用各種先進的觀測設備捕捉到的光子被用來研究宇宙的基本特性,但是研究越深入,人們就越感到自己的無知。於是,在試圖對宇宙進行更深入的解釋時,科學家們再一次提出了第五元素的概念。
過去,當人們談起宇宙時,總是使用大致的、模棱兩可的表述,但是現在,科學家已經能夠詳細了解宇宙的整體結構和密度。哈勃使用造父變星測量出了星係與地球之間的距離。現在,科學家又開始了對瀕死恒星的研究。恒星內部的核聚變將氫元素消耗殆盡後,恒星便進入了生命的尾聲。恒星會開始膨脹,氣體外殼逐漸消失,最後隻剩下一個致密的核,體積與地球相似,這就是白矮星。有些白矮星會繼續吸引其他天體的物質,當達到臨界點時發生爆炸,形成了1A型超新星。因為這種超新星的爆炸方式是相同的,而且具有極高的亮度,所以能夠用來測量極遠處的星係與地球之間的距離和遠離地球的速率。科學家們正在不斷收集1A型超新星的觀測數據,借此尋找宇宙受引力影響的起點。
當科學家發現一顆1A型超新星,就會對它的紅移水平進行測量。紅移的程度越高,說明越接近宇宙大爆炸的初始階段。科學家們用它與地球之間的距離與它的表麵亮度進行對比,發現這些超新星的實際亮度與理論亮度存在差異,看起來要暗一些,這說明它發出的光是穿過了極遠的距離才到達地球的。通過這些研究,科學家們得出結論,認為宇宙目前的膨脹速度,比宇宙大爆炸發生不久之後的膨脹速度要快。宇宙之所以具有今天這樣大的規模,說明膨脹速率在提高。
我們雖然已經知道宇宙中占絕大多數的是暗能量,但是對這種暗能量還沒有足夠的了解。想要解決這個問題,可能還要求助於愛因斯坦的理論,也就是宇宙常數。愛因斯坦認為,宇宙中不但存在引力,同時還存在斥力。暗能量好比沸騰的水表麵的氣泡,隨機地憑空出現又消失。暗能量似乎能夠從真空中突然出現,引發一些突如其來的能量大爆炸。宇宙本身就起源於這種爆炸,在宇宙誕生一段時間之後,這些隨機產生的爆炸帶來的壓力促使宇宙向外膨脹。宇宙的規模越大,其中的暗能量數量就越大,這就使得宇宙的膨脹速度越來越快。
還有一種理論,試圖用第五元素的概念來解釋暗能量。第五元素雖然十分接近於真空,但是隨著時間的推移,這種元素會發生變化。關於暗能量的理論還有很多,其中的一種理論將暗能量與暗物質歸結到一起,提出了暗流體的概念。這一理論在極大程度上改變了引力的作用機製。另一種理論認為,暗能量雖然現在的表現形式為斥力,但是可能會在未來轉變為引力。到那時,宇宙會在這種引力作用下停止膨脹,並且開始向內收縮,最終坍塌。宇宙中的所有物質將會擠成一團,縮小到和質子一樣大。
用各種先進的觀測設備捕捉到的光子被用來研究宇宙的基本特性,但是研究越深入,人們就越感到自己的無知。於是,在試圖對宇宙進行更深入的解釋時,科學家們再一次提出了第五元素的概念。
過去,當人們談起宇宙時,總是使用大致的、模棱兩可的表述,但是現在,科學家已經能夠詳細了解宇宙的整體結構和密度。哈勃使用造父變星測量出了星係與地球之間的距離。現在,科學家又開始了對瀕死恒星的研究。恒星內部的核聚變將氫元素消耗殆盡後,恒星便進入了生命的尾聲。恒星會開始膨脹,氣體外殼逐漸消失,最後隻剩下一個致密的核,體積與地球相似,這就是白矮星。有些白矮星會繼續吸引其他天體的物質,當達到臨界點時發生爆炸,形成了1A型超新星。因為這種超新星的爆炸方式是相同的,而且具有極高的亮度,所以能夠用來測量極遠處的星係與地球之間的距離和遠離地球的速率。科學家們正在不斷收集1A型超新星的觀測數據,借此尋找宇宙受引力影響的起點。
當科學家發現一顆1A型超新星,就會對它的紅移水平進行測量。紅移的程度越高,說明越接近宇宙大爆炸的初始階段。科學家們用它與地球之間的距離與它的表麵亮度進行對比,發現這些超新星的實際亮度與理論亮度存在差異,看起來要暗一些,這說明它發出的光是穿過了極遠的距離才到達地球的。通過這些研究,科學家們得出結論,認為宇宙目前的膨脹速度,比宇宙大爆炸發生不久之後的膨脹速度要快。宇宙之所以具有今天這樣大的規模,說明膨脹速率在提高。
我們雖然已經知道宇宙中占絕大多數的是暗能量,但是對這種暗能量還沒有足夠的了解。想要解決這個問題,可能還要求助於愛因斯坦的理論,也就是宇宙常數。愛因斯坦認為,宇宙中不但存在引力,同時還存在斥力。暗能量好比沸騰的水表麵的氣泡,隨機地憑空出現又消失。暗能量似乎能夠從真空中突然出現,引發一些突如其來的能量大爆炸。宇宙本身就起源於這種爆炸,在宇宙誕生一段時間之後,這些隨機產生的爆炸帶來的壓力促使宇宙向外膨脹。宇宙的規模越大,其中的暗能量數量就越大,這就使得宇宙的膨脹速度越來越快。
還有一種理論,試圖用第五元素的概念來解釋暗能量。第五元素雖然十分接近於真空,但是隨著時間的推移,這種元素會發生變化。關於暗能量的理論還有很多,其中的一種理論將暗能量與暗物質歸結到一起,提出了暗流體的概念。這一理論在極大程度上改變了引力的作用機製。另一種理論認為,暗能量雖然現在的表現形式為斥力,但是可能會在未來轉變為引力。到那時,宇宙會在這種引力作用下停止膨脹,並且開始向內收縮,最終坍塌。宇宙中的所有物質將會擠成一團,縮小到和質子一樣大。
還有一些科學家認為,通過對1A型超新星研究得到的紅移結果,並不能作為宇宙正在加速膨脹的證據。這種極大尺度的觀測和計算,可能受到很多不確定因素的影響。從哥白尼創立了日心說,證明地球是圍繞太陽旋轉的一顆普通行星開始,科學家們就認為,人類的生存環境在宇宙中是普通、常見的。所以,科學家們同樣認為,從地球觀察到的宇宙是普適的,在宇宙的其他地方能夠看到的現象,與我們能夠看到的一樣。根據這個理念,我們對宇宙的結構做出了推斷。因為觀測到了遙遠空間射向地球的光的溫度均勻,結合宇宙的膨脹現象,我們就推斷宇宙的膨脹是均勻的。這一理論通過觀察到的均勻分布的星係和形體團得到了進一步證明。但是是否存在一種可能,那就是盡管人類已經觀測到了相當大的宇宙空間,但是從宇宙的尺度上來說,這些隻是極小的一部分呢?好比一隻昆蟲在平原上極目遠眺,所見之處盡是平坦的土地,但是它並不知道,其他地方還有海洋和高山。