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宇宙結構的結構分析

科學家們還沒有弄清楚宇宙的結構是什麽。壹般的解釋大多是從物理學的角度分析的。

如果從化學角度分析,會發現壹個很有意思的現象。我們不希望從現有的知識中展開,換壹種思維方式來重新解釋宇宙的結構。

微觀上,我們知道物質最基本的粒子是分子,分子是由不同元素的原子組成的。例如,壹個水分子由兩個氫原子和壹個氧原子組成。原子是由原子核和圍繞原子核高速旋轉的電子組成的。原子核由質子和中子組成...質子和中子可以再分為誇克。無數分子合在壹起就是我們肉眼能看到的物質。物質中有生命,我們稱之為生物組織...不管它的結構是什麽,它都是由原子和分子組成的。壹個生命體(比如壹個細胞)包含許多不同的物質,這些物質的成分包含不同的原子。自然界中千千數千種物質的結構是這樣的。從宏觀的角度來看,太陽系是由壹個巨大的發光發熱的核反應堆和幾個圍繞太陽旋轉的行星組成的。太陽系中的行星都繞著太陽轉。不難發現這種結構和原子的結構是多麽的相似!銀河系的結構就像我們知道的其他物質壹樣。如果從更大的角度來看,說它是壹種巨型物質的分子或組織細胞不準確嗎?

於是我們大膽設想,宇宙可能是壹個龐大的生命,而我們的星球,甚至太陽系,甚至銀河系,只是這個龐大生命中的壹個組織或者壹個細胞中的壹個基本元素,就像物質中的壹個原子壹樣。

人體內的組織細胞從壹出生就已經確定了自己的位置,比如肝細胞。用自身的能量從肝臟轉移到心臟是不可能的,因為它從來沒有這個能力,但作為醫生-人類,把身體的某個部位轉移到另壹個位置,排除生命體征本身,幾乎是輕而易舉的事情。因為與人體相比,肝細胞在質量、大小、能量等方面都是無法比擬的,只能呆在自己應該呆的地方。如果站在人類的角度看細胞,就相當於我們人類與幾千萬光年之外的地方相比,遙不可及。

然而,到目前為止,我們還無法知道宇宙到底有多大。科學家的解釋可能是合理的。他們說宇宙仍在膨脹...這或許證明了宇宙這個龐大的生命體,在其青年時期仍在不斷成長和發展。

與愛因斯坦的相對論並不矛盾。與這個龐大的生命體相比,我們的星球實在太小,不能認為是壹個原子,太陽系只是這個生命體中的壹個小細胞。所以我們無論如何也不可能看到它的邊緣,就像那個肝細胞永遠不會“看到”我們皮膚外面的空間壹樣。

或許,這個龐大的生命不僅僅是壹個個體,它只是眾多生命形式中的壹種,我們甚至無法想象更多。這是我們宇宙的啟蒙...從原子結構到分子組成再到物質結構。

那麽,我們如何解釋宇宙中的黑洞呢?假設宇宙中的黑洞就像我們人體中的血管。想象壹下,如果壹個細胞或者壹個微小的分子曾經掉進血管裏會發生什麽?這個時候,這個細胞或者組織根本控制不了自己。對它來說,這個速度和我們想象的光速壹樣不可能。

像白矮星和中子星壹樣,黑洞很可能是由恒星演化而來的。

當恒星老化時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),中心產生的能量也快用完了。這樣,它就不再有足夠的強度來承受外殼的巨大重量。因此,在外殼的沈重壓力下,核心開始坍塌,直到最後形成壹個小而致密的恒星,它能夠再次平衡壓力。

質量較小的恒星主要演化成白矮星,質量較大的恒星可能形成中子星。根據科學家的計算,中子星的總質量不可能大於太陽質量的三倍。如果超過這個值,就沒有與自身引力抗衡的力,就會導致另壹次大坍縮。

這壹次,根據科學家的猜測,物質將無情地向中心點前進,直到它變成壹個小體積,並趨於非常致密。而當它的半徑收縮到壹定程度時(壹定要小於史瓦西半徑),正如我們上面提到的,巨大的引力使得連光都無法射出來,從而切斷了恒星與外界的壹切聯系——壹個“黑洞”誕生了。

除了恒星的盡頭可能產生黑洞,還有壹種特殊的黑洞——量子黑洞。這種黑洞很特殊,它的史瓦西半徑很小,可以達到負二十乘以十的平方,比壹個原子還小。與普通黑洞不同的是,它不是由大質量恒星坍縮形成的,而是由原子坍縮形成的,所以創造量子黑洞的條件只有壹個——宇宙大爆炸。在宇宙早期,巨大的溫度和壓力將單個原子或原子團壓縮成許多量子黑洞。這種黑洞幾乎不可能被觀測或發現,它只存在於理論上。

古代理論

把宇宙作為壹個整體,討論我們所處的地球的位置,也就是天地關系,這就叫宇宙結構論。中國古代有所謂六天論:遮天、濁天、宣夜、回春、固天、定天。主要有三種:蓋田、渾田和葉璇。田昕基本屬於遮天體系,天穹是遮天理論的翻版,安田是宣告黑夜的發展。

殷末周初出現了蓋天說。主要思想是天空在上,地球在下,天空是壹個半球形的罩子。南北朝鮮卑歌者胡的《天如穹窿,四野籠蓋》壹詩,是對遮天理論的形象化闡釋。有兩種* * *。第壹種理論是天是圓的,地方是圓的。《晉書·田文誌》曰:“周謝佳雲:‘天如蓋,地如棋。’“在方形的地球上,戰國時期的陰陽家鄒衍解釋說,世界上有九個國家,中國是其中之壹,叫做赤縣神州,每個國家周圍都是壹片稗子海。除了九州,還有壹片大海環繞的大海,壹直與下垂的天空相連。穹頂狀的天空有壹個極點(實際上是地球自轉軸正對的點),天空像輪子壹樣圍繞這個“極點”旋轉。天空是圓的地方最大的缺陷就是半球形的天空比不上方形的地球。強行修改為:天空不與大地相連,而是像壹把大傘壹樣高懸在大地之上,用繩子系住它的樞鈕,周圍有八根柱子。天空像壹個頂部有圓拱的亭子。《列子唐雯》文中提到* * *工撞倒了山,山是八擎天柱之壹,於是女媧出來煉石補天。天地理論提出的宇宙模型只是基於感性的觀察,增加了很多規定。但它在我國歷史上影響廣泛,符合儒家“天高於地”的說教,在封建王朝的天地理論體系中占有正統地位。比如北京的天壇是圓的;地壇是方的。這是壹個圓形地方的象征性模型。

第二種遮天之說,把方土改成拱來示地,也就是晉書裏的。田文誌,正所謂“天蓋帽子,地法蓋盤子”第二種遮天理論已經有了拱形地球的思想,為以後認識球形地球奠定了基礎。甚至它仍然不能解釋天體的運動,比如太陽的升降,月亮的盈虧。

亨廷頓理論認為,地球是球形的,周圍包裹著球形穹頂,地球漂浮在天空的水面上。漢代天文學家張衡在《渾天儀筆記》中說:“渾天儀如雞,天體圓如彈丸,地黃如雞,獨居天上,有大有小。天上有水,地上裹著天,殼裏裹著黃。天地袖手旁觀氣而浮於水。天轉如輪轂,無理應付。其形渾,故拙。”渾天說始於戰國時期,戰國人沈導、惠施都提出了球形地球的思想。關於球形地球如何懸在空中,最早的渾天說認為天球充滿了水,地球浮在水面上。半邊天在地上,半邊天在地下。太陽、月亮和星星附著在天球殼上,隨日、周日旋轉。後來,壹些稀裏糊塗的理論家反對地球漂浮在水面上的觀點。明代黃章在《編書·天地通論》中說:“隋書”是指太陽入水,這也是壹個錯誤。水是從地上走的,不是從地下走的,地面四面都是天,怎麽會有水呢?說水浮於天,載於地,尤其荒謬。"

隨著元氣說的發展,渾天說轉變為地氣浮說,類似於氣天說。宋代張載在《鄭蒙沈二篇》中說“地在空中”。渾天論無疑比蓋天論進步得多。渾天理論完全符合球面天文學的基本出發點,完全可以滿足觀測天文學的要求。但是,作為壹種宇宙結構理論,亨廷頓理論並不符合事實。天球的概念完全是想象出來的。

葉璇說“天空”沒有固定的穹頂,而只是壹個無限的氣體,太陽、月亮和星星在其中漂浮和遊動。關於葉璇理論的命名,清代鄒說:“宣老夜半,為何要談田家的葉璇?”葉璇之所以得名,是因為觀察星星經常要持續到午夜。葉璇理論的歷史淵源可以追溯到戰國時期的《莊子》。《莊子逍遙遊》:“天為灰,其正色為邪?它遠離所有的極端邪惡?”我通過提問表達了對宇宙的無限猜測。葉璇自然觀的基礎是生命力理論。對戰國時期宇宙的無限猜測。葉璇自然觀的基礎是生命力理論。戰國時期道教的宋陰派把宇宙萬物的起源歸結於“氣”。這個氣可以是日月星辰,可以是山川草木。在這方面,葉璇說,已經取得了重大進展。三國時期葉璇理論學者楊全在《物論》中說:“田夫生機勃勃,除此之外,別無他物。””他進壹步論證說:“丈夫是有形的,天空是不完整的。比如灰是灰色的,煙在上面,灰在下面。"

葉璇理論的進壹步發展涉及到天體的物理性質。據列子田瑞說,壹個齊國人聽說天上飄著日月星辰,就“愁天地塌,無所寄,廢寢忘食”這就是杞人憂天這個成語故事的由來。勸杞人憂天的人還提出,不僅天空充滿了氣體,太陽、月亮、星星也是氣體,只是發光的氣體。後來,葉璇理論的學者進壹步提出,地球會壞,世界也會壞,但不必擔心。就其宇宙結構理論而言,葉璇理論確實達到了更高的水平,它提出了壹種簡單的無限宇宙觀。然而,從觀測天文學的角度來看,葉璇的理論沒有渾天的理論有價值。亨廷頓理論可以近似地解釋太陽和月亮的運動,而葉璇理論只能指出它們的區別,而沒有討論它們的規律性。在修訂歷法時,渾天說具有重要的現實意義,而葉璇說僅具有理論意義。但是,在人類認識宇宙的歷史上,宣告黑夜的理論無疑應該具有重要的意義。2006-05-24新浪科技訊俄羅斯滾動新聞網5月23日報道,根據《新科學家》雜誌的文章,兩個不同的科研團隊同時繪制出了最完整的三維宇宙地圖。來自加拿大不列顛哥倫比亞大學的研究小組在其宇宙地圖中展示了超過100萬個星系,其中最遠的距離地球50億光年。在另壹張圖片中,來自美國普林斯頓大學的天文學家展示了大約60萬個星系。

在繪制這兩張宇宙地圖的過程中,科學家們使用了Si Sloan數字巡天項目獲得的觀測數據。然而,為了繪制更精確的三維地圖,科學家需要知道地圖中每個天體與地球之間的距離。光譜分析是測量地球與遙遠天體距離的方法之壹。當然,對圖片中的所有星系進行光譜分析是壹項繁重的勞動和極其昂貴的任務。

在研究星系在宇宙中的分布時,研究人員還得出結論,在浩瀚的宇宙空間中,仍然存在許多延伸超過十億光年的巨大天體結構。此前,天文學家對宇宙微波背景輻射的研究也曾得出類似結論。這個結果再次證明,宇宙的絕大部分是由隱藏物質和暗能量組成的,人們平時能觀測到的普通物質只占宇宙物質總量的很小比例。

宇宙未來

根據現代宇宙學中最有影響力的大爆炸理論,我們的宇宙是由大約6543.8+05億年前的壹次非常小的點爆炸產生的,目前宇宙仍在膨脹。這個理論已經被大量的天文觀測所證實。

這個理論認為,在宇宙誕生的早期,溫度非常高。隨著宇宙的膨脹,溫度開始降低,產生了中子、質子和電子。此後,這些基本粒子形成了各種元素,這些粒子相互吸引融合,形成越來越大的團塊,逐漸演化成星系、恒星和行星,個別天體上出現了生命現象,最終誕生了能夠理解宇宙的人類。

關於宇宙的結構和未來,這個理論認為,如果宇宙的總質量大於某個臨界質量,那麽宇宙的結構就是球形的,在引力的作用下總有壹天會收縮;如果宇宙的總質量小於臨界質量,那麽宇宙的結構就是馬鞍形的,宇宙內部的引力無法抵消宇宙的膨脹速度,使宇宙不斷膨脹;如果宇宙的總質量正好等於臨界質量,那麽宇宙的結構就是扁平的,宇宙會像現在這樣繼續膨脹。

宇宙的結構其實就是時空的結構,壹般人很難想象。但是,科學家提出了壹個衡量宇宙結構的標準:如果兩條平行的光束越來越近,那麽宇宙的結構就是球形的;如果兩條平行的光束越來越遠,那麽宇宙的結構就是馬鞍形的;如果兩條平行的光束壹直平行,那麽宇宙的結構就是扁平的。扁平宇宙的結構可以用歐幾裏德幾何來解釋。

宇宙的結構是扁平的這壹結論是由參與“河外毫米波輻射與地球物理氣球觀測項目”的多國科學家得出的。這個項目的目的是研究宇宙背景輻射的細節。1998年底,科學家們在氦氣球頂部放置了壹些射電望遠鏡,他們隨著氦氣球上升到離地面約40公裏的高度,在那裏對特定宇宙進行了11天的觀測,獲得了迄今為止最詳細的關於宇宙早期輻射的數據。

科學家經過研究發現,在大尺度上,宇宙發出的初始光並沒有彎曲,這意味著原來的兩條平行光束壹直保持平行,這意味著宇宙的結構是扁平的,這意味著宇宙的總質量剛好等於臨界質量,宇宙會像現在這樣繼續膨脹。

早在1965年,科學家就已經探測到均勻分布在太空中的宇宙背景輻射,其溫度為零下270攝氏度。根據大爆炸理論,這種輻射就是大爆炸後的“余燼”。從這些“余燼”中,科學家可以推測大爆炸的早期。1991年,美國宇宙背景探測衛星發現宇宙背景輻射中存在微小的溫度波動,就像“余燼”中閃爍的微弱“火”,這表明當時宇宙中已經存在密度非常小的物質雲。正是這些雲逐漸收縮形成了後來的星系。“河外毫米波輻射與地球物理氣球觀測項目”就是基於這顆衛星的發現。

此外,分別於1990年4月和19965438年4月進入太空的哈勃望遠鏡、伽馬射線探測器等觀測儀器,也觀測了宇宙的結構和演化,取得了大量成果。這些結果壹致認為宇宙將繼續膨脹。

對宇宙誕生和演化的觀測和研究才剛剛起步,對宇宙結構和未來的推測也只是初步結論。未來幾年,科學家計劃發射兩顆衛星,更精確地觀測宇宙早期輻射。此外,科學家還將采取其他手段觀測宇宙,宇宙誕生和結構的奧秘將被進壹步揭開。