宇宙和银河系和二次元
① 银河系和宇宙的介绍
银河系介绍
在没有灯光干扰的晴朗夜晚,如果天空足够黑,你可以看到在天空中有一条弥漫的光带。这条光带就是我们置身其内而侧视银河系时所看到的它布满恒星的圆面——银盘。银河系内有约两千多亿颗恒星,只是由于距离太远而无法用肉眼辩认出来。由于星光与星际尘埃气体混合在一起,因此看起来就像一条烟雾笼罩着的光带。银河系的中心位于人马座附近。
银河系是一个中型恒星系,它的银盘直径约为十二万光年。它的银盘内含有大量的星际尘埃和气体云,聚集成了颜色偏红的恒星形成区域,从而不断地给星系的旋臂补充炽热的年轻蓝星,组成了许多疏散星团或称银河星团。已知的这类疏散星团约有一千两百多个。银盘四周包围着很大的银晕,银晕中散布着恒星和主要由老年恒星组成的球状星团。
从我们所处的角度很难确切地知道银河系的形状。但随着近代科技的发展,探测手段的进步在某种程度上克服了这些障碍,揭示出银河系具有的某些出人意料的特征。长期以来人们一直以为银河系是一个典型的旋涡星系,与仙女座星系类似。但最近的观测却发现,它的中央核球稍带棒形。这意味着银河系很可能是一种棒旋星系。另外,银河系是一个比较活跃的星系,银核有强烈的宇宙射线辐射,在那里恒星以高速围绕着一个不可见的中心旋转。这表明在银河系的核心有一个超大质量的黑洞。
银河系有两个较矮小的邻居——大麦哲伦云和小麦哲伦云,它们都属于不规则星系。由于引力的作用,银河系在不断地从这两个小星系中吸取尘埃和气体,使这两个邻居中的物质越来越少。预计在一百亿年里,银河系将会吞没这两个星系中的所有物质,这两个近邻将不复存在。
“宇宙”一词,最早大概出自我国古代著名哲学家墨子(约公元前468-376)。他用“宇”来指东、西、南、北,四面八方的空间,用“宙”来指古往今来的时间,合在一起便是指天地万物,不管它是大是小,是远是近;是过去的,现在的,还是将来的;是认识到的,还是未认识到的……总之是一切的一切。从哲学的观点看。人们认为宇宙是无始无终,无边无际的。不过,对这个深奥的概念我们不打算做深入的探讨,还是留给哲学家们去研究。我们不妨把眼光缩小一些,讲一讲利用我们现有的科学技术所能了解和观测的宇宙,人们把它称为“我们的宇宙”或“总星系”。从最新的观测资料看,人们已观测到的离我们最远的星系是130亿光年。也就是说,如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出,那么要经过130亿年才能到达地球。这130亿光年的距离便是我们今天所知道的宇宙的范围。再说得明确一些,我们今天所知道的宇宙范围,或者说大小,是一个以地球为中心,以 130亿光年的距离为半径的球形空间。当然,地球并不真的是什么宇宙的中心,宇宙也未必是一个球体,只是限于我们目前的观测能力,我们只能了解到这一程度。在这个以130亿光年为半径的球形空间里,目前已被人们发现和观测到的星系大约有1250亿个,而每个星系又拥有像太阳这样的恒星几百到几万亿颗。因此只要做一道简单的数学题,你就不难了解到,在我们已经观测到的宇宙中拥在多少星星。地球在如此浩瀚的宇宙中,真如沧海一粟,渺小得微不足道。人类所认识的宇宙有多大,宇宙蕴藏着所有的物质,其中包括人类已发现的能量和辐射,也包括人类所知道并相信存在于太空内的一切一切。宇宙中有数以亿计的天体,这些天体都是十分巧妙而有规律地相互组合的,大多数的星体构成星系,比如我们的太阳系就是。星系再构成银河系。宇宙中最少有10万个大大小小的银河系。宇宙空间是十分广阔的,光在一秒钟内可走30万千米,单是我们地球所在的银河系,跨幅的阔度就有10万光年。宇宙中有10万个银河系,那么,宇宙究竟又有多大呢?大家不妨算算吧。为了说明宇宙的范围,科学家们做了推算, 130万个地球的体积仅相当于太阳的体积,而与太阳相当的恒星,在银河系中可达2000多亿颗。如果把宇宙看做是一个半径 1千米的大球,银河系则只有药片那么大,位于球心附近。在实际观测中,人们使用高倍的射电望远镜,搜索到了 200亿光年以外的类星体天狼巨星,这是目前人类能确实掌握的最远的星体,也是人们认识宇宙的最大范围,当然,它还不是宇宙的实际边缘。因为人类的认识能力是有限的。希望你能够满意哦 :)
② 二次元,是什么样的存在。 为什么二次元的事物会出现在三次元当中(指周边)
1. 小说的世界为一次元,动漫的世界为二次元,现实的世界为三次元。
2. 平行世界的存在。如果宇宙真的诞生于亿亿年前的大爆炸,那么假设,有宇宙同样因为爆炸或其他而形成,拥有与现在的世界相同或不同的构造,即平行世界。
3. 不同的星球。在只有一个宇宙的前提下,假设宇宙中存在着太阳系,银河系之外的星系,存在着地球人类之外的种族。
4.不同的时空。在只有一个宇宙的前提下,有不同时空,在同一时间发生了不同的事情有不同的结果,比如我在这个世界活着,在另一个世界或许根本没存在过,在其他的世界里或许也存活着,或许已经死了。或许做梦的时候,梦到的就是其他时空中的自己。
5. 关于穿越和重生。在有不同宇宙或者存在不同时空的前提下,这种情况有可能发生。意识存在于拥有相同磁场的载体身上。
6. 关于世界的创造。如果一次元和二次元,在每一个作家创造出不同的小说漫画时,便会诞生一个世界。世界中的人有着作者的安排的命运,有些世界也许会随着小说漫画动漫的完结而终结,从此开始不断轮回,有些或许会延续下去。
游戏的世界中,人物的命运掌握在玩家手中,而npc的命运已经被开发公司设定好。如果游戏关服,这个世界或许会脱离掌控并延续下去,甚至成为一个新的时空,或许会毁灭。
7. 信仰。如果有人爱他们,或许他们能感受得到。在次元壁外。
8. 终结与轮回。没有定数。如果真的存在其他的时空,他们总有终结的那一天。宇宙诞生于虚无,也会毁灭于虚无,这只是时间问题。
9. 规则。所有时空,世界的规则无非是一个适者生存,成王败寇。
10. 现实。毕竟我们仍然活在这个世界。
③ “宇宙”和“银河系”哪个大
宇宙大,银河系只是宇宙中的小小一部分。
④ 银河系与宇宙如何对比
在可观测的宇宙中,银河相当于一个5厘米直径的苹果,宇宙相当于9公里直径的大山。直径相差18万倍。银河系直径约10万光年,宇宙可能是180亿光年。
⑤ 什么是“二次元空间”“异次元空间”
翼
就是平行宇宙拉
简单的可以说像终极一家那样的 各个时空
也可以理解像同人文那样
有着一样的样子 却在另一个时空过着截然不同的生活
在四维空间中(不包含时间 都是空间维度) 独立于我们的三维空间的空间 就像在三维空间中 你站在一楼 另一个人在二楼一样 在四维空间 你在这个三维空间 他在另一个三维空间 思维空间中 我们所在的三维空间之外的其他三维空间 都称为异次元
这也是一种宇宙空间的理论,一般我们认为我们的世界是3维空间,而爱因斯坦把时间加进去就有了4维的时空。
异次元空间的理论就是认为有某一些地方是不在我们的4维的时空内但又和我们的4维的时空并存的另外的时空,从我们的时空中是找不到它们的存在,这种地方就是异次元空间。
这种想法就把宇宙的4维的时空再扩展到5维甚至更多维。(弦理论就扩展到十几维,我不是很熟悉,所以没搬出来)
各种理论都是可以想象的,只是这些东西我们都还没办法证实!
次元则相反!
我们的打个比方,我们的宇宙就是数学中的一根一维直线,可以向两端无限延伸,可以说是无限的吧.
可是,当我们把视线从一维跳出来,看一个二维的平面,我们就会发现,在我们原来那个无限延伸的直线的旁边,还有无数的平行直线,和我们的直线并存.这就可以理解为平行宇宙.
同理,可以再增加维数,扩展到3维空间....
总结一下,通过扩展维数,就可以实现"某一些地方是不在我们的4维的时空内但又和我们的4维的时空并存的另外的时空"这样的现象. 就好比我们在一个二维空间里生活,绝对感觉不到一个三维空间的存在一样.
平行宇宙定义
是否有另一个你正在阅读和本文完全一样的一篇文章?那个家伙并非你自己,却生活在一个有着云雾缭绕的高山、一望无际的原野、喧嚣嘈杂的城市,和其它8颗行星一同围绕一颗恒星旋转,并且也叫做“地球”的行星上?他(她)一生的经历和你每秒钟都相同。然而也许她此刻正准备放下这篇文章而你却打算看下去。
这种“分身”的想法听起来奇怪而又难以置信,但似乎我们不得不接受它,因为它已为各种天文观测的结果所支持。如今最流行同时也最简单的宇宙模型指出,离我们大约10^(10^28)米外之处存在一个和我们的银河一模一样的星系,而那其中正有个一模一样的你。虽然这距离大得超乎人们的想象,却毫不影响你的“分身”存在的真实性。该想法最初起源于很简单的“自然可能性”而非现代物理所假设:宇宙在尺寸上无限大(或者至少足够大),并且象天文观测指出的那样--均匀的分布着物质。既然如此,按照统计学规律便可以断定,所有的事件(无论多么相似或者相同)都会发生无数次:会有无数个孕育人类的星球,它们之中会有和你一摸一样的人--一模一样的长相、名字、记忆甚至和你一模一样的动作、选择--这样的人还不止一个,确切的说,是无穷多个。
最新的宇宙学观测表明,平行宇宙的概念并非一种比喻。空间似乎是无限的。如果真是这样,一切可能会发生的事情必然会发生,不管这些事有多荒唐。在比我们天文观测能企及范围远得多的地方,有和我们一模一样的宇宙。天文学家甚至计算出它们距地球的平均距离。
你很可能永远见不到你的“影子”们。你能观测到的最远距离也就是自大爆炸以来光所行进的最远距离:大约140亿光年,即4X10^26米--该距离为半径的球体正好定义了我们可观测视界的大小,或者简单地说,宇宙的大小,又叫做哈勃体积。同样的,另一个你所在的宇宙也是个同样大小的球体。以上便是对“平行宇宙”最直观的解释。每个宇宙都是更大的“多重宇宙”的一小部分。
平行宇宙层次
对“宇宙”的如此定义,人们也许会认为这只是种形而上学的方式罢了。然则物理学和形而上学的区别在于该理论是否能通过实验来测试,而不是它看起来是否怪异或者包含难以察觉的东西。多年来,物理学前沿不断扩张,吸收融合了许多抽象的(甚至一度是形而上学的)概念,比如球形的地球、看不见的电磁场、时间在高速下流动减慢、量子重叠、空间弯曲、黑洞等等。近几年来“多重宇宙”的概念也加入了上面的名单,与先前一些经过检验的理论,如相对论和量子力学配合起来,并且至少达到了一个经验主义科学理论的基本标准:作出预言。当然作出的论断也可能是错误的。科学家们迄今讨论过多达4种类型独立的平行宇宙。现在关键的已不是多重宇宙是否存在的问题了,而是它们到底有多少个层次。
第一层次:视界之外
所有的平行宇宙组成第一层多重宇宙。--这是争论最少的一层。所有人都接受这样一个事实:虽然我们此时此刻看不见另一个自己,但换一个地方或者简单地在原地等上足够长的时间以后就能观察到了。就像观察海平面以外驶来的船只--观察视界之外物体的情形与此类似。随着光的飞行,可观察的宇宙半径每年都扩大一光年,因此只需要坐在那里等着瞧。当然,你多半等不到另一个宇宙的另一个你发出的光线传到这里那天,但从理论上讲,如果宇宙扩张的理论站得住脚的话,你的后代就有可能用超级望远镜看到它们。
怎么样,第一层多重宇宙的概念听起来平平无奇?空间不都是无限的么?谁能想象某处插着块牌子,上书“空间到此结束,当心下面的沟”?如果是这样,每个人都会本能的置疑:尽头的“外面”是什么?实际上,爱因斯坦的重力场理论偏偏把我们的直觉变成了问题。空间有可能不是无限,只要它具有某种程度的弯曲或者并非我们直觉中的拓扑结构(即具有相互联络的结构)。
另一种可能是:空间本身无限,但所有物质被限制在我们周围一个有限区域内--曾经流行的“岛状宇宙”模型。该模型不同之处在于,在大尺度下物质分布会呈现分形图案,而且会不断耗散殆尽。这种情形下,第一层多重宇宙里的几乎每个宇宙最终都将变得空空如也,陷入死寂。但是近期关于三维银河分布与微波背景的观测指出物质的组织方式在大尺度上呈现出某种模糊的均匀,在大于10^24米的尺度上便观测不到清晰的细节了。假定这种模式延伸下去,我们可观测宇宙以外的空间也将充满行星、恒星和星系。
有资料支持空间延伸于可观测宇宙之外的理论。WMAP卫星最近测量了微波背景辐射的波动(左图)。最强烈的振幅超过了0.5开,暗示着空间非常之大,甚至可能无穷(中图)。另外,WMAP和2dF星系红移探测器发现在非常大的尺度下,空间均匀分布着物质
生活在第一层多重宇宙不同平行宇宙中的观察者们将察觉到与我们相同的物理定律,但初始条件有所不同。根据当前理论,大爆炸早期的一瞬间物质按一定的随机度被抛出,此过程包含了物质分布的一切可能性,每种可能性都不为0。宇宙学家们假定我们所在的当初有着近似均匀物质分布和初始波动状态(100,000可能性中的一种)的宇宙,是一个相当典型的(至少在所有产生了观察者的平行宇宙中很典型)个体。那么距你最近的和你一模一样那个人将远在10^(10^28)米之外;而在10^(10^92)米外才会有一个半径100光年的区域,它里面的一切与我们居住的空间丝毫不差,也就是说未来100年内我们世界所发生的每件事都会在该区域完全再现;而至少10^(10^118)米之外该区域才会增大到哈勃体积那么大,换句话说才会有一个和我们一模一样的宇宙。
与我们宇宙一模一样的另一个宇宙的平均距离,距你最近那个“分身”没准并不象理论计算的那么远,也许要近得多。因为物质的组织方式还要受其他物理规律制约。给定一些诸如行星的形成过程、化学方程式等规律,天文学家们怀疑仅在我们的哈勃体积内就存在至少10^20个有人类居住的行星;其中一些可能和地球十分相像。
第一层多重宇宙的框架通常被用来评估现代宇宙学的理论,虽然该过程很少被清晰地表达。举例来说,考察我们的宇宙学家如何通过微波背景来试图得出“球形空间”的宇宙几何图。随着空间曲率半径的不同,那些“热区域”和“冷区域”在宇宙微波背景图上的大小会呈现某种特征;而观测到的区域表明曲率太小不足以形成球形的封闭空间。然而,保持统计学上的严格是非常重要的事。每个哈勃空间的这些区域的平均大小完全是随机的。因此有可能是宇宙在愚弄我们--并非空间曲率不足以形成封闭球形使得观测到的区域偏小,而恰巧因为我们宇宙的平均区域天生就比别的来的小。所以当宇宙学家们信誓旦旦保证他们的球状空间模型有99.9%可信度的时候,他们的真正意思是我们那个宇宙是如此地不合群,以至1000个哈勃体积之中才会出一个象那样的。
这堂课的重点是:即使我们没法观测其他宇宙,多重宇宙理论依然可以被实践验证。关键在于预言第一层多重宇宙中各个平行宇宙的共性并指出其概率分布--也就是数学家所谓的“度量”。我们的宇宙应当是那些“出现可能性最大的宇宙”中的一个。否则--我们很不幸地生活在一个不大可能的宇宙中--那么先前假设的理论就有大麻烦了。如我们接下来要讨论的那样,如何解决这度量上的问题将会变得相当有挑战性。
第二层次:膨胀后留下的气泡
如果第一层多重宇宙的概念不太好消化,那么试着想象下一个拥有无穷组第一层多重宇宙的结构:组与组之间相互独立,甚至有着互不相同的时空维度和物理常量。这些组构成了第二层多重宇宙--被称为“无序的持续膨胀”的现代理论预言了它们。
“膨胀”作为大爆炸理论的必然延伸,与该理论的许多其他推论联系紧密。比如我们的宇宙为何如此之大而又如此的规整,光滑和平坦?答案是“空间经历了一个快速的拉伸过程”,它不仅能解释上面的问题,还能阐释宇宙的许多其他属性。【见《膨胀的宇宙》 by Alan H. Guth and Paul J. Steinhard; Scientific American, May 1984; 《自我繁殖的膨胀宇宙》 by Andrei Linde, November 1994 】“膨胀”理论不仅为基本粒子的许多理论所语言,而且被许多观测证实。“无序的持续”指的是在最大尺度上的行为。作为一个整体的空间正在被拉伸并将永远持续下去。然而某些特定区域却停止拉神,由此产生了独立的“气泡”,好像膨胀的烤面包内部的气泡一样。这种气泡有无数个。它们每个都是第一层多重宇宙:在尺寸上无限而且充满因能量场涨落而析出的物质。
对地球来说,另一个气泡在无限遥远之外,远到即使你以光速前进也永远无法到达。因为地球和“另一个气泡”之间的那片空间拉伸的速度远比你行进的速度快。如果另一个气泡中存在另一个你,即便你的后代也永远别想观察到他。基于同样的原因,即空间在加速扩张,观察结果令人沮丧的指出:即便是第一层多重空间中的另一个自己也将看不到了。
第二层多重宇宙与第一层的区别非常之大。各个气泡之间不仅初始条件不同,在表观面貌上也有天壤之别。当今物理学主流观点认为诸如时空的维度、基本粒子的特性还有许许多多所谓的物理常量并非基本物理规律的一部分,而仅是一种被称作“对称性破坏”过程的结果而已。举例言之,理论物理学家认为我们的宇宙曾一度由9个相互平等的维度组成。在宇宙早期历史中,只有其中3个维度参与空间拉神,形成我们现在观察到的三维宇宙。其余6个维度现在观察不到了,因为它们被卷曲在非常微小的尺度中,而且所有的物质都分布在这三个充分拉伸过的维度“表面”上(对9维来说,三维就是一个面而已,或者叫一层“膜”)。
我们生活在3+1维时空之中,对此我们并不特别意外。当描述自然的偏微分方程是椭圆或者超双曲线方程时,也就是空间或者时间其中之一是0维或同时多维,对观测者来说,宇宙不可能预测(紫色和绿色部分)。其余情况下(双曲线方程),若n>3,原子无法稳定存在,n<3,复杂度太低以至于无法产生自我意识的观测者(没有引力,拓扑结构也成问题)。
由此,我们称空间的对称性被破坏了。量子波的不确定性会导致不同的气泡在膨胀过程中以不同的方式破坏平衡。而结果将会千奇百怪。其中一些可能伸展成4维空间;另一些可能只形成两代夸克而不是我们熟知的三代;还有些它们的宇宙基本物理常数可能比我们的宇宙大。
产生第二层多重宇宙的另一条路是经历宇宙从创生到毁灭的完整周期。科学史上,该理论由一位叫Richard C的物理学家于二十世纪30年代提出,最近普林斯顿大学的Paul J. Steinhardt和剑桥大学的Neil Turok两位科学家对此作了详尽阐述。Steinhardt和Turok 提出了一个“次级三维膜”的模型,它与我们的空间相当接近,只是在更高维度上有一些平移。【see ‘Been There, Done That,‘ by George Musser; News Scan, Scientific American, March 2002】该平行宇宙并非真正意义上的独立宇宙,但宇宙作为一个整体--过去、现在和未来--却形成了多重宇宙,并且可以证明它包含的多样性恰似无序膨胀宇宙所包含的。此外,沃特卢的物理学家Lee Smolin还提出了另一种与第二层多重宇宙有着相似多样性的理论,该理论中宇宙通过黑洞创生和变异而非通过膜物理学。
尽管我们没法与其他第二层多重宇宙之中的事物相互作用,宇宙学家仍能间接地指出它们的存在。因为他们的存在可以用来很好地解释我们宇宙的偶然性。做一个类比:设想你走进一座旅馆,发现了一个房间门牌号码是1967,正是你出生那年。多么巧合呀,在那瞬间你惊叹到。不过你随即反应过来,这完全不算什么巧合。整个旅馆有成百上千的房间,其中有一个和你生日相同很正常。然而你若看见的是另一个与你毫无干系的数字,便不会引发上面的思考。这说明什么问题呢?即便对旅馆一无所知,你也可以用上面的方法来解释很多偶然现象。
让我们举个更切题的例子:考察太阳的质量。太阳的质量决定它的光度(即辐射的总量)。通过基本物理运算我们可知只有当太阳的质量在1.6X10^30~2.4X10^30千克这么个狭窄范围内,地球才可能适合生命居住。否则地球将比金星还热,或者比火星还冷。而太阳的质量正好是2.0X10^30千克。乍看之下,太阳质量是种惊人的幸运与巧合。绝大多数恒星的质量随机分布于10^29~10^32千克的巨大范围内,因此若太阳出生时也随机决定质量的话,落在合适范围的机会将微乎其微。然而有了旅馆的经验,我们便明白这种表面的偶然实为大系统中(在这个例子里是许多太阳系)的必然选择结果(因为我们在这里,所以太阳的质量不得不如此)。这种与观测者密切相关的选择称为“人择原理”。虽然可想而知它引发过多么大的争论,物理学家们还是广泛接收了这一事实:验证基础理论的时候无法忽略这种选择效应。
适用于旅馆房间的原理同样适用于平行宇宙。有趣的是:我们的宇宙在对称性被打破的时候,所有的(至少绝大部分)属性都被“调整”得恰到好处,如果对这些属性作哪怕极其微小的改变,整个宇宙就会面目全非--没有任何生物可以存在于其中。如果质子的质量增加0.2%,它们立即衰变成中子,原子也就无法稳定的存在。如果电磁力减小4%,便不会有氢,也就不会有恒星。如果弱相互作用再弱一些,氢同样无法形成;相反如果它们更强些,那些超新星将无法向星际散播重元素离子。如果宇宙的常数更大一些,它将在形成星系之前就把自己炸得四分五裂。
虽然“宇宙到底被调节得多好”尚无定论,但上面举的每一个例子都暗示着存在许许多多包含每一种可能的调节状态的平行宇宙。【see ‘Exploring Our Universe and Others,‘ by Martin Rees; Scientific American, December 1999】第二层多重宇宙预示着物理学家们不可能测定那些常数的理论值。他们只能计算出期望值的概率分布,在选择效应纳入考虑之后。
第三层次:量子平行世界
第一层和第二层多重宇宙预示的平行世界相隔如此之遥远,超出了天文学家企及的范围。但下一层多重宇宙却就在你我身边。它直接源于著名的、备受争议的量子力学解释--任何随机量子过程都导致宇宙分裂成多个,每种可能性一个。
量子平行宇宙。当你掷骰子,它看起会随机得到一个特定的结果。然而量子力学指出,那一瞬间你实际上掷出了每一个状态,骰子在不同的宇宙中停在不同的点数。其中一个宇宙里,你掷出了1,另一个宇宙里你掷出了2……。然而我们仅能看到全部真实的一小部分--其中一个宇宙。
20世纪早些年,量子力学理论在解释原子层面现象方面的成功掀起了物理学革命。在原子领域下,物质运动不再遵守经典的牛顿力学规律。在量子理论解释它们取得瞩目成功的同时却引发了爆炸性激烈的争论。它到底意味着什么?量子理论指出宇宙并不像经典理论描述的那样,决定宇宙状态的是所有粒子的位置和速度,而是一种叫作波函数的数学对象。根据薛定鄂方程,该状态按照数学家称之为“统一性”的方式随时间演化,意味着波函数在一个被称为“希尔伯特空间”的无穷维度空间中演化。尽管多数时候量子力学被描述成随机和不确定,波函数本身的演化方式却是完全确定,没有丝毫随机性可言的。
关键问题是如何将波函数与我们观测到的东西联系起来。许多合理的波函数都导致看似荒谬不合逻辑的状态,比如那只在所谓的量子叠加下同时处于死和活两种状态的猫。为了解释这种怪异情形,在20实际20年代,物理学家们做了一种假设:当有人试图观察时,波函数立即“坍塌”成经典理论中的某种确定状态。这个附加假设能够解决观测发现的问题,然而却把原本优雅和谐统一的理论变得七拼八凑,失去统一性。随机性的本质通常归咎于量子力学本身就是这些不顺眼假设的结果。
许多年过去了,物理学家们逐渐抛弃了这种假设,转而开始接受普林斯顿大学毕业生Hugh Everett在1957年提出的一种观点。他指出“波函数坍塌”的假设完全是多余的。纯粹的量子理论实际上并不产生任何矛盾。它预示着这样一种情形:一个现实状态会逐渐分裂成许多重叠的现实状态,观测者在分裂过程中的主观体验仅仅是经历完成了一个可能性恰好等于以前“波函数坍塌假设结果”的轻微的随机事件。这种重叠的传统世界就是第三层多重宇宙。
四十多年来,物理界为是否接受Everett的平行世界犹豫不决,数度反复。但如果我们将之区分成不同视点分别来看待,就会更容易理解。研究它数学方程的物理学家们站在外部的视点,好像飞在空中的鸟审视地面;而生活在方程所描述世界里的观测者则站在内部的视点,就好比被鸟俯瞰的一只青蛙。
在鸟看来,整个第三层多重宇宙非常简单。只用一个平滑演化的、确定的波函数就能就能描绘它而不引发任何分裂或平行。被这个演化的波函数描绘的抽象量子世界内部却包含了大量平行的经典世界。它们一刻不停的分裂、合并,如同经典理论无法描述的一堆量子现象。在青蛙看来,观察者感知的只有全部真相的一小部分。它们能观测到自己所在那个第一层宇宙,但是一种模仿波函数坍塌效果而又保留统一性、被称为“去相干”的作用却阻碍他们观测到与之平行的其他宇宙。
每当观测者被问及一个问题、做一个决定或是回答一个问题,他大脑里的量子作用就导致复合的结果,诸如“继续读这篇文章”和“放弃阅读本文”。在鸟看来,“作出决定”这个行为导致该人分裂成两个,一个继续读文章而另一个做别的去了。而在青蛙看来,该人的两个分身都没有意识到彼此的存在,它们对刚才分裂的感知仅仅是经历了个轻微的随机事件。他们只知道“自己”做了什么决定,而不知道同时还有一个“他”做了不同的决定。
尽管听起来很奇怪,这种事情同样发生在前面讲过的第一层多重宇宙中。显然,你刚作出了“继续阅读本文”的决定,然而在很远很远的另一个银河系中的另一个你在读过第一段之后就放下了杂志。第一层宇宙和第三层宇宙唯一的区别就是“另一个你”身处何处。第一层宇宙中,他位于距你很远之处--通常维度空间概念上的“远”。第三层宇宙中,你的分身住在另一个量子分支中,被一个维度无限的希尔伯特空间分隔开来。
第三层多重宇宙的存在基于一个至关重要的假设:波函数随时间演化的统一。所幸迄今为止的实验都不曾与统一性假设背离。在过去几十年里我们在各种更大的系统中证实了统一性的存在:包括碳-60布基球和长达数公里的光纤中。理论反面,统一性也被“去相干”作用的发现所支持。【see ‘100 Years of Quantum Mysteries,‘ by Max Tegmark and John Archibald Wheeler; Scientific American, February 2001】只有一些量子引力方面的理论物理学家对统一性提出置疑,其中一个观点是蒸发中的黑洞有可能破坏统一性,应该是个非统一性过程。但最近一项被叫做“AdS/CFT一致”的弦理论方面的研究成果暗示:量子引力领域也具有统一性,黑洞并不抹消信息,而是把它们传送到了别处。
如果物理学是统一的,那么大爆炸早期量子波动是如何运作的那幅标准图画将不得不改写。它们并非随机产生某个初始条件,而是产生重叠在一起的所有可能的初始条件,同时存在。然后,“去相干”作用保证它们在各自的量子分支里像传统理论那样演化下去。这就是关键之处:一个哈勃体积内不同量子分支(即第三层多重宇宙)演化出的分布结果与不同哈勃体积内同一个量子分支(即第一层多重宇宙)演化出的分布结果是毫无区别的。量子波动的该性质在统计力学中被称为“遍历性”。
同样的原理也可以适用在第二层多重宇宙。破坏对称性的过程并不只产生一个独一无二的结果,而是所有可能结果的叠加。这些结果之后按自己的方向发展。因此如果在第三层多重宇宙的量子分支中物理常数、时空维度等各不相同的话,那些第二层平行宇宙同样也将各不相同。
换句话说,第三层多重宇宙并没有在第一层和第二层上增加任何新东西,只是它们更加难以区分的复制品罢了--同样的老故事在不同量子分支的平行宇宙间一遍遍上演。对Everett理论一度激烈的怀疑便在大家发现它和其他争议较少的理论实质相同之后销声匿迹了。
毫无疑问,这种联系是相当深层次的,物理学家们的研究也才处于刚刚起步阶段。例如,考察那个长久以来的问题:随着时间流逝,宇宙的数目会以指数方式暴涨吗?答案是令人惊讶的“不”。在鸟看来,全部世界就是由单个波函数描述的东西;在青蛙看来,宇宙个数不会超过特定时刻所有可区别状态的总数--也即是包含不同状态的哈勃体积的总数。诸如行星运动到新位置、和某人结婚或是别的什么,这些都是新状态。在10^8开温度以下,这些量子状态的总数大约是10^(10^118)个,即最多这么多个平行宇宙。这是个庞大的数目,却很有限。
第四层次:其他数学界构
虽然在第一、第二和第三层多重宇宙中初始条件、物理常数可能各不相同,但支配自然的基础法则是相同的。为什么要到此为止?为何不让这些基础法则也多样化?来个只遵守经典物理定律,让量子效应见鬼去的宇宙如何?想象一个时间像计算机一样一段一段离散地流逝,而非现在那样连续地流逝的宇宙?再想象一个简单的空心十二面体宇宙?在第四层多重宇宙里,所有这些形态都存在。
平行宇宙的终极分类,第四层。包含了所有可能的宇宙。宇宙之间的差异不仅在表现物理位置、属性或者量子状态,还可能是基本物理规律。它们在理论上几乎就是不能被观测的,我们能做的只有抽象思考。该模型解决了物理学中的很多基础问题。
为什么说上述的多重宇宙并非无稽之谈?理由之一就是抽象推理和实际观测结果间存在着密不可分的联系。数学方程式,或者更一般地,数字、矢量、几何图形等数学结构能以难以置信的逼真程度描述我们的宇宙。1959年的一次著名讲座上,物理学家Eugene P. Wigner阐述了“为何数学对自然科学的帮助大得神乎其神?”反言之,数学对它们(自然科学)有着可怕的真实感。数学结构能成为基于客观事实的主要标准:不管谁学到的都是完全一样的东西。如果一个数学定理成立的话,不管一个人,一台计算机还是一只高智力的海豚都同样认为它成立。即便外星文明也会发现和我们一摸一样的数学界构。从而,数学家们向来认为是他们“发现”了某种数学结构,而不是“发明”了它。
宇宙的数学结构是抽象、永恒的实体,独立于时空之外。如果把历史比作一段录像,数学结构不是其中一桢画面,而是整个录像带。试设想一个由四处运动的点状粒子构成的三维世界。在四维时空--也就是鸟的视点--看来,世界类似一锅缠绕纠结的意大利面条。如果青蛙观测到一个总是拥有恒定速率,方向的粒子,那么鸟就直接看到它的?/ca>
⑥ 宇宙二次元空间,请问有没有另一个宇宙宇宙有可能也是一个星系和每个星球一样他也有其他的宇宙空间
我预感到有某种超智慧存在,他们设计制造了一个超级矩阵系统SMS,并在该平台上开发编写了一套多维空间虚拟程序TT-DVRA,正是这套程序的开启运行,虚拟造就了我们这个世界——宇宙。所有的物质,以及它们的相互作用与对应关系,都是由程序事先写好的,可以说这是一个严谨到天衣无缝的精妙体系。因为它太有规律了,以至於我们这些被虚拟出来的智慧生命,每每想到这里都由衷发自内心地赞叹,这一切似乎太不可思议了!
破译的终极-Hypothesized world (被假设的世界)
现在有许多书籍和网站探讨骇客帝国哲学,其实我也有类似的想法:我生活的这个世界是真实的还是虚幻的?这个问题也同样因为电影而提出,比如The Truman Show(楚门的世界)和Abre los ojos(翻拍为Vanilla Sky)以及The Thirteenth Floor(异次元骇客)。这个学说还被一位哲学家Nick Bostrom升级,写成《你生活在一个电脑世界吗?》因此我时常思索这样一个问题,什麽是真实的存在?是不是像有些人的观点,实质的,物理的世界才是虚幻呢?
那麽由此我对这个世界的解释为,我们所看到的身処的这个无边无际的宇宙以及它所包含的物质运动规律,都只不过是一台被称之为Super Matrix System的超级计算机程序虚拟出来的模仿拟像而已。所以我们不妨来试著这样假设,有那麽一个真实存在且高度文明的世界,那裏的智慧生物进化到近乎理解宇宙万物运动规律的程度,他们设计制造了一台叫做Super Matrix System的超级矩阵系统,并且在它上面开发编写了一整套Ten three-dimensional Virtual Reality Application,虚拟出了一个他们认为近乎合理到天衣无缝的模型体系。在这个虚拟宇宙模型中同样会有以他们的原形设计的生命元,并且这些生命元会按照Ten three-dimensional Virtual Reality Application事先定义好的规则升级进化。
直到有一天出现了人类,然后再用亿万年的时间进化到像现实中的他们那样,拥有高度发达的智慧与文明,能够有能力去制造同样一台叫Super Matrix System的机器,接著那些实质为虚拟的人类依照自身对自然的认知也去虚拟了一个宇宙模型,而这个再次被虚拟的宇宙模型中也注定会有生命元,且进化到同样高的程度必然也会去制造一台Super Matrix System机器,再往后推理又会继续去虚拟下一个宇宙,依次周而复始无限循环嵌套下去。
那麽我们究竟存在于这无数层嵌套的哪一环呢?就目前来看,生命元是不可能想象得出宇宙之外的事情的,这更受限於Super Matrix System在设计之初就已经回避了对母体自身的不安全因素。所以我更倾向于Super Matrix System根本不允许生命元代码拥有突破宇宙之外的意识概念,否则的话当生命元升级到一定程度后就会破坏系统的平衡。而且我们也不会有什麽自由思想,所谓的自由也只是被限制在一定范围之内的。比如我现在猜破了这一玄机,认定这个世界是被超智慧制造虚拟出来的,如果这一刻我的头脑拥有了自由思想,那麽为什麽我却无法去证明验证我的猜测呢?再比如,我发挥我的自由思想,我想此时此刻我就站在宇宙以外的某个地方,我正在放眼审视宇宙的真相,可是我能把看到的一切都描绘出来吗?
所以说我们没有什麽自由思想,所谓的自由也只是被限制在一定范围之内的。另外在我们的社会群体中还存在一种现象值得我们去推敲,那就是人类个体都喜欢反驳他人的观点。一个事情的正反两面,都有不少人在反驳,假如有一个人说这个是对的,马上就会有人站出来反对他,反之也一样。照这样来说“否认”是人类个体最常见的反应了。更值得一提的是,人在一生当中说得最多的一句话就是“不知道!”而这也是一点可疑之処。这个所谓的“否认”和“不知道”其实都是Super Matrix System超级矩阵系统的原始程序代码的遗留问题。早期的TT-DVRA为了防止思维元破译该体系,在最初设计的时候就对它们的社会交互性采用了一种间接回避补偿模式,进而很好的避免了该严密系统的过快崩溃。
也许真正的真理就在SMS母体自身之外,人类永远也无法知晓,因为有些东西自始至终我们也无法明白。展望遥远的未来,我们的智慧与文明也必将进化到一个更高的层面,这让我们也有能力制造一台象Super Matrix System一样的超级计算机系统,同样用於去模拟我们所认为的这个宇宙体系,其中有生命,并且也会沿著设计好的时间规则进化……
最后我只能用Morpheus的著名台词“Pulled over our eyes to blind us from the truth”(拉到我们眼前来使我们看不到真实)来结束这次讨论。
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我的思想本身也是受限的,所以文中所涉及的词汇也许并不贴切,无法真正表明我的想法。关於超智慧,那也是相对而言的,没有绝对的超智慧,一个比我们早出现壹千万年的文明对於我们来说就是超智慧。至於他们制造的计算机SMS还能否称得上是计算机,又或者早就超越了计算机的境界,那就另当别论了。不过有一点我认为,即便是再先进他也要有编码的存在,只是编码方式的优越性不同罢了,设想如果不编码又怎麽能组织物质呢?
⑦ 二次元 系统
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⑧ 宇宙和银河系又是什么
现在宇宙被普遍认为是质量在时空中的总体分布及其所有变化,而宇宙除了包含有银河系之外,也存有数不清的河外星系。换句话说,银河系是宇宙结构之中的一小部 分。人类所在的地球就位于银河系当中。并且银河系内部约有2000多亿个恒星,其中有三颗红色且明亮的恒星,这三颗恒星的直径都超过10亿公里,周长是太 阳的1500倍。另外太阳是太阳系当中唯一的恒星,它也是太阳系中唯一会发光的天体
太阳系内有包含着多颗行星,按照顺序依次分为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。地球是人类生存居住的唯一行星,也是目前宇宙中已知存在 生命的唯一天体。地球上分布有71%的海洋和29%的陆地。据可靠数据表明,地球诞生于46亿年前,而地球产生的年龄要比太阳系晚30亿年到45亿年左 右。并且地球产生的年龄要比宇宙晚100亿年左右。也就是说,在宇宙诞生之后才陆续出现了各类的星系及行星天体,如果没有宇宙存在的话,那银河系也将不复 存在,更别谈地球会出现了。
由于宇宙还存在不断膨胀当中,因此宇宙内部各天体的运行位置也是不固定的。众人普遍认为宇宙天体处于永恒的运动和发展之中,并且天体的运动形式是多种多样的。
⑨ 整个宇宙-银河系,太阳系,月球,宗教,天界,二次元,时间至空间支撑点怎么都在地球上呢
不会啊,反正都太虚无了,主要人类是现在唯一,自己确信的已知有自主意识的生物嘛,所以时空的支撑点是人类自己定的。
就算有外星人,人类的消失或者存在对他们应该也没有什么重大的影响。而且人家外星人对于时空的支撑点,肯定也是自己定的。
不会遭殃啊,地球,只是宇宙浩瀚无际的星辰大海中的一粒尘埃,和其他千万星辰一样,默默的绕固定轨道运转着。地球的消失或毁灭,除了影响地球生物本身,不会影响到什么了。
⑩ 二次元空间及宇宙黑洞
次元可以理解为宇宙的维数,第十次元空间即使第十维宇宙。在M-理论中,空间有十一维,但是人们认为其中六七个或七个方向被卷曲成非常小,只留下三个大的几乎平坦的方向。霍金提出了他的宇宙模型,给出了11维空间,认为要描述宇宙,X、Y、Z和T(时间)4个未知数是不够的,要加到11个未知数之后,才能够解释宇宙的很多结构。根据物理学家的看法还应该有7个维。尽管有这么多的维,但这些维是看不见的,它们自身卷在了一起,被称为压缩的维。为了弄清这种看法,让我们再以蚂蚁为例展开我们的想象。我们可以设想一下,将蚂蚁在上面行走的那张纸卷起来,直到卷成一个圆筒形。如果蚂蚁沿着的纸壁走,最后它又会回到出发点,这就是压缩维的一个例子。如果能沿着著名的麦比乌斯带走,也会发生上述现象,当然,它是3维的,但如果沿着它走过,总是会回到出发点的。麦比乌斯带从维的角度讲是压缩的,按照物理学它有3个维,但谁在上面行走,都只能认知人一个维。这就有点像左图上的人:上行或者下行,但永远不会走到尽头。如果蚂蚁不是沿着纸筒弯曲的壁行走,它就永远不会返回到原出发点。这就是二维(或者说被我们所感知的那种维)的例子,沿着它一直走,就不可能返回到原来的出发点。PS一维空间为线,即是以长为主的。二维空间为面,即线重合的太多了就有了长和宽,也就组成了面。三维空间为立体,即面重合的太多了,就有了长、宽和高,也就组成了立体形状。四维空间为时间,即时间有远近之分、现实与超现实之分、空间与超空间之分、长短之分、动态与静态之分,是融入到所有有形与无形的空间之中的。五维空间为大脑显意识思维,是以思维波能量的速度运行的。六维空间为大脑潜意识思维,是以思维波的暗物质能量、潜意识的深度能量来发挥的,是身心智慧的取之不尽、用之不竭、无穷无尽的能量源泉。七维空间为时空交融与分流,即时空学说
黑洞(Black hole)是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种超高质量天体,由于类似热力学上完全不反射光线的黑体,故名为黑洞。黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后,发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大,而体积却十分微小,它产生的引力场极为强劲,以致于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界(临界点)内,便再无力逃脱,就连传播速度最快的光(电磁波)也逃逸不出。
编辑本段名词解释
指时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体。
编辑本段产生过程
黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、热量无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的力量,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳,但黑洞并不能吞噬如此多的物质,黑洞会释放一部分物质,射出两道纯能量——γ射线。。
也可以简单理解:通常恒星的最初只含氢元素,恒星内部的氢原子时刻相互碰撞,发生聚变。
黑洞由于恒星质量很大,聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定。由于聚变,氢原子内部结构最终发生改变,破裂并组成新的元素——氦元素,接着,氦原子也参与聚变,改变结构,生成锂元素。如此类推,按照元素周期表的顺序,会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成,直至铁元素生成,该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定,参与聚变时不释放能量,而铁元素存在于恒星内部,导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡,从而引发恒星坍塌,最终形成黑洞。说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,就再不能逃出。跟白矮星和中子星一样,黑洞可能也是由质量大于太阳质量好几倍以上的恒星演化而来的。
黑洞当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。[3]
编辑本段表现形式
引力强大的黑洞。恒星的时空扭曲改变了光线的路径,使之和原先没有恒星情况下的路径不一样。光在恒星表面附近稍微向内偏折,在日食时观察远处恒星发出的光线,可以看到这种偏折现象。当该恒星向内坍塌时,其质量导致的时空扭曲变得很强,光线向内偏折得也更强,从而使得光线从恒星逃逸变得更为困难。对于在远处的观察者而言,光线变得更黯淡更红。最后,当这恒星收缩到某一临界半径(史瓦西半径)时,其质量导致时空扭曲变得如此之强,使得光向内偏折得也如此之强,以至于光线再也逃逸不出去 。这样,如果光都逃逸不出来,其他东西更不可能逃逸,都会被拉回去。也就是说,存在一个事件的集合或时空区域,光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者,这样的区域称作黑洞。将其边界称作事件视界,它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合。
与别的天体相比,黑洞十分特殊。人们无法直接观察到它,科学家也只能对它内部结构提出各种猜想。而使得黑洞把自己隐藏起来的的原因即是弯曲的时空。根据广义相对论,时空会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短光程传播,但相对而言它已弯曲。在经过大密度的天体时,时空会弯曲,光也就偏离了原来的方向。
在地球上,由于引力场作用很小,时空的扭曲是微乎其微的。而在黑洞周围,时空的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的“侧面”、甚至“后背”,这是宇宙中的“引力透镜”效应。
这张红外波段图像拍摄的是我们所居住银河系的中心部位,所有银河系的恒星都围绕银心部位可能存在的一个超大质量黑洞公转。 据美国太空网报道,一项新的研究显示,宇宙中最大质量的黑洞开始快速成长的时期可能比科学家原先的估计更早,并且现在仍在加速成长。
一个来自以色列特拉维夫大学的天文学家小组发现,宇宙中最大质量黑洞的首次快速成长期出现在宇宙年龄约为12亿年时,而非之前认为的20~40亿年。天文学家们估计宇宙目前的年龄约为136亿年。
同时,这项研究还发现宇宙中最古老、质量最大的黑洞同样具有非常快速的成长。有关这一发现的详细情况将发表在最新一期的《天体物理学报》。
编辑本段大型黑洞
巨型黑洞
宇宙中大部分星系,包括我们居住的银河系的中心都隐藏着一个超大质量黑洞。这些黑洞质量大小不一,大约100万~100亿个太阳质量。天文学家们通过探测黑洞周围吸积盘发出的强烈辐射推断这些黑洞的存在。物质在受到强烈黑洞引力下落时,会在其周围形成吸积盘盘旋下降,在这一过程中势能迅速释放,将物质加热到极高的温度,从而发出强烈辐射。黑洞通过吸积方式吞噬周围物质,这可能就是它的成长方式。
这项最新的研究采用了全世界最先进的地基观测设施,包括位于美国夏威夷莫纳克亚山顶,海拔4000多米处的北双子座望远镜,位于智利帕拉那山的南双子座望远镜,以及位于美国新墨西哥州圣阿古斯丁平原上的甚大阵射电望远镜。
特大黑洞
新发现的黑洞,位置在距地球5000~1亿光年的处女座与白羊座中。专家指出,大部分黑洞质量,只比太阳多出数倍,但是新搜集到的数据显示,这3个黑洞的质量,约是太阳的5000~1亿倍。
黑洞的资料
名称 质量(太阳=1) 伴星质量(太阳=1)
MGR0J1655-40 5.5 1.2
大麦哲伦云X-3 6.5 20
J0422432 10 0.3
A0620-00 11 0.5
天鹅座V404 12 0.6
天鹅座X-1 16 30
大质量黑洞的成长
中子星-内部结构模型图[4]观测结果显示,出现在宇宙年龄仅为12亿年时的活跃黑洞,其质量要比稍后出现的大部分大质量黑洞质量小10倍。但是它们的成长速度非常快,因而现在它们的质量要比后者大得多。通过对这种成长速度的测算,研究人员可以估算出这些黑洞天体之前和之后的发展路径。
该研究小组发现,那些最古老的黑洞,即那些在宇宙年龄仅为数亿年时便开始进入全面成长期的黑洞,它们的质量仅为太阳的100到1000倍。研究人员认为这些黑洞的形成和演化可能和宇宙中最早的恒星有关。
天文学家们还注意到,在最初的12亿年后,这些被观测的黑洞天体的成长期仅仅持续了1亿到2亿年。
这项研究是一个已持续7年的研究计划的成果。特拉维夫大学主持的这项研究旨在追踪研究宇宙中最大质量黑洞的演化,并观察它们对宿主星系产生的影响。
已知最大的黑洞
目前,天文学家最新观测发现小型星系竟包含着一个超大质量黑洞,其质量是太阳的170亿倍。天文学家也没有线索证实这一奇怪现象。
天文学家发现一个超级质量黑洞,所在NGC 1277星系中心膨胀区域59%恒星质量都聚集在黑洞中,这项发现将进一步增添了星系与黑洞之间关系的神秘性。
位于英仙座星系群的小型星系NGC 1277距离地球2.5亿光年,这个处在其内部的黑洞质量竟然达到太阳质量的170亿倍。相比之下,银河系中心的超大质量黑洞就是小巫见大巫了,它仅是太阳质量的400万倍。
普通黑洞仅占星系膨胀区域的0.1%质量,在此之前观测到拥有最大比例质量黑洞的星系是NCG 4486B,它的黑洞质量占星系的11%。而当前发现NGC 1277星系的神秘巨型黑洞仍是一个谜团,德国马克思-普朗克天文研究所的天文学家雷姆科-范德-博世说:“我们并未想到宇宙中会存在如此巨大的黑洞,目前我们进一步揭开其中的秘密,并掌握类似的星系在宇宙中如何形成,以及存在的普遍性。”
NGC 1277星系可能并不是唯一的,目前天文学家正在研究多个类似情况的星系,它们可能蕴藏着不成比例的大型黑洞。
编辑本段首次发现
1970年,美国的“自由”号人造卫星发现了与其他射线源不同的天鹅座X-1,位于天鹅座X-1上的是一个比太阳重30多倍的巨大蓝色星球,该星球被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。天文学家一致认为这个物体就是黑洞,它就是人类发现的第一个黑洞。
编辑本段演化过程吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。
黑洞拉伸,撕裂并吞噬恒星
通常天体物理学家会用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期,当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天,恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂,进而通过吸积周围气体而形成的。行星(包括地球)也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。当中央天体是一个黑洞时,吸积就会展现出它最为壮观的一面。黑洞除了吸积物质之外,还通过霍金蒸发过程向外辐射粒子。
蒸发
由于黑洞的密度极大,根据公式我们可以知道密度=质量/体积,为了让黑洞密度无限大,那就说明黑洞的体积要无限小,然后质量要无限大,这样才能成为黑洞。黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星,它的质量极大,体积极小。但黑洞也有灭亡的那天,按照霍金的理论,在量子物理中,有一种名为“隧道效应”的现象,即一个粒子的场强分布虽然尽可能让能量低的地方较强,但即使在能量相当高的地方,场强仍会有分布,黑洞喷射物不断变亮[5]对于黑洞的边界来说,这就是一堵能量相当高的势垒,但是粒子仍有可能出去。
霍金还证明,每个黑洞都有一定的温度,而且温度的高低与黑洞的质量成反比例。也就是说,大黑洞温度低,蒸发也微弱;小黑洞的温度高蒸发也强烈,类似剧烈的爆发。一个太阳大的黑洞,大约要1后面66个0年才能蒸发殆尽;一颗小行星大小的黑洞会在10小数点后面21个0加1秒内蒸发得干干净净。[1][6]
毁灭
黑洞会发出耀眼的光芒,体积会缩小,甚至会爆炸。当英国物理学家史迪芬·霍金于1974年做此预言时,整个科学界为之震动。
霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃,他结合了广义相对论和量子理论,他发现黑洞周围的引力场释放出能量,同时消耗黑洞的能量和质量。
假设一对粒子会在任何时刻、任何地点被创生,被创生的粒子就是正粒子与反粒子,而如果这一创生过程发生在黑洞附近的话就会有两种情况发生:两粒子湮灭、一个粒子被吸入黑洞。“一个粒子被吸入黑洞”这一情况:在黑洞附近创生的一对粒子其中一个反粒子会被吸入黑洞,而正粒子会逃逸,由于能量不能凭空创生,我们设反粒子携带负能量,正粒子携带正能量,而反粒子的所有运动过程可以视为是一个正粒子的为之相反的运动过程,如一个反粒子被吸入黑洞可视为一个正粒子从黑洞逃逸。这一情况就是一个携带着从黑洞里来的正能量的粒子逃逸了,即黑洞的总能量少了,而爱因斯坦的公式E=mc^2表明,能量的损失会导致质量的损失。
当黑洞的质量越来越小时,它的温度会越来越高。这样,当黑洞损失质量时,它的温度和发射率增加,因而它的质量损失得更快。这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计,因为大黑洞辐射的比较慢,而小黑洞则以极高的速度辐射能量,直到黑洞的爆炸。