宇宙是完全不可知的吗?我们可能是生活在一个电子游戏中吗?物理学家对这个宇宙到底知道多少呢?
仰望星空的时候,你会想到什么呢?事实上,看看这篇文章,下次仰望星空的时候,你会更有幸福感哟:)
“宇宙没有义务让我们理解”
了解天体物理学,我们将收获一个宇宙学的视角,
它让我们更谦逊,目光更长远,人格上也更自由。
本文内容来自Neil deGrasse Tyson的《Astorophsics for people in a hurry》(《给忙碌者的天体物理学》)2017年5月出版。
【去哪都一样】
牛顿的万有引率是历史上第一个宣称不仅仅适用于地球,而且适用于整个宇宙的理论。他的理论还真的解释了天体运行!
物理学家在19世纪发现,每个化学元素的光谱都有唯一的特性,随便给一堆气体,物理学家拿光一照看看吸收的光谱就能判断其中有些什么元素。
这时候物理学家发现,啊!原来太阳里的元素地球上都有啊~!有一个He“氦”元素没有,不过周期表给它留了位置我们现在可以在地球上自己制造He。
这真是一个失望的发现,你看,你总觉得地球好无聊,想上天,上天一看发现外星人造的的宇宙飞船用的材料跟你看到的也差不多,外星人身体构造的元素也跟你差不多,没准你还可以跟他互称个老乡,毕竟我们都在太阳系~!
物理学家会比较开心,因为物理定律到处都管用:)因为呀他们发现考察太空深处的一个双星系统,他们的轨道在引力作用下相互影响--你一算,轨道正好可以用牛顿力学解释。
我们知道,光是有速度的。我们看几十亿光年以外的星体,看到的其实是那些星体几十亿年以前的样子。这就让物理学家能观察到早期的宇宙。
【你知道自己有多幸运吗?】
物理学家观测和计算结果是我们这个宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。
在宇宙大爆炸万亿分之一的时候,宇宙里有了粒子--夸克和电子,夸克和电子都可以自由行动,宇宙就像一锅“夸克轻子粥”,但是呢,这锅粥里不止有夸克和电子,还有反夸克和反电子(这里你要是不好理解,可以理解成两个阵营--联盟和部落:P)。
这锅粥在干嘛呢?主要是正反物质的产生和湮灭。夸克和反夸克,电子和反电子一旦相遇就会泯灭并且释放出两个极高能量的光子。这时候宇宙的高温下,光子又会再产生正反夸克和电子。一个正电子刚刚产生以后,马上遇到另一个反电子,又湮灭成光。
这时就只剩下“你是电,你是光,你是唯一的神话”了吗?
不不不,每10亿对夸克和反夸克湮灭,会留下一个正夸克作为幸存者:)
差不多就是一个天灾大家都挂了,地球上还剩6-7个人,哈哈有可能我跟你都还在哦>,<!
到宇宙大爆炸的百万分之一秒的时候,整个宇宙已经膨胀到像太阳系这么大了,温度开始下降,夸克们被三个一组束缚主形成质子和中子。于此同时,质子和反质子,中子和反中子之间也要不停地发生碰撞湮灭成光子,光子再生成正或者反的质子和中子。
正物质的质子和中子的幸存率,也是十亿分之一。
到一秒的时候,宇宙已经膨胀到几光年这么大了。更低的温度使得质子和中子被结合在一起形成原子核,其中90%是氢原子核,剩下的10%是氦院子核,其他元素极少,可以忽略不计。
到宇宙年龄是38万岁的时候,温度低到让所有电子都被原子核捕获,变成氢原子和氦原子。
到十亿年,这些院子在引力的作用下结合,会变成恒星。那时候呀,我们已经有了1000亿个星系,每个星系里会有几千亿个恒星。其中有些比太阳大的恒星,在高温高压下可以产生一些更重的元素,比如氧啊碳啊,这些恒星最后会爆炸,重元素被传播出来。
又过了90亿年,茫茫宇宙中产生了一个不起眼的小恒星,它是我们的太阳。
太阳所处的位置正好有很多重元素构成的气体,这些气体在引力作用下慢慢凝聚在一起,形成了行星。
其中一颗行星,距离太阳不远不近,正好允许液态水的存在,这颗行星就是地球。
后来经历无数机缘巧合,地球上有了生命,不断演化,有了你和我。
我们何其幸运--构成你身体的、你周围环境的每一个原子,都那么幸运。每一个原子身上的每一个质子、中子、电子,都是正反物质湮灭中十亿分之一的幸存者!
我们能有今天,难道不是奇迹吗?
如果正反物质湮灭没有这十亿分之一的幸存率,那么上帝创造宇宙的时候说完“要有光”……就只有光了=,=!
如果没有大恒星生产重型元素,那么宇宙中就只有氢和氧;如果没有后来一系列的“如果”,我们就没有机会站在这里仰望星空。
脑洞一下,如果我们能通过光的传播速度看到过去的自己,过去的人,多好呀~!(这样看或许平行世界隔着我们就有好多光年的距离了,不能太远啊不然我还没出生啊哈哈)
反正我们看到的也是过去的星星:P
真希望有一天,我去到英国一个叫莱斯特大学,那里天体物理学很强。
我会看到一个黄色爆炸头的小哥哥。
他笑着说:“小虎牙,你那篇关于《天体物理学》的文章,基本从头到尾都在胡扯呀哈哈!”