爱读书 探索 盘点一下那些一次又一次刷新人类对宇宙的认知的重大发现

盘点一下那些一次又一次刷新人类对宇宙的认知的重大发现

空气里的氮元素,深入我们骨骼的钙,构成我们血肉之躯的碳元素……所有这些我们称之为“物质”的东西,都来自恒星的内部。正如浪漫主义的精辟描述,是星尘造就了我们!自创世之初,人类一直视探索宇宙为使命。正是这些对宇宙的探索使我们认识到,宇宙超乎我们想象的宏大。随着每一次革命性的突破,人类探索宇宙的决心越来越大,能力也越来越强。现在让我们来盘点一下,那些一次又一次刷新人类对宇宙的认知的重大发现。

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图解:古希腊典藏对月食的解释

1. 模式识别能力

早在远古的人类文明伊始,甚至可能在文明出现之前,人们就开始仰望天空,观测天体运行。而具有简单的模式识别能力被认为是有感知生物区别于无感知生物的分界线。或许,如果这些古文明没有被消灭或自然消亡的话,他们建立起的宇宙模型,可能比我们今天所做的还要好。但是所有这些文明都得出了一个最重要的结论,那就是恒星和行星们都沿着各自固定的轨道、以可预测的轨迹在运行。这是天文学最最基础的概念。

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图解:古埃及“众星之神”卷轴

2. 地球围绕太阳运动

1543年,当哥白尼首次提出这个“疯狂”想法的数学证明,回应他的是铺天盖地的嘲笑。事实上,“日心说”的宇宙模型太过惊世骇俗,就连哥白尼自己都不敢公开发布。然而一旦人们接受了这个理论,旧有模型下的研究碰到的一些问题因此迎刃而解了。从此“日心说”被公认为人类历史上,第一次郑重地承认自己在宇宙中所处的位置。我们认识到太阳是一颗恒星而非一位神邸,而我们根本就不是宇宙的中心。

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图解:哥白尼的日心说模型

3. 开普勒定律

约翰内斯•开普勒证明了太阳系里,行星围绕太阳公转的轨道并非一个完美的圆形,而是椭圆形的。这在1609年堪称革命性的重大发现,因为它意味着各行星到太阳的距离每时每刻都在改变。至此,人类才终于明白了为何会有季节的更替,为何行星会像我们看到的那样运动。如果没有这些发现,天文学家们会花费更多的时间和努力来解释:太阳施加给地球的作用因何变化,其他行星的运行速度因何在不停地改变。

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图解:行星沿椭圆形轨道绕太阳公转

4. 木星的月亮

1610年,伽利略用他自己设计并制造的望远镜观测到木星的四颗卫星。这是人类首次发现不围绕地球转的卫星,因而成为哥白尼的“日心说”宇宙模型的最强有力的证据。这一发现证实了地球并非唯一拥有卫星的行星,在这茫茫宇宙间其实再普通不过了。如果说宇宙教会了我们什么的话,那应该是做人要谦逊,不要总自以为是!

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图解:伽利略发现的木星卫星

5. 赫歇尔的星图

天文学家威廉•赫歇尔和他妹妹卡罗琳系统地绘制了星图,整个工程耗时近五十年,标注了上千颗恒星和星云的位置。这份出版于1834年的星图揭示了银河系的形状和规模,从中可以看出银河系可不是球形的,它的形状像一只碟子。而且,在星图上我们的太阳离银河系的中心还差得远呢,这使我们更加深刻感到自己是如此的无足轻重。于是人类终于开始接受这个事实:无边的星海里,我们只不过是偷安于偏僻一隅的小小人儿。赫歇尔还发现了天王星乌纳诺斯,并曾建议将其命名为“乔治星”。这本来会是一个比“乌纳诺斯”好太多的名字。说正经的,经过漫长的150多年,人们终于改掉了可笑的自以为是。

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图解:赫歇尔星图里的银河系

6. 相对论

爱因斯坦和他的相对论横空出世之前,天文学研究恪守着牛顿三大运动定律。爱因斯坦提出运动是相对的,引力可以改变光的运动状态,从此世界变得面目全非。相对论认为有质量的物体可以使时空发生扭曲变形,而质量足够大的物体甚至能改变光线传播的方向。这使整个科学界为之震惊,因为在那之前,人们认为光的运动是恒定不变的。相对论的出现,完美地解决了从前在牛顿定律约束下完全解释不通的问题,彻底地改变了天文学研究。

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图解:爱因斯坦提出物体可以使时空弯曲

7. 宇宙膨胀学说

当埃德温•哈勃向世界宣称宇宙正在膨胀的时候,毫不夸张地说,那是一个石破天惊的发现。哈勃在追踪了其他星系(这些星系也是由他本人首先发现的)的运动后,得出这些星系正在持续加速地远离我们的结论。他还指出我们在夜空中看到的星云基本上也是星系。这为宇宙大爆炸学说提供了进一步的证据,同时也颠覆了我们对宇宙的旧有认知。除此之外,还能有什么样的巨大成就能够让一架巨型太空望远镜冠上某个人的名字呢?

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图解:有关宇宙的最新消息…膨胀继续

8. 宇宙微波背景辐射(CMB)

宇宙中充斥着均匀的背景辐射,这个现象是在1964年,由两名贝尔电话公司的员工在研究卫星通信时无意中发现的。鉴于一光年外的物体发出的光线,要走一年才能到达我们的位置,宇宙微波背景辐射就像是一幅过去时刻宇宙图景的快照。这个发现意义深远,因为均匀的背景辐射证实了宇宙万事万物皆起源于某个单一事件的说法。宇宙微波背景辐射还原了一个正在膨胀的宇宙,从而为“大爆炸”理论提供了有力的支持。

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图解:宇宙微波背景辐射

9. 太阳系外行星

太阳系外行星也被称作系外行星,是存在于我们太阳系以外的行星。令人惊喜的不只是存在地外行星这一事实,更重要的是它们是如何被观测到的,正是这些对系外行星的观测开启了天文学研究的新篇章。自1988年以来,人类共观测到近3000颗系外行星。按照粗略估计,每五颗类日恒星里,就有一颗拥有一个地球大小的行星,而且这个行星在适宜生命居住的距离上围绕恒星转动。假设银河系里有2000亿颗恒星,也就是说,仅仅银河系就存在约110亿颗类地行星。因此很多科学家相信,我们终将在某颗行星上找到外星生命,这些星球就在那里等着我们与之接触,这只是迟早的事。而且,随着星际旅行的发展完善,很多宜居星球将有望成为未来人类的居所。

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图解:系外行星“开普勒42号”

无数个世纪以来,历经如此多的突破性进展,天文学依然是众多科学分支里最欠发展的那一支。但人类想要更好地了解自身,就必须充分认识我们在宇宙众星间的位置,就必须仰赖天文学研究。让我们用埃德温•哈勃的一句名言来总结全文:“人生于天地间,尽其五识以感天地之浩渺,竭其所能以探天地之玄妙,谓之科学。”

请谨记,在未知的宇宙里一定有着精彩绝伦的东西等待我们去发现!

BY: Harsh Gupta

FY: Renee

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