航天研学:宇宙的奥秘有多少
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说到航天科技,或许你能想到的是冰冷的航天器、艰苦的训练、复杂艰涩的专业知识,但这些都只是成为一名合格的航天科技工作者所要具备的基础知识,我们迈向太空的一小步,背后是依靠的是广博的知识与雄厚的经济支持。
很多人着迷航天科技,是从对太空的好奇开始的。在我们开展的航天科普类的成都亲子游、成都夏令营以及成都红色拓展培训中,学员们对于未知的太空总有“一万个为什么”。如什么是虫洞?什么是白矮星?穿过黑洞真的能进行时空旅行吗?什么是暗物质?
为此,国洲文化成都拓展公司的代老师集中总结出了几个宇宙知识,并从科学的角度进行了解释。
1. 大爆炸之前是什么状况?
膨胀轻易的抹去了快速膨胀期之前的任何记录,因此今天的我们通过观测天空是无法回答这个问题的。此外,由于宇宙最初非常炙热和密集,因此我们用于描述宇宙膨胀和进化的方程式并不适用。将这些方程式与量子力学相结合的理论或可以对宇宙大爆炸之前存在的事物进行数学预测,虽然这一理论仍难以捉摸。当然,这并没有阻止人们利用CMB推测跳跃宇宙——也即陷入无限的膨胀和收缩循环——或者多重宇宙存在的可能性。
2. 早期宇宙是个什么样子?
国洲文化注意到,宇宙微波背景辐射即CMB的地图显示,早期宇宙很平滑,不可思议的统一,似乎在宇宙早期膨胀过程中,这些遥远的区域一直彼此接触。有科学家更是发现了超乎理论30倍的超巨型怪物黑洞。
这一推论让人大跌眼镜,因为一直以来科学家认为,宇宙大爆炸之后,物质应该四处散落形成随机的团状物。
20世纪80年代,物理学家提出了一个设想,即宇宙大爆炸后宇宙经历了一个膨胀的时期,这个理论被称为膨胀理论。CMB的最新地图证实了该理论模型的某些预测,但并非所有的预测。即使这个理论是
正确的
,我们仍然不知道什么引起了膨胀,它是何时开始的以及为何结束。
膨胀引发了时空织布里的涟漪,后者被称为引力波,这些引力波的信号特征将出现在未来更高分辨率的CMB地图里。
3. 古代生命是否可能出现在大爆炸的余光里?
CMB的光来自于充满宇宙的过热气体或等离子体。这些物质随着时间的推移逐渐冷却下来,产生了恒星和星系。而现在我们知道,距离宿主恒星太遥远的行星因过于寒冷而不适合生命的存在。但是CMB的温度指数却暗示,宇宙大爆炸之后1500万年,余光将足够温暖从而导致整个宇宙变成一个巨大的生命友好区。这个时期持续了几百万年,足以让微生物而非复杂生命体出现。
4. 什么是暗物质和暗能量?
早在1964年天文学家就已经知道,宇宙的某些区域存在比我们能看见的更多的物质:基于我们对引力的最好理解,星系群里星系沿着自身轴线旋转的速率比在不分崩离析的前提下星系的可见物质允许星系旋转的速率要快得多。
CMB显示不可见的暗物质组成了宇宙里所有物质的80%。但我们仍然不知道这种神秘物质是由什么组成的,或者它是否会出现在基于太空的实验或者地下探测器里。
国洲文化注意到,1998年进行的超新星研究揭示了自大爆炸起宇宙不仅在膨胀,膨胀的速率还在不断加速。这种效应归因于一种名为暗能量的奇特力量,CMB显示它组成了宇宙里一切事物的68%。此外,暗能量还是物理学里最神秘的的力量之一。
5. 宇宙的最终命运是什么?
对CMB的研究帮助人类追踪了暗能量的行为,最终将为我们提供宇宙可能的最终命运的信息。
国洲文化负责成都军事拓展的唐教练对此解释为,如果暗能量的强度仍然稳定增加,那么宇宙可能会在一场大撕裂里分崩离析。然而,如果暗能量增加继而又减少,那么某些结构可能会从垂死的宇宙灰烬里重新生长出来。如果暗能量保持在现在观测到的速率水平,那么宇宙可能会永远膨胀并最终陷入黑暗和寒冷。
6. 大爆炸是否是个无法测试的理论?
如果宇宙的稳定膨胀时间足够长,那么CMB的单一波长可能会拉伸至和宇宙本身一样大。这意味着万亿年之后存在的人类将根本无法检测到CMB,那么,我们对宇宙学研究的意义将完全丧失,因为我们将无法从天空里发现任何宇宙大爆炸的痕迹。
一个残酷的现实是:在未来,我们将形成一整套大爆炸理论,但我们却无法证实它。
既然如此,届时的宇宙学是否会变成宗教?
国洲文化认为,至少在未来万亿年,我们还无需担心这个问题。
“没有火就不会有烟,没有重重疑惑,就不会有纷纷谣言。”
“谣传就像河流,其起源极狭窄,而下游越来越宽阔。”
在全社会加强航天科普大力推动包括航天类成都研学旅行在内的拓展培训的目的,是为了从科学的角度解释未知、破除人们心中的疑惑、纠正错误的认知,如此,才是一个科学发展的时代真正的模样。同时,航天科普的目的也是为了发现未来科学家的种子,为国家和民族的航天事业培养接班人。(责编:成都拓展公司国洲文化)
2018年08月13日 07点08分 1
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