宇宙为何会膨胀?这让爱因斯坦非常“懊恼”!

宇宙的标准的汽笛:引力波

  引力波被称为宇宙的标准的汽笛,研究宇宙不仅可以靠看,还可以靠听。当两个致密天体相互并合绕转的时候,它会形成时空的涟漪,就像声音能被大家能听到一样,因为空气在声音传播当中压强发生了变化,引力波是时空的涟漪,本质上振动可以通过“声音”听到。而且引力波携带了非常重要的宇宙学的信息,所以被叫做标准汽笛。2017年引力波的相关研究也获得了诺贝尔奖。

  宇宙标准尺:重子声波振荡

  我的研究领域是做重子声波振荡,它被称作宇宙标准尺,前面有烛光可以看亮度,有汽笛可以听声音,标准尺可以测量距离。我们的方法是利用大量的星系样本,利用统计学的性质从里面提取宇宙的演化信息。重子声波振荡研究在2014年也获得了邵逸夫奖。

  从这里不难看到,每一种研究方式都很重要。结合这些观测,我们今天能了解宇宙能量组成:4%是大家比较熟悉的普通物质。普通物质就是你、我、他、太阳、黑洞,这些都可以叫做普通物质,你可以看得见摸得着。剩下的96%都是我们不知道的,分成两部分,大概三分之二的是暗能量,剩下的是暗物质。

  自从20世纪初设立诺贝尔物理奖以来,一百多次诺贝尔物理奖都颁给了这4%,大家可以猜测一下,还剩下96%的“诺贝尔奖”级研究工作等着我们去发现。

  实际上,暗物质、暗能量方面的研究已经获得了多次诺贝尔奖,CMB研究获得过两次,加速膨胀研究2011年获得诺奖,引力波研究2017年获得诺奖,还有今年非常重要的Peebles的研究也获得了诺奖,他建立了一整套宇宙引力学的框架,如果没有他,我们今天的宇宙学研究是很难展开的,他的工作奠定了基础。

  这就是我们今天所了解的宇宙演化历史,基本上可以分为三部分,宇宙的开端。在这个阶段宇宙的膨胀非常之迅速,是一个加速膨胀过程,就好像一个人在婴儿阶段生长是非常迅速的,在很短的时间之内从婴儿变成了一个巨婴。

  中间这个过程宇宙在生长发育,我们都知道有引力作用,在引力作用之下,时空的膨胀大家可以想像,应该是减速的,因为是相互的吸引作用,在这种作用之下,宇宙慢慢的膨胀,宇宙结构在慢慢的生长,就像树苗一样。

  直到60亿年前,宇宙不知为什么又开始加速膨胀,而且是炸裂式的生长,我们至今不知道原因。有些科学家认为是由于有暗能量的存在导致的,但是暗能量是什么我们并不知道,我们只能慢慢接近,利用我们今天的巡天观测,去分析它的性质,探索它的本质。

  宇宙应该分为这样一些阶段:大爆炸、之后的暴涨,非常急速的膨胀。然后宇宙当中有一段时间是黑暗时代,这段时间宇宙里面没有发光的东西,因为第一代恒星没有形成,主要是氢。

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1 评论

  1. 到此一游~

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