博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

自古以來,我們人類一直都在為探索浩瀚宇宙的“盡頭”的問題而不懈努力著,從上古時代到我們現代時期,人們始終都沒有放棄過對這個問題的探索和追尋,然而從目前我們所已知的整個宇宙中的觀測範圍來看,由各種不同種類與類型的星體所構成的星系團等,其中科學家們如何去探索與測量到那些星體之間的距離,自然而然就成為了我們當代科學家們尋找宇宙“盡頭”的唯一手段了。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現


在現代物理科學上,科學家們長期觀察和觀測宇宙之中的天體時,總會發現到其中的一些宇宙天體的光譜線並不存在於標準的波長位置上;當然,這些宇宙中的天體其自身所有的波長都是逐漸地向紅端的方向上進行加長的,這也就由此表明了光譜線上的波長在發生變化的時候首先會向著紅端的方向進行移動,而這種紅端移動的現象則被科學家們稱之為光譜線紅移。

在科學上,這種紅端移動的現象有時候還是多普勒效應所引起的,當宇宙之中那些遙遠的星際天體或者其他的行星體發生運動的時候,這些宇宙中的天體其自身所發出的那些光和電波的波長就會發生一定程度的變化;當然,這些天體在運動的過程中在向著其他的星體進行運動時,兩顆星體之間的距離就會不斷地發生各個階段上的變化,其中兩顆星體之間的電波波長也會跟著發生各種變化,由此這也讓我們發現了,遙遠的宇宙天體其自身所釋放出來的譜線紅移的現象,表明了它正在遠離著我們朝向宇宙的更深處方向飛去。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現


假如在廣袤的宇宙之中,我們可以用亮度來表示天體的紅移現象,那麼正在發生紅移的這顆天體,其所發出的光與電波經過漫漫的宇宙空間出現在我們地球上空時,這些電波的波長就會變得比原來剛被釋放出來的波長還要長上許多倍;例如,在宇宙空間裡所有發生紅移的天體當中,其中氫原子所發出的波長大約為1200多埃的紫外線波,但是在我們的地球上,科學家們目前所觀測到的宇宙波長卻是6000多埃的紅光光線波,因而這種紅光光線便就變成了我們人類可以用肉眼進行觀察到的可見光波了。

根據現代物理學上多普勒效應的原理,科學家們認為宇宙中的天體其自身運行的速度越大,紅移的移動現象也就會越大;同樣的科學家們還以此為根據來進行判斷出那顆天體加速離去我們的速度數值。因此科學家們便通過光譜分析的方法來分析了遙遠宇宙中那顆天體的星光亮度,直接的探測到了這顆星球的表面上所釋放出來的氫、氧、碳的原子物質,並且還發現了星體上所發出了一系列經過紅移移動之後的波長範圍。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

宇宙中的未知星體


由這些天體所產生得紅移現象可知,科學家們可以對這些星體計算出來符合特定的紅移波長現象,以及這些星體自身所發生的紅移的規模與光的亮度等等。當然,如果科學家們按照多普勒效應來分析這些問題的話,那這就意味著宇宙之中的天體紅移現象,已經足夠證明了我們的宇宙始終都是在作著膨脹的運動;同時,也意味著愛因斯坦的廣義相對論中的引力場方程式,所提到過有關“膨脹的宇宙”學理論也是一個正確的觀點,因此紅移的現象與宇宙的膨脹也就形成了我們現代物理學上“宇宙膨脹論”的核心觀點。

在現代時期的物理科學界上,還有一些科學家們同時也提到了有關宇宙膨脹方面的科學觀點,例如”穩恆態宇宙論“等等;當然,這些科學家所提出來的宇宙科學觀點,在大體上也大都支持和主張了宇宙膨脹的學說觀點。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

膨脹的宇宙


從科學家們把紅移的活動現象轉換成為一種可供測算宇宙星體之間的距離方法後,以此來求得宇宙中的那些天體與我們地球之間的距離上,所產生的各種距離上不同的變化;因此科學家們通過這種測算的方法就已經決定了宇宙膨脹方向上的基本形態,因而他們還從對宇宙的長期觀測中,求得出的哈勃常數來表示現有的宇宙膨脹速度,當然這也是可以用物理學上“減速參量”的算法來得出我們宇宙真正的膨脹減速率。

假如按照先前科學家們所得出的宇宙大爆炸之後,就開始發生了急速膨脹的宇宙形態,那麼他們所假定出來的哈勃常數將會產生大約50公里每秒的巨大差距,因而也是在這個100萬秒的時間內,以1秒鐘大約為3.26光年的時間來看,科學家們以此便計算出了我們整個宇宙的真實年齡,同時從我們的地球到宇宙大爆炸的“盡頭”算起,理論上來說應該也是130多億光年的極限距離。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

宇宙大爆炸


但是,科學界上絕大多數的科學家們認為,目前我們人類已知的宇宙“盡頭”,實際上就是距離我們地球117億光年以前的某顆未知的宇宙天體而已。

早在上個世紀80年代後期,美國的一位約翰斯·霍普金斯大學錢伯斯教授,與另外一位宇宙望遠鏡科學研究所的喬治·麥裡博士曾共同發現了一顆遙遠的未知星體,這顆未知的天體後來被科學家們正式編號為4G41.17號星球;隨後,他們兩個人的共同發現緊接著又被美國基特山頂國立天文臺的專家們,進行了各種詳細的搜索攝影以及一系列的光譜掃描和觀測驗證等等。

當然,科學家們是通過了對這顆行星上的氫原子與碳原子所釋放出來的光譜而得出來的一系列驗證結果,這表明了該星球是距離我們地球大約117億光年以外的某個未知的空間環境。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現


眾所周知,在廣袤的宇宙中光和電波是以每秒大約30萬公里的速度進行傳播的,然而這顆距離我們地球117億光年以外的星球,其自身所發出的光和電波都是歷經了117億年的漫長歲月,才最終到達了我們的地球上空;因此,我們目前所看到的這顆117億光年以前的星球,其實也就是某個遙遠的宇宙世界中,早已經過去了117億年之後的未知天體。

總而言之,人類為了能夠尋找到宇宙的最終“盡頭”,曾為此在這個目標上進行了不懈地探索和研究,力求通過我們人類自身有限的資源來去尋找到宇宙中更遠的核心地帶。當然在此之前,錢伯斯教授就曾通過他長期的觀測提出過一個觀點,那就是他認為我們的宇宙早在誕生後的13億年的時間裡,就已經形成了一系列最初的星系團。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

所以,他認為在這個宇宙中有一個被科學家們廣泛稱之為“黑暗物質”的粒子,曾在浩瀚的宇宙空間中廣泛的分佈開來,而這些所謂的“黑暗物質”的粒子,便因此而充滿了我們整個宇宙世界的絕大部分空間中,因而這些廣泛分佈的質子與中子等等重子元素則被科學家們普遍稱之為基本粒子。

當然,這種“黑暗物質”的粒子從一開始聚合在一起的時候,就已經從一個密度非常高的位置上凝縮在一起成為一座質量規模非常巨大的星系;因而錢伯斯教授這才會以此認為我們的宇宙在其誕生了13億年之後,才最終擁有了宇宙中最早期的一系列星系團。

不過,現代時期我們的科學家們為了能夠尋找到宇宙中更為遙遠的星系天體,他們便為此又建立起了一些直徑大約為4米的大型地面天文望遠鏡,因而緊接著他們又繼續開發出了很多用於探索宇宙空間的紅外線攝像機與電荷耦合器件的攝像機等等,以這些先進尖端的科學儀器設備為基礎,來對我們的宇宙世界進行下一步更多更好的探索和研究。

博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

因此,科學家們的這些研究活動為我們人類後來發現更多新的、距離我們地球更為遙遠的星系天體提供了更多的可行性;如果在未來科學家們通過這些儀器設備發現到距離我們地球大約125億光年以外的星系時,那麼我們就可以以此來證明,那些星體的存在是宇宙發生大爆炸誕生之後的5億年的時間裡就已經開始形成了。

但是,科學家們通過各種不懈的努力探索後,經過了半個多世紀的研究觀測,一直到現代時期卻依然無法尋找到宇宙中比120億年以前更早形成的星系天體了;因此當代的科學家們便認為,這也許是宇宙誕生10億年以後,廣泛分佈在宇宙空間中的“宇宙塵埃”物質,影響到了人類直接觀測宇宙中的那些早已經形成和誕生後的星系團。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

宇宙塵埃物質


隨著後世的科學家們的不斷努力,到了現代時期,由於新的科學儀器設備不斷的湧現,使得我們人類能夠直接的觀測到要比4G41.17號的行星更為遙遠的宇宙天體;當然,從精確地測算出更為遙遠的行星天體之間的距離也因此有了更多的可能;因而這又為我們人類現代時期瞭解到更為遙遠的宇宙中,那些未知的天體形成的整個過程創造了更加優越的條件,同時這也使得我們的科學家們能夠更加準確的推算出現在宇宙的真實年齡。

或許,我們人類只有通過不斷地發展和製造出更加先進尖端的科學儀器,才能夠使得我們人類在未來能夠尋找到宇宙世界的最終“盡頭”吧。

在我們現代的宇宙物理科學上,還有一個更為重要的問題就是加速膨脹的宇宙究竟會給我們人類帶來什麼樣的影響?這樣的一個終極問題是不是意味著我們的宇宙中那些數以千萬億計的星系等,將會在未來的時間裡一個又一個的從我們人類的視野中陸續的消失了呢?


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

宇宙大爆炸後的餘暉


答案其實很簡單,不單單是整個宇宙中的星系在加速的遠離我們而去,就連宇宙之中的其他恆星星體等也在同樣的面臨著這樣一個相同的命運,因而在未來這其中也就只有很少的一部分恆星星體,以超新星的形式而最終終結了自己的生命;最後,在茫茫的宇宙中某個角落裡留下了這顆星體爆發後的餘暉與塵埃,最終形成了一顆超大質量的黑洞星體等。

在現代時期,我們的科學家們對宇宙中所有發生過的未知現象,都持有一種相對保守的思想成分,他們認為宇宙中的那些所謂的暗能量、暗物質以及未知的宇宙事件的發生,都必經要經過嚴格的考證與論證後,其每個未知事件的結果才能夠真正的被絕大多數的科學家們所接受和認可。

因而科學家們最終是想要通過這些已經被論證出來的結果,來作出宇宙科學方面上所發生的各種未知的事件合理的解釋,即所有的科學家們都會認為愛因斯坦式的“宇宙常數”是宇宙中暗能量物質的主要來源,因此這也就從本質上產生了一個性質完全不同的結論,一種是可以改變運動方向而最終使得宇宙中的引力場獲得了更加強大的力場環境。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

萬有引力


上個世紀,美國宇航局發射了一顆對宇宙微波背景輻射專門探索和研究觀測的衛星系統,以展開我們人類歷史上最大規模和最大精密的宇宙背景輻射的觀測研究活動;因而,美國的航空航天局同時也相應的部署了一些專門用於觀測宇宙超新星的地面天文望遠鏡,這樣一來科學家們就可以從地球的表面與高空中的探測氣球上,使用這些更加尖端的科研觀測儀器與太空中的衛星一道,來展開對宇宙微波背景輻射的空間環境進行更加精確的探索和研究。

當然,科學家們早已經將我們的宇宙作為一個整體來進行的一個主要的科研方向,因而現代時期的宇宙科學對我們生活在地球上的人類而言,還是一門比較新鮮的科學學科;就是在這樣的一門博大精深的學科領域中,我們人類對於宇宙的未來發展問題卻依然還是知之甚少。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

宇宙學


到目前為止,我們的科學家們至少在近幾百年的時間裡,已經發現了一些可以揭開宇宙未來命運的最終線索,而這些關乎宇宙未來的線索之中,有些線索可以給我們的人類在未來時期帶來一些新的希望,而另外一些的線索則卻只能給我們人類帶來一定的錯誤發展方向。

現代的宇宙物理科學上,科學家們認為我們的宇宙目前這種適應生命存在與發展繁衍的環境狀態至少還可以繼續維持1000億年左右;這種穩定的宇宙環境也就相當於我們整個地球歷史時期的20倍,同時也相當於遠古時代現代智人人類的歷史時期500萬倍左右。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

遠古人類


當然,對於這種觀點我們也可以這樣認為,宇宙中的一切並不是沒有什麼任何的東西都是可以永遠存在的;而且我們所處的這個宇宙在億萬年的歷史之後也並不會直接消失,但是隨著時間的不斷推進,未來的宇宙空間環境將會變得更加難以生存,因而未來的宇宙空間世界將會使得適合任何有機物質生命體的存在和生存受到極端的影響。

從上個世紀1929年天文學家埃德溫·哈勃先生髮現了宇宙正在膨脹的現象之外,歷史上最為著名經典的“宇宙大爆炸”的科學理論,歷經了現代時期幾十年以來的不斷修改和完善,使得科學家們根據這一科學理論而最終得出了我們的宇宙終極命運,將會取決於未來宇宙中兩種正反力量之間的循回結果。

根據“宇宙大爆炸”的科學理論觀點,科學家們認為宇宙中有一種力量會使得宇宙空間本身產生一個持續性的膨脹結果,在過去的100多億年的宇宙歷史長河中,宇宙空間自身的快速擴張已經使得整個宇宙的空間中,各個星系團之間的空間距離被不斷被拉開拉大;而宇宙中的另一股力量卻使得這些宇宙中的星系團,以及包括宇宙中所有的物質個體之間發生了相互運動的萬有引力環境,因而這種引力的環境就好像是一臺汽車的制動器一般,使我們的這個宇宙產生的急速膨脹與擴張的速度逐漸地減慢了下來。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

萬有引力


如果在我們現在的宇宙中,萬有引力使得宇宙的擴張最終停止了下來,那麼我們的這個宇宙在未來將會發生一個收縮的現象,直到最後又會演變成為一個類似奇點物質的原始宇宙球體,就如同130多億年前宇宙誕生之初其所發生的大爆炸之前的情形及其相似。

然而,整個宇宙的最終命運如果就像是一場無限密度的烈火一樣,熔化掉了整個宇宙中的一切,那麼在這種環境下我們的星球甚至連亞原子與粒子上的物質都很難以逃脫掉任何被引力吞噬的厄運;但是除此之外我們還要從另一個方面上去思考,那就是整個宇宙空間要是以極低溫的寒冷與無邊無際的黑暗而進行終結的話,那麼我們整個宇宙之中各種形態的有機生命體也會因此只有極少數的一部分能夠倖存下來。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現


不過,按照以上的觀點可知,我們人類的最終命運依然還是無法做出直接的確定,主要的原因是我們人類道目前為止還無法判斷出整個宇宙運動的基本結構形式;在現代時期裡,地球上絕大多數天文學家們,其長期觀測的研究結論都普遍性的支持宇宙會發生收縮運動的這樣一個結果,但是對於這個結果而言,科學界上其他的一些科學家們則認為這個觀點依然還存在著許多的不確定性因素。

其中不確定性之一的一個問題就是,當代的科學家們都異常頭痛的“暗物質”方面的問題,這個問題通過當代科學家們對宇宙星系體的運行方式上所進行的長期研究發現後,最終才得知到那些宇宙中的星系體,自身的內部所隱含著一股規模非常巨大的內部引力環境,這個研究發現就已經足以說明了我們人類所看到的恆星與星雲塵埃的物質,僅僅只是佔有了整個宇宙空間物質總量的1%~10%的規模。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現


當然,宇宙中還有其他的一些物質是不可見的,這些不可見的物質其本身並不會直接的產生光和熱;到了我們現代時期目前為止,我們人類對於那些宇宙之中的暗物質究竟到底是個什麼物質依然還是十分的不解。

除此之外,科學家們對什麼是“暗物質”的問題,還有一種解釋就是這種暗物質的元素,主要是由宇宙當中的弱相互作用大質量的粒子物質所構成的;然而在絕大多數的科學家們看來,暗物質上的有關大質量粒子物質成分,他們可以直接的運用上數學的方法來對暗物質的成分進行各種詳細的研究和測算;當然,我們人類迄今以來所能看到的宇宙中一切的物質基礎,包括科學家們對我們整個宇宙的未來所進行相關研究與觀測的活動,說明了這些並不是人類開展宇宙科學的唯一一個研究方向。


博大精深的宇宙科學,依然還有著很多的未知領域等待著我們去發現

暗物質


這個結果就好像是我們的城市小區裡,對那些擁有各種廣場舞愛好的人們所進行的一次調查研究的性質一樣,根據最後所調查出來的結果來對整個小區裡愛好跳舞的人們進行劃分和統計,其統計出來的結果卻不具有任何可供論證與可行性的價值是同樣的一個道理。


分享到:


相關文章: