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光是如何告诉我们宇宙的故事?还有宇宙大爆炸理论

宇宙是何时、又是如何诞生的?它如何变成我们所见的这样?它将如何结束?人类自始以来一直都在讨论这些问题,但是向来没有明确的结论。如今,宇宙学家正努力寻找答案。但是,对于如此深刻的问题,如何能期望得到确定的答案呢?还有,要如何才可能探索和研究宇宙这般大的事物呢?要知道我们永远无法到达宇宙中的大部分地区。

答案是光。

​来自宇宙中遥远区域的光,需要数十亿年才能到达我们这里,但是这些光携带了六种独特的信号, 如果将这些信息整合起来,天文学家就可以从中揭示出大量的信息,而天文学家知道如何去寻找这些信号。就像太阳光可以被分离为我们所熟知的彩虹,分离来自遥远天体的光也能发现不同的颜色模式,这种模式取决于光的源头。这一独特的光条形码不仅可以揭示天体的化学组成,还可以告诉我们其各部分的温度和压力。我们还可以从光里发现更多。

如果你曾站在一个火车站台上,你可能会发现,不同方向的火车听起来不同,当火车朝向你时听起来音调较高,而远离时听起来音调较低。这是由于多普勒效应。接近中的物体所发出的声波会被压缩,而远离中的物体所发出的声波会被拉长。可是,这和天文学有什么关系?声音无法在真空中传播。 在太空中,没人能听到你的呼喊!

但是,当光源以特定的速度运动时, 其发出的光也有多普勒效应。,如果光源朝我们移动,光的波长会变短,使其变得更蓝。当光源远离我们时,光的波长会变长,使其趋于红色。因此,对于任何通过望远镜所观测的天体,我们可以分析其带有多普勒效应的颜色模式,由此可知天体的成分、温度和压力,同时可知它是否运动、运动的方向和运动速度。这六种测量,就像光的六个点,揭示了宇宙的历史。

第一个研究来自遥远星系的光的人是埃德温·哈勃,他所观测到的光是被红移的。遥远的星系都在远离我们,越远的星系其远离速度越快。哈勃由此发现了宇宙正在膨胀,这也是大爆炸理论的第一个证据。除了说可见宇宙从一个密度极高的点,开始持续膨胀以外,这一理论的重要预言之一是,早期宇宙只有两种气体:氢气和氦气,其比例约为三比一。这一预言也可以通过光来验证。

如果我们观测来自宇宙中一个遥远而安静的区域的光 并把它分离开来,我们的确发现了这两种气体所留下的信号,且呈现正确的比例。大爆炸理论的又一胜利。

虽然我们知道可见的宇宙正在膨胀,但引力会踩下刹车。但是针对来自遥远的濒死恒星的光的测量,告诉我们它们比预想的还要远。因此,宇宙膨胀实际上正在加速。看来有什么东西正在推动它,很多科学家相信这是暗能量,暗能量构成了2/3的宇宙,并在缓慢地撕开宇宙。我们对于物质行为的知识 以及我们的仪器所具有的精度,

意味着仅仅通过观测遥远的恒星就能告诉我们宇宙的很多故事,远超我们过去的想象。但是还有其它未解之谜,比如暗能量的本质,至今我们还是一无所知。

很多事物或许我们永远都不会得到答案,但是在探索追寻的过程中,我们也能不断成长。

心中装着许多没有答案的问题不也很有趣么?

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