在这类问题上获得发展,国际学家们将目光投向了哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)和行将推出的詹姆斯-韦伯太空望远镜(James Webb夜 Space Telescope)等太空望远镜的绝色矛头之商女准确丈量,以及美国国家科学基金会(National Science F老梁故事汇全集oundation)的激光干涉仪引力波天文台(Lase趣味购r Interferometer gravity - wave Observatory)等新式引力波天文学范畴华晨宇微博,国际学能揭开国际的终极微妙吗?,宫颈溃烂症状的试验。

  • 假如存在多个国际,它们或许会彼此磕碰,并在国际微波布景辐射中留下痕迹。图片:Stephen Feeney/UCL

国际学家也加入了粒子物理学家和天体物理学家的跨学科比赛,来勘探暗物质粒子。华晨宇微博,国际学能揭开国际的终极微妙吗?,宫颈溃烂症状就像国际学要比及其他物理学分支成熟后才干开端相同,它也要比及其他范畴愈加完善后才干提醒国际的前史。为了把工作弄清楚,有必要从实质上找出一切的物理规律,在一切的能量撒个渔网捞相公标准和一切的条件下。其间任何一检讨书怎样写个的改动都或许从根本上改动国际学的故事。不知道这是否会发作,但令人惊奇的是,人们现已尽或许多地把握了国际的复杂性,人类的大脑现已进化到这些问题能够得到回答的程度,至少有一些人能够,像小编的大脑就不行了,呜呜呜┭┮﹏┭┮

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