正文 第二章 不斷進化的新生宇宙(3 / 3)

還有另一類暗物質,它的構成成分是一些帶中性的有靜止質量的穩定粒子。這類粒子組成的星體或星際物質,不會放出或吸收電磁信號。這類暗物質可以稱為非重子物質的暗物質。

距離我們約有20億光年遠。上圖右半方的影像,是哈勃太空望遠鏡所拍攝的假色照片,而相對應的左半方影像,是由錢卓拉X射線觀測站所拍攝的X射線影像。雖然哈勃望遠鏡的影像中,可以看到數量眾多的星係,但在X射線影像裏,這些星係的蹤影卻無處可尋,隻見到一團溫度有數百萬度,而且會輻射出X射線的熾熱星係團雲氣。除了表麵上的差異外,這些觀測其實還含有更重大的謎團呢。因為右方影像中星係的總質量加上左方雲氣的質量,它們所產生的重力,並不足以讓這團熾熱雲氣乖乖地留在星係團之內。事實上再怎麼細算,這些質量隻有“必要質量”的百分之十三而已!在右方哈伯望遠鏡的深場影像裏,重力透鏡效應影像也指出造成這些幻像所需要的質量,大於哈勃望遠鏡和錢卓拉觀測站所直接看到的。天文學家認為,星係團內大部分的物質,是連這些靈敏的太空望遠鏡也看不到的“暗物質”。

1930年初,瑞士天文學家茲威基發表了一個驚人結果:在星係團中,看得見的星係隻占總質量的1/300以下,而99%以上的質量是看不見的。不過,茲威基的結果許多人並不相信。直到1978年才出現第一個令人信服的證據,這就是測量物體圍繞星係轉動的速度。我們知道,根據人造衛星運行的速度和高度,就可以測出地球的總質量。根據地球繞太陽運行的速度和地球與太陽的距離,就可以測出太陽的總質量。同理,根據物體(星體或氣團)圍繞星係運行的速度和該物體距星係中心的距離,就可以估算出星係範圍內的總質量。這樣計算的結果發現,星係的總質量遠大於星係中可見星體的質量總和。結論似乎隻能是:星係裏必有看不見的暗物質。那麼,暗物質有多少呢?根據推算,暗物質占宇宙物質總量的20—30%才合適。

天文學的觀測表明,宇宙中有大量的暗物質,特別是存在大量的非重子物質的暗物質。據天文學觀測估計,宇宙的總質量中,重子物質約占2%,也就是說,宇宙中可觀測到的各種星際物質、星體、恒星、星團、星雲、類星體、星係等的總和隻占宇宙總質量的2%,98%的物質還沒有被直接觀測到。在宇宙中非重子物質的暗物質當中,冷暗物質約占70%,熱暗物質約占30%。

根據最新的估計,可視宇宙--即我們可以看到的所有的東西:星係,恒星,行星等--僅占宇宙中能量的4%,另有23%是以暗物質的形式存在。而剩餘的73%要歸於所謂的“暗能量”。

直到宇宙史上的這個階段--大爆炸後約70億年時,在引力的影響下膨脹變慢了。引力是唯一能在天文距離上造成顯著差別的力,而且這是一種將物質拉到一起的吸引力。我們或許可以預料,引力的強度將決定宇宙的終極命運。

在我們討論的這個時代,宇宙在膨脹。而且直到今天它仍在膨脹。但是這個膨脹會永遠持續下去嗎?還是說在至少800億年後星係會掉轉頭來再次衝到一起形成一次大坍塌?所有這些都取決於宇宙中物質的平均密度,用希臘字母表示。如果大於1,引力占據上風,在時間終結之時會有一次大坍塌;如果等於1,那麼膨脹會逐漸減慢但永遠不會完全停止,這被稱為一個平坦的宇宙。如果低於這個臨界值,膨脹將變慢,但將一直持續下去。在討論暴脹時說過,我們掌握的證據似乎說明宇宙是平坦的。但是對一種特殊類型的超新星:Ia型超新星的觀測提醒我們,事情可能複雜得多。

讓我們通過這些超新星回顧一下位於大爆炸和今天的中間點的關鍵時代。為什麼這種類型的爆炸如此特別?因為這些爆炸的極大光度即內稟亮度都是相同的,所以可以作為標準燭光使用,讓我們能夠測量距離。我們將超新星爆炸時在天空中的視亮度和它的內稟亮度相比較,其差值就表示距離有多遠。看起來更亮的超新星一定是距離我們更近。

為什麼這些超新星都具有相同的內稟亮度?據認為這類超新星產生於一顆普通恒星的白矮星伴星的徹底毀滅。較小而致密的矮星從它的較大的夥伴那裏吸積了過多的物質,最終它自身變得不穩定。這顆矮星在一次巨大的熱核爆炸中把自己炸成了碎片。由於這種爆炸總是發生在同樣的臨界質量下,爆炸的光度在每種情況下都是一樣的。

我們有兩種方法計算包含超新星的星係的距離:通過譜線的紅移和超新星的峰值光度。但在什麼地方出了問題,使得超新星看上去比它們本應具有的亮度要暗,所以似乎比預計的遙遠。這也正是天文學家們期待的最後一件事情。隻有一種可能的解釋,現在宇宙膨脹的速度一定比以前要快。宇宙的膨脹正在加速而非減速,這種使宇宙膨脹加速的能量我們稱之為暗能量。

10.宇宙中的第五種力

這是怎麼回事?在整個物理學史上,有四種力被認為是足以解釋物質之間的所有可能的相互作用:電磁力(造成異性電荷之間的吸引力)、強核力(將原子核約束在一起)、弱核力(造成放射性衰變)和引力(在整個宇宙範圍內起作用的吸引力)。引力是四種力中最弱的,但在天文學家們關心的領域裏它是最重要的。因為這是唯一在很遠的距離上仍起作用的力(雖然電磁力也能產生長程作用,但因為物質平均起來是電中性的,所以這種力被抵消了)。而一個加速中的宇宙需要一種先前未曾顯示出效應的第五種力。

對於起這種作用的力已經有了許多理論性的假設,基本上大多數都是才一提出即遭拋棄。它把我們帶入了奇異的真空力和虛粒子的世界。我們自然而然地把真空想象成不存在任何物質的地方,但是量子物理學告訴我們,這種想法過於簡單了。任何真空都充滿了沸騰起伏的大量的“虛粒子”。它們總是以粒子和反粒子的形式成對出現。這些帶有相反電荷的虛粒子在互相碰撞湮滅之前隻能存在不到10-43秒的短暫時間。這一過程可以描述為真空首先借來用以產生粒子的能量,然後在宇宙的其他部分覺察到之前,通過湮滅將能量返還。但在虛粒子短暫的存在期內對其周圍卻會產生影響。實際上在實驗室中發現在某些情況下它們會產生斥力。這可能正是我們尋找的東西。而且,真空的體積越大,力就越強。所以我們預計隨著宇宙的膨脹力會變大--恰如我們觀測到的。

11.宇宙中存在的剪切

暗能量存在的進一步證據來自意想不到的一個方麵。通過觀察幾十萬個星愛因斯坦在黑板前。1923年12月6日係的形狀,天文學家能夠測量出自光線從每個星係發出後宇宙的膨脹。這種方於荷蘭萊頓。法被叫做宇宙剪切,它依賴於光線路經質量時產生的彎曲。這種效應最壯觀的例子是愛因斯坦環。來自遙遠星係的光在從近鄰係統的旁邊經過時被嚴重扭曲,擴散成一個環形。近鄰的係統位於中心。星係的圖像也常常被扭曲和拉伸成弧狀。除了這些極端的例子,我們看到的每個星係的圖像都存在某種程度的畸變,畸變的大小反映出光線在到達觀測者之前經過的質量總量。對大多數星係而言這種效應很微弱,隻表現為星係在天空中位置上的小小偏移。這就存在一個問題,我們隻能看到星係發生偏移後的景象,而要測量出途經的質量及計算出膨脹的大小,我們需要與一個從星係發出後未經任何畸變的光線作比較。對任何特定的星係,這都是不可能的。然而通過天文學家設計的對龐大數量星係的巡查,可以對很多星係作統計平均來提取出這類信息。其結論是明白無誤的:光線從星係到我們之間所走過的路徑需要用一個加速的膨脹來解釋。

不過這裏又冒出一個漏洞。在發現宇宙加速膨脹之前,粒子物理學家們找到了一大堆理由來解釋由他們的許多理論所預言的這種效應為什麼在宇宙中沒有表現出來。實際上我們處於這樣一種境地,就是能夠解釋為什麼要麼根本沒有互斥力,要麼存在一種極強的排斥效應。不幸的是,我們觀測到的隻是一種非常弱的力(盡管在宇宙範圍內累積起來這種效應非常顯著),而且與預言差距甚大。實際上,天文觀測結果與最好的理論模型之間的差別高達10120倍。這是有史以來在科學上理論和實驗之間最大的誤差。但是,這就是我們已知的最佳解釋。

而情況可能更為複雜。我們曾假設互斥力是不隨時間變化的,這個假設隻是出於不要把事情弄複雜的願望,而無其他確實的理由。(要知道科學家們常常引用奧卡姆的剃刀原則:當其他方麵都相同時,最簡單的方案就是正確的方案。)有些宇宙學家則相信,造成加速的力的強度的確隨時間變化。

這些問題即將開始解決。今後20年中的進一步觀測已經計劃好。不過公平地說,在很大程度上我們還在黑暗中摸索。

12.銀河係的巨大黑洞

銀河係中的黑洞

德國的天文學家們說,他們差不多已經證實在銀河係的中心有一個巨大的黑洞。

慕尼黑附近的馬克斯.普朗克太空物理學研究所的賴因哈德.根策爾說,他仍對有絕對的證據表明黑洞存在的說法持審慎態度。他對記者說,“但是這種審慎態度得到了迄今存在的最好的證據的支持。”

在過去的20年中越來越多的證據表明一個巨大黑洞的存在,這是一個能夠把物質吸過去的物體,它的密度很大,連光都無法逃逸。

發現黑洞的唯一手段是觀察它對其他物體的重力效應。環繞銀河係中心運轉的恒星的瞄準線矢量可以說明黑洞的存在,但沒用證據來證實這一點。自1992年起,馬克斯.普朗克研究所的科學家們在同瞄準線矢量成直角時測定了銀河係39顆恒星的“適當”運動。他們在

>雜誌上公布了這一消息。

他們的觀測結果證實了恒星在圓形軌道上圍繞質量很大帶有萬有引力的中心物質運動的假說。如果這些軌道是不規則的,那麼這塊中心物質就會小得多。根策爾說不,“這些測量的獨特之處在於:我們能夠如此接近中心物體並測試這些恒星的矢量。”

研究表明,這個中心暗物質的質量比太陽大250萬倍。他說,“我為什麼對於有絕對證據的說法猶豫不定呢?這是因為在我們做進一步研究之前,我們要讓全世界的同行們都知道這一消息並對它進行驗證.”

13.宇宙中的大引力體

1968年以來,國際天文研究小組的“七學士”(天文學家費伯和他的同事們)在觀測橢圓星係時發現,哈勃星係流正在受到一個很大的擾動。所謂哈勃星係流就是指宇宙所表現出來的普遍膨脹運動,有時簡稱哈勃流。這是根據著名的哈勃定律、由觀測星係位移現象所知曉的。哈勃流受到巨大擾動這一現象說明,我們銀河係南北兩麵數千個星係除參與宇宙膨脹外,還以一定的速度奔向距離我們1.05億光年的長蛇座一半人馬座超星係團方向。是什麼天體具有如此大的吸引力呢?天文學家們經分析認為,在長蛇座一半人馬座超星係團以外約5億光年處,可能隱藏著一個非常巨大的“引力幽靈”——“大引力體”(或稱“大吸引體”)。有人用電子計算機作理論模擬顯示,發現這個神秘的大引力體使我們的銀河係大約以每秒170公裏的速度向室女星係團中心運動。與此同時,我們周圍的星係也正以每秒約1000公裏的速度被拖向這個尚未看見的“大引力16體”。有人推測,這個“大引力體的直徑約2.6億光年,質量達310個太陽質量。距離我們大約1.3億光年。我們處於大引力體的外層邊緣。但是,也有人否定這個“引力幽靈”的存在。如倫敦大學的天文學家羅思·魯賓遜和他的同事們,在仔細觀察了國際紅外天文衛星(1983年發射)發回的2400張星係分布照片後斷定,已觀測到的星係團如寶瓶座、長蛇座和半人馬座等,比以前人們認識的要大得多,其寬度大約有1億光年。這些龐大的星係團中存在著足夠的物質,也足以產生拉拽銀河係的引力,而不是什麼別的“大引力體”。究竟有沒有“大引力體”,的確是一個令人費解的宇宙之謎。

14.未來:小行星與地球

對於人類來說,最大的自然災害莫過於小行星衝撞地球了。如今,這方麵的研究已取得了許多進展。1980年,有兩位科學家研究了白堊紀和第三紀地層中間的一薄層粘土,發現其中含有大量的銥。而在地球上,銥很罕見;小行星中卻十分豐富。因此他們提出:在白堊紀末,大約距今6500萬年前,地球曾遭到一個巨大小行星的碰撞,從而導致了恐龍的滅絕。這也是恐龍滅絕的假說之一。

幾年前,地質學家在中美洲墨西哥的尤克坦海岸發現了一個水下隕石坑,他們判斷說,這裏很可能就是地球遭小行星碰撞的地點。1993年9月,美國和墨西哥的科學家測得這個隕石坑的直徑約300公裏,碰撞時釋放的能量相當於兩億顆氫彈。據此估計,當時這顆小行星的直徑有16公裏。

與此同時,法國的一個研究小組也發現,在遠離日本1900公裏的太平洋底的一個1300平方公裏的範圍內,遍布有微米級的磁鐵礦和銥晶體。他們認為這不可能是尤克坦碰撞時通過空氣越過來的粒子,因為這樣飛過來的粒子經過空氣的摩擦,必然會被燒成圓形。因此他們推測當時撞入地球大氣層的小行星可能一分為二,其中一塊撞在尤克坦,另一塊則落到了太平洋的中部。

1993年,兩位科學家根據電子計算機模擬認為,以前假定的大量小粒子碰撞的積累而導致地球自轉是不可能的。他們提出了在40億年前,曾發生過一次像火星一樣大的天體碰撞了地球,從而使地球開始了自轉,並由此產生了月球。這也是月球形成的假說之一。

科學們還根據空氣動力學的複雜計算認為,彗星或含碳豐富的小行星會在更高的空中爆炸,還不致於危及地麵,隻有那些含鐵豐富的小行星才會在地麵形成隕石坑,而介於兩者之間的更普遍的石質小行星,才會發生通古斯類型的事件。這是一顆像足球場大的小行星,其典型的速度為45馬赫,當它以此速度進入大氣層時,空氣被集聚在其前方,後方就形成了一個真空,這一巨大的壓力差形成的壓力梯度正好會使它破碎。這一爆炸若發生在8公裏的高空,可使周圍的空氣熱到50000℃,其威力相當於一個核彈頭,並產生出一個以超聲速擴散的熱氣團,其衝擊波足以使一個像紐約那麼大的區域內的樹木全部燃燒起來。據稱6500萬年前就曾有過一場遍及全世界的大火,該大火就是由小行星碰撞地球引起的,大火燒掉了全世界1/4的植物,致使幸存的恐龍也因缺乏足夠的食物而無法繼續生存下去。

1993年6月,科學家們發現了一個新的小行星帶,其中有許多直徑小於50米的小行星正沿著離地球很近的軌道在繞日運行。有人擔心它們會對地球構成威脅,但科學家們的計算後表明,這些直徑小於50米的任何小行星在進入大氣層後,都會被炸得粉碎,因此不會給地球帶來任何災難。

值得注意的是,1983年,又一顆小行星被發現,命名為“1983tv”。英國天文學家在計算了這顆小行星的軌道之後,發表了自己的看法:如果“1983tv”不改變其運行軌道,將於2155年與地球相撞,可能給人類帶來災難。

雖然這將是150年以後的事,但人類也該早想對策,而不能坐以待斃。其實,根據人類現代科學技術水平以及150年的高速發展,辦法還是有的。比如我們可以迫使這顆小行星改變運行軌道,從而避免它與地球相撞。此外,我們還可以運用地對空遠射程導彈一類的武器,在太空中將它摧毀掉,這將不會是很困難的吧!而目前最重要的是,首先精確地計算出這顆小行星的運行軌道,對於2155年碰撞地球一說得出一個準確的結論。在沒有全世界天文學家共同的結論之前,它始終隻是一個“相撞之謎”。

十多年前,美國國家航空和宇宙航行局一個顧問委員會,在討論恐龍滅絕理論時認為,將來類似的撞擊也會使人類滅絕。為此,他們正在研究對策,一旦有一個直徑為一英裏左右的行星將要撞擊地球,可以用發射核彈頭導彈在其旁邊爆炸的方法,來改變它的行進方向。但據地質學家休梅克說,假如赫爾斯與地球相撞,將會釋放相當於10萬個百萬噸級炸彈的能量,假如比它大10倍的行星與地球相撞,才會帶來更大的災難,而爆炸力大如赫爾斯的行星與地球相撞的概率,在10萬年內隻有一次,因此比前麵所說的大十字架更難一遇了。

出人意料的是,也有人歡迎小行星光臨地球。因為未來學家們認為,一個僅一英裏寬,含有上等鎳與鐵的小行星,能給我們帶來高達4萬億美元的資產。除了大量的鎳與鐵之外,有些遊離的小行星還可能含有豐富的金和鉑,以及一些稀有元素如銥等,其價值無法估計。所以,目前西方各國的科學家們正在想方設法地積極準備迎接這些地球的不速之客哩!

15.科學家發現超遠天體

據新華社電多國科學家最近利用美國哈勃太空望遠鏡拍攝到一個距地球260億光年的天體,比此前已知最遠天體要遠近1倍。目前,天文學界尚未能確定這一天體的性質。專家指出,這一發現對現有解釋宇宙的理論提出了挑戰。

參加“斯隆數字天空探索”計劃的研究人員是根據紅移規律推定這一天體距離的。紅移是指從地球觀測到的天體電磁波譜線向紅端,即向波長較長一端的推移現象。它由天體退行速度產生,天體越遠,紅移量越大。此前,天文學界觀測到天體的最高紅移值為6.68,相當於距地球約140億光年。此次哈勃太空望遠鏡拍攝到的這一天體的紅移值高達12.5,由此推算這一天體距地球的距離應為260億光年。

據悉,此次發現使天文學家感到非常意外。根據目前公認的解釋宇宙誕生的大爆炸理論,宇宙是約140億年前由一個小點爆炸而形成的,目前宇宙仍在膨脹。此前發現的最遠天體距地球約140億光年,說明宇宙的年齡至少為140億年。此次發現的最遠天體距離達260億光年,說明這一天體發出的光經過260億年的旅行才到達地球,也就是說宇宙的年齡可能比原先認為的要大得多。

16.令人意外:宇宙是平的

一群科學家在最新一期英國《自然》(Nature)期刊中發表研究結果指出,整個宇宙事實上是平坦且向外無限延伸的型態,並不像所謂部分宇宙學家所預測的「大崩墜」(BigCrunch)學說一樣,將會出現劇烈崩潰的情況。

據法新社自巴黎報導,上述結論是透過一種宇宙超音波,也就是分析微波能量細微變化而得的結果。100到200億年前發生「大爆炸」(BigBang)並產生宇宙之後,至今仍能在太空中測得當時的微波能量。

研究人員指出,上述這種古老輻射的模式「為宇宙的歐幾裏德幾何學提供有力的證據」,也就是說,整個宇宙是平坦的。

這份資料來源是由羅馬大學天體物理學者,在1998年12月到1999年元月所進行的「回力鏢」(BOOMERanG)研究中所推論而成。這項計畫利用一顆裝配無線電望遠鏡的固定汽球,漂浮在南極上空將近40公裏處進行偵測。

美國自然科學研究所(USSchoolofNaturalScience)研究員胡偉恩(WayneHu,音)在期刊中一篇附帶評論中指出,宇宙之所以是平坦的,是因為在波紋的直線路徑中所出現的偏倚,並不是由宇宙的曲度所造成的。

「研究結果支持宇宙為平麵的這種說法,也意謂著宇宙的總質量和能量密度相當於所謂的臨界密度。」他說:「因為沒有足夠的物質能讓宇宙在『大崩墜』中,一個完全平麵的宇宙會一直維持臨界密度,並不斷地向外擴張。

宇宙是扁平的,並將永遠擴張,而不是像某些宇宙哲學家預測的那樣,在一次“大危機”中發生災難性塌陷。

上述結論,是從某種宇宙超聲波中得出的。所謂宇宙超聲波,是對100億至200億年前宇宙在一聲“大爆炸”中誕生後,仍然回蕩於太空的微波能量的各種微小變體的分析。

上述數據,是羅馬大學天文學家在過去兩年的研究中獲得的。他們收集數據的方式是讓一個裝有無線望遠鏡的拴繩氣球,飄到南極近40公裏的上空。

他們在今天出版的英國科學雜誌《自然》中說,這種古老輻射的圖案,“為一個歐幾裏得幾何的宇宙提供了證據”。換句話說,宇宙是扁平的。這是因為微波的直線途徑中的偏斜,不會是由宇宙的曲線造成的。

美國自然科學院的胡威尼對此發表評論,他說:“一個完美的扁平宇宙,將維持在臨界密度的狀態中,並繼續永遠擴張,因為沒有足夠的物質使他在一次大危機中再次塌陷。”楊子晚報2000/4/27

宇宙將像現在這樣一直膨脹下去,還是逐漸停止膨脹開始收縮?宇宙結構是彎曲的,還是平坦的?這些問題一直困擾著科學家。27日天文學家在英國《自然》雜誌上發表論文宣布,根據最新觀測,宇宙結構是平坦的,而且將永遠膨脹下去。這一發現有助於科學家進一步揭示宇宙誕生和演化之謎。

根據現代宇宙學中最有影響的大爆炸學說,我們的宇宙是大約150億年前由一個非常小的點爆炸產生的,目前宇宙仍在膨脹。這一學說得到大量天文觀測的證實。

這一學說認為,宇宙誕生初期,溫度非常高,隨著宇宙的膨脹,溫度開始降低,中子、質子、電子產生了。此後,這些基本粒子就形成了各種元素,這些物質微粒相互吸引、融合,形成越來越大的團塊,這些團塊又逐漸演化成星係、恒星、行星,在個別的天體上還出現了生命現象,能夠認識宇宙的人類最終誕生了。

關於宇宙的結構和未來,這一學說認為,如果宇宙總質量大於某一臨界質量,那麼宇宙的結構是球形的,並且總有一天會在引力作用下收縮;如果宇宙總質量小於臨界質量,那麼宇宙的結構是馬鞍形的,宇宙內部的引力無法抵消宇宙膨脹的速度而使宇宙一直膨脹下去;如果宇宙總質量恰好等於臨界質量,那麼宇宙的結構是平坦的,宇宙也將像現在這樣一直膨脹下去。

宇宙的結構實際上是時間和空間的結構,普通人很難想像。不過科學家提出一個衡量宇宙結構的標準:如果兩束平行光線越來越近,那麼宇宙結構是球形的;如果兩束平行光線越來越遠,那麼宇宙結構是馬鞍型的;如果兩束平行光線永遠平行下去,那麼宇宙結構則是平坦的。平坦宇宙的結構可以用歐幾裏德幾何解釋。

宇宙結構是平坦的這一結論是參加“銀河係外毫米波輻射和地球物理氣球觀測項目”的多國科學家得出的。這一項目的目的是研究宇宙背景輻射的詳細情況。科學家在1998年底將一些射電天文望遠鏡放置在氦氣球頂部,隨氦氣球上升到距地麵約40公裏的高空,在那裏對特定宇宙區域進行了11天的觀測,獲得了迄今關於宇宙早期輻射最詳實的數據。

經過研究,科學家發現,在大尺度上,宇宙最初發出的光線並沒有發生彎曲現象,也就是說當初的兩束平行光線一直保持平行狀態,這說明宇宙結構是平坦的,也就是說宇宙總質量恰好等於臨界質量,宇宙將像現在這樣一直膨脹下去。

早在1965年,科學家就已探測到宇宙空間中均勻分布著的宇宙背景輻射,其溫度為零下270攝氏度。大爆炸學說認為,這種輻射是宇宙大爆炸後的“餘燼”。從這些“餘燼”中,科學家可以推測大爆炸初期的情景。1991年,美國宇宙背景探測衛星發現,宇宙背景輻射中存在著微小溫度波動,如同在“餘燼”中閃動著的微弱“火光”,這表明那時宇宙內已存在密度非常小的物質雲團。正是這些雲團逐漸收縮形成了後來的星係。“銀河係外毫米波輻射和地球物理氣球觀測項目”是在該衛星發現的基礎上進行觀測的。

此外,分別於1990年4月和1991年4月進入太空的“哈勃”天文望遠鏡和伽馬射線探測器以及其他一些觀測儀器也對宇宙的結構和演化進行了觀測,取得了大量成果。這些成果較為一致地認為宇宙將一直膨脹下去。

人類對宇宙誕生和演化的觀測研究剛剛起步,關於宇宙結構和未來的推測也僅僅是初步結論。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的情況,此外,科學家還將采取其他多種手段觀測宇宙,宇宙誕生和結構之謎將被進一步揭開。(新華社)

歐洲科學家發現物質新形態

歐洲物理學家9日宣布,他們在重演創造宇宙“大爆炸”的實驗室裏做粒子相撞試驗時發現了一種物質新形態。

歐洲粒子物理實驗室的科學家表示,他們共進行了7次這種實驗,而且這種實驗技術是世界領先的。他們在讓鉛離子相撞時,短暫產生的溫度超過太陽中心溫度10萬倍,能量密度達到一般核物質的20倍。在這極不尋常的情況下,他們發現名叫誇克和膠子的最微小粒子在轉瞬間飛快自由轉動,然後,這些小粒子便粘在一起。他們相信這就是構成原子的基礎物質。

該實驗室表示,這些實驗首次證明了大爆炸後數微秒間發生的事情。學者認為大爆炸約於120至150億年前發生,宇宙由此形成。

17.量子世界的“海市蜃樓”

在沿海地帶或大漠深處,由於大氣層對光線的折射,有時會出現遠處景物顯示於空中或地麵的奇異現象——“海市蜃樓”。最新研究發現,在量子世界中也存在類似的效應。科學家成功地將一個原子的信息從所在位置傳播到該原子並不存在的另一個地點,創造出了有關該原子莫須有的“幻象”。這一被命名為“量子海市蜃樓”的效應,有望在未來作為一種嶄新的技術手段,製造出無需導線就可傳翰數據的納米級電路。

研究人員指出;現在電子線路尺寸正變得到越來越小。這種微型化達到一定限度後,電子的特性會不再以粒子性為主,而更多表現出量子力學所描述的波動性。即使是細微的導線,屆時也將無法理想地傳遞電子。而新發現的“量子海市蜃樓”技術,有可能為此提供解決辦法。另外,新技術在遠距離探測原子和分子等領域也有用途。

18.尋找銀河係中心的毀滅源

天文學家最近公布,他們發現了從銀河係中心噴發出來的一個“毀滅源”。

這些天文學家說,這個毀滅源是由物質和反物質相遇並互相摧毀時產生的熱氣體組成的。它也許是說明存在著一個恒星爆炸地區和黑洞周圍有風的證據。

為了發現這個毀滅源,科學家們使用了美國航天局1991年發射的,目前仍在軌道上運行的“康普頓伽馬射線觀測台”收集到的資料。同使用可見光觀察太空現象的哈勃太空望遠鏡不同的是,“康普頓伽馬射線觀測台”跟蹤能量最大的光粒子--伽馬射線。

銀河係的中心距地球大約2.5萬光年。由於有氣體和塵埃的阻擋,使用可見光的一般望遠鏡是看不到它的。但是伽馬射線卻能“看”穿銀河係的氣體和塵埃直至它的心髒。

伽馬射線是在反物質同物質撞擊時產生的,它產生正常可見光的大約25萬倍的能量。人們認為,宇宙中存在的反物質相對來說是很少見的,因為每當反物質和物質相遇時,毀滅情況隨即發生,伽馬射線隨之產生。

研究銀河係毀滅源的科學家們不知道反物質來自何處,他們在美國弗吉尼亞威州廉斯堡舉行的這次研討會上,探討了這個問題和其它一些問題。

來自華盛頓海軍研究實驗所的研究人員查爾斯.德爾默哀記者招待會上說:“我的看法是那裏有劇烈的活動,正在使我們整個銀河係中心的熱氣雲沸騰起來。”

他說:“它是我們銀河係的內城,而我們則生活在相當安靜的郊區。”

德爾默和與會的其他科學家對向上噴發的反物質源的說法持不同意見。德爾默和他的同事們認為,它可能是死恒星的“火葬柴堆”,在過去10萬至100萬年間一直在燃燒著。

反物質源的另一種可能性是據認為位於銀河係中心的巨大的黑洞,這個黑洞可能爆發反物質射流。這些科學家說,還有一個比較小的黑洞,也可能向雲層噴發了反物質。這個較小的黑洞多少被誇張地說成是“一個大毀滅者”。

德爾默論證說,銀河係的心髒還包含有大量的和生命生命周期短的所謂超重恒星。這些恒星的死亡可能給這個毀滅源增添了燃料。

這個毀滅源位於銀河係中心上方,長3500光年,寬度大約4000光年。