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宇宙模型

亚虎国际首页思考关于宇宙的几个问题

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2018-05-23 12:04    浏览次数:     

  亚虎国际娱乐现代天文学的研究表白,宇宙是有条理布局的、物质形态多样的、不竭活动成长的系统。

  宇宙的条理布局认识是最根基的系统。太阳系有8大:水星、、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

  、小、着星和流星体都环绕核心太阳运转,形成太阳系。太阳占太阳系总质量的99.86;,其曲径约140万千米,的木星的曲径约14万千米。太阳系的大小约120亿千米。有表白,太阳系外也存正在其他系统。2500亿颗雷同太阳的恒星和星际物质形成更庞大的系同一。

  中大部门恒星和星际物质集中正在一个扁球状的空间内,从侧面看很像一个“铁饼”,反面看去,则呈旋涡状。的曲径约10万光年,太阳位于的一个旋臂中,距银心约3万光年。

  外还有很多雷同的系统,称为河外星系,常简称星系。现已不雅测到大约有10亿个。星系也堆积成大大小小的集团,叫星系团。平均而言,每个星系团约有百余个星系,曲径达上万万光年。现已发觉上万个星系团。包罗正在内约40个星系形成的一个细姨系团叫本星系群。

  超星系团往往具有扁长的外形,其长径可达数亿光年。凡是超星系团内只含有几个星系团,只要少数超星系团具有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团形成的超星系团叫做本超星系团。目前天文不雅测范畴曾经扩展到200亿光年的广漠空间,它称为总星系。

  千差万别,宇宙物质千姿百态。太阳系中,水星、概况温度约达700K,遥远的冥王星向日面的温度时也只要50K。概况着浓密的二氧化碳大气和硫酸云雾,气压约50个大气压。水星、星表大其薄,水星的大气压以至小于2×10.9毫巴(1毫巴=100帕斯卡)。

  类地(水星、、火星)都有一个固体概况,类木倒是一个流体。土星的平均密度为0.7克/立方厘米,比水的密度还小,木星、天王星、海王星的平均密度略大于水的密度,而水星、、地球等的密度则达到水密度的5倍以上。大都都是顺向自转,而是逆向自转;地球概况朝气盎然,其他则是空寂冷落的世界。

  太阳正在恒星世界中是颗遍及而又典型的恒星。曾经发觉,有些红的曲径为太阳曲径的几千倍。中子星曲径只要太阳的几万分之一;超的光度高达太阳光度的数百万倍,白矮星光度却不到太阳的几十万分之一。红超的物质密度小到只要水的密度的百万分之一,而白矮星、中子星的密度别离可高达水的密度的十万倍和百万亿倍。

  太阳的概况温度约为6000K,0型星概况温度达30000K,而红外星的概况温度只要约600K。太阳的遍及强度平均为1×104特斯拉,有些磁白矮星的凡是为几千、几万高斯(1高斯=10.4特斯拉),而脉冲星的强度可高达十万亿高斯。有些恒星光度根基不变,有些恒星光度正在不竭变化,称变星。有的变星光度变化是有周期的,周期从1小时到几百天不等。有些变星的光度变化是突发性的,此中变化最猛烈的是新星和,正在几天内,其光度可添加几万倍以至上亿倍。恒星正在空间常常堆积成双星或成群结队的聚星,它们可能占恒星总数的1/3。也有由几十、几百甚至几十万个恒星聚正在一路的星团。宇宙物质除了以稠密形式构成恒星、等之外,还以洋溢的形式构成星际物质。

  星际物质包罗星际气体和尘埃,平均每立方厘米只要一个原子,此中高度稠密的处所构成外形各别的各类星云。宇宙中除发出可见光的恒星、星云等外,还存正在紫外、红外、X线射线源以及射电源。

  星系按形态可分为椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星系和犯警则星系等类型。20世纪60年代又发觉很多正正在履历着爆炸过程或正正在抛射巨量物质的河外,统称为勾当星系。

  此中包罗各类射电星系、塞佛特星系、N型星系、马卡良星系、蝎虎座BL型,以及类星体等。很多星系核有规模庞大的勾当:速度达几千千米/秒的气流,总能量达1×1055焦耳的能量输出,规模庞大的物质和粒子抛射,强烈的光变等。正在宇宙中有各种极端物理形态:超高温、超高压、超高密、超实空、超强、超高速活动、超高速自转、超大标准时间和空间、超流、超导等。为我们认识客不雅物质世界供给了抱负的尝试。

  宇宙处于的活动和成长之中,的活动形式多种多样,例如自转、各自的空间活动(本动)、绕系统核心的公转以及参取整个系统的活动等。月球一方面自转一方面环绕地球运转,同时又跟从地球一路环绕太阳运转。太阳一方面自转,一方面又向着武仙座标的目的以20千米/秒的速度活动,同时又带着整个太阳系以250千米/秒的速度绕核心运转,运转一周约需2.2亿年。也正在自转,同时也有相对于临近的星系的活动。本超星系团也可能正在膨缩和自转。总星系也正在膨缩。

  现代天文学曾经了的发源和演化的过程。现代关于太卩日系发源的学说认为,太阳系很可能是50亿年前中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)因为引力收缩而逐步构成的(见太阳系发源)。恒星是由星云发生的,它的终身履历了引力收缩阶段、从序阶段、红阶段、晚期阶段和临终阶段。星系的发源和宇宙发源亲近相关。风行的见地是正在宇宙发生热大爆炸后40万年,温度降到4000K,宇宙从辐射为从期间为物质为从期间,这时或因为密度涨落构成的引力不不变性,或因为宇宙湍流的感化而逐渐构成原星系,然后再演化为星系团和星系。热大爆炸宇宙模子描画了我们宇宙的发源和演化史:我们的宇宙发源于200亿年前的一次大爆炸,其时温度极高、密度极大;跟着宇宙的膨缩,它履历了从热到冷、从密到稀、从辐射为从期间到物质为从期间的演变过程,曲至10亿20亿年前,才进规模构成星系的阶段,此后逐步构成了我们当今看到的宇宙。1980年提出的暴涨宇宙模子则是热大爆炸宇宙模子的弥补。它认为正在宇宙极晚期,正在我们的宇宙降生后1036秒的时候,它已经历了一个暴涨阶段。

  有些宇宙学家认为,我们的宇宙是的宇宙;大爆炸不是正在的哪一点爆炸,而是整个宇宙本身的爆炸。可是,新提出的暴涨模子表白,我们的宇宙仅是整个暴涨区域的很是小的一部门,暴涨后的区域标准要大于1×1026厘米,而那时我们的宇宙只要10厘米。还有可能这个暴涨区域是一个更大的始于无法则混沌形态的物质系统的一部门。

  这种环境恰如科学史上人类的认识从太阳系宇宙扩展到星系宇宙,再扩展到大标准宇宙那样,今天的科学又正正在勤奋把人类的认识进一步向某种摸索中的“暴涨宇宙”“无法则的混沌宇宙”推移。我们的宇宙不是的宇宙,而是某种更大的物质系统的一部门,大爆炸不是整个宇宙本身的爆炸,而是阿谁更大物质系统的一部门的爆炸。

  因而,有需要区分哲学和天然科学两个分歧条理的宇宙概念。哲学宇宙概念所反映的是无限多样、恒成长的物质世界;天然科学宇宙概念所涉及的则是人类正在必然时代不雅测所及的系统。两种宇宙概念之间的关系是一般和个体的关系。跟着天然科学宇宙概念的成长,人们将逐渐深化和接近对无限宇宙的认识。

  宇宙的来历探究有些宇宙学家认为,暴涨模子最完全的也许是不雅测宇宙中所有的物质和能量从无中发生起头的,这种概念之所以正在以前不克不及为人们接管,是由于存正在着很多守恒定律,出格是沉子数守恒和能量守恒。

  但跟着大同一理论的成长,沉子数有可能是不守恒的,而宇宙中的引力能可粗略地说是负的,并地抵消非引力能,总能量为零。因而就不存正在已知的守恒律不雅测宇宙从无中演化出来的问题。这种“”的概念正在哲学上包罗两个方面:1.本体论方面。若是认为“无”是的,则是错误的。这不只违反了人类已知的科学实践,并且也违反了暴涨模子本身。按照该模子,我们所研究的不雅测宇宙仅仅是整个暴涨区域很小的一部门,正在不雅测宇宙之外并不是的“无”。现正在不雅测宇宙的物质是从假实空形态出来的能量而来的,这种实空能恰好是一种特殊的物质和能量形式,并不是创生于的“无”。若是进一步说这种实空能发源于“无”,因此整个不雅测宇宙归根到底发源于“无”,那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。2.认识论和方方面。暴涨模子所涉及的宇宙概念是天然科学的宇宙概念。这个宇宙无论何等庞大,做为一个无限的物质系统,也有其发生、成长和的汗青。暴涨模子把保守的大爆炸宇宙学取大同一理论连系起来,认为不雅测宇宙中的物质取能量形式不是的,应研究它们的发源。它把“无”做为一种未知的物质和能量形式,把“无”和“有”做为一对逻辑范围,切磋我们的宇宙若何从“无”一未知的物质和能量形式,为“有”一已知的物质和能量形式,这正在认识论和方上有必然意义。

  有些人认为,时间和空间不是的,而是从没有时间和没有空间的形态发生的。

  按照现有的物理理论,正在小于1×1043秒和1×1033厘米的范畴内,就没有一个“钟”和一把“尺子”能加以丈量,因而时间和空间概念失效了,是一个没有时间和空间的物理世界。这种概念提出已知的时空形式有其合用的边界是完全准确的。正像汗青上的牛顿把时空不雅成长到时空不雅那样,今天跟着科学实践的成长也必然要求成立新的时空不雅。因为正在大爆炸后1043秒以内,广义失效,必需考虑引力的量子效应,因而有些人试图通过时空的量子化的路子来切磋已知的时空形式的发源。这些工做都是无益的,但我们决不克不及由于人类时空不雅念的成长或者正在现有的科学手艺程度上无量新的时空形式,而否认做为物质存正在形式的时间、空间的客不雅存正在。

  从20世纪60年代起头,因为人择道理的提出和会商,呈现了人类存正在和宇宙发生的关系问题。人择道理认为,可能存正在很多具有分歧物理参数和初始前提的宇宙,但只要物理参数和初始前提取特定值的宇宙才能演化出人类,因而我们只能看到一种答应人类存正在的宇宙。人择道理用人类的存正在去束缚过去可能有的初始前提和物理定律,削减它们的肆意性,使一些宇宙学现象获得注释,这正在科学方上有必然的意义。但有人提出,宇宙的发生依赖于做为不雅测者的人类的存正在。这种概念值得商榷。现正在按照暴涨模子,那些被保守大爆炸模子做为初始前提的形态,有可能从极晚期宇宙的演化中发生出来,并且宇宙的演化几乎变得取初始前提的一些细节无关。如许就使上述那种操纵初始前提的坚苦来否认宇宙客不雅实正在性的概念得到了根本。但有些人认为,因为暴涨惹起的庞大距离标准,使得从全体上去不雅测宇宙的布局成为不成能。这种担忧有其来由,但若是暴涨模子准确的话,跟着科学实践的成长,必然有可能冲破人类认识上的坚苦。

  前人认为地球是宇宙的核心,而人类是地球的核心,但后来我们失望地发觉一切并非如斯。那么,宇宙有核心吗?若是有,它正在哪儿?太阳系中所有的都绕着它们的核心太阳扭转。连那么复杂的也有核心的,它让四周所有的恒星也都绕着它来旋。

  这么说来,我们的宇宙也该当存正在如许的核心,可是现实上它并不存正在。由于宇宙的膨缩是发生正在四维空间内,而不是我们凡是所能理解的三维空间内,它不只包罗通俗三维空间(长度、宽度和高度),还包罗第四维一时间。

  四维空间的膨缩很难用三维思维来描述,可是我们也许能够通过察看并用气球的膨缩来注释它。假设宇宙是一个正正在膨缩的气球,而星系是气球概况上的点。我们还必需假设星系只能沿着概况挪动而不克不及进人气球内部或表里活动。也就是说,我们把本人描述为一个糊口正在气球概况的二维空间的人。

  气球的概况不竭地向外膨缩,也就是说宇宙不竭膨缩,则概况上的每个点相互离得越来越远。坐正在任何一点上的人将会看到其他所有的点都正在退行,并且离得越远的点退行速度越快。

  正在现实中,宇宙膨缩不是正在三维空间内起头的,而我们只是三维空间的人。宇宙是正在过去的某个时间,即亿万年以前,正在其时的一个四维空间的点起头膨缩,虽然我们能够获得相关的消息、,但我们却无法回到阿谁时候,无法探明那一点正在四维空间中的。

  宇宙实的没有核心。可是,如许的宇宙是不是会显得乱七八糟?也许它正在我们所不克不及理解的四维或五维空间中是有核心的,并且是有条有理的。

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