博大精深的宇宙科学,依然还有着很多的未知领域等待着我们去发现

自古以来,我们人类一直都在为探索浩瀚宇宙的“尽头”的问题而不懈努力着,从上古时代到我们现代时期,人们始终都没有放弃过对这个问题的探索和追寻,然而从目前我们所已知的整个宇宙中的观测范围来看,由各种不同种类与类型的星体所构成的星系团等,其中科学家们如何去探索与测量到那些星体之间的距离,自然而然就成为了我们当代科学家们寻找宇宙“尽头”的唯一手段了。


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在现代物理科学上,科学家们长期观察和观测宇宙之中的天体时,总会发现到其中的一些宇宙天体的光谱线并不存在于标准的波长位置上;当然,这些宇宙中的天体其自身所有的波长都是逐渐地向红端的方向上进行加长的,这也就由此表明了光谱线上的波长在发生变化的时候首先会向着红端的方向进行移动,而这种红端移动的现象则被科学家们称之为光谱线红移。

在科学上,这种红端移动的现象有时候还是多普勒效应所引起的,当宇宙之中那些遥远的星际天体或者其他的行星体发生运动的时候,这些宇宙中的天体其自身所发出的那些光和电波的波长就会发生一定程度的变化;当然,这些天体在运动的过程中在向着其他的星体进行运动时,两颗星体之间的距离就会不断地发生各个阶段上的变化,其中两颗星体之间的电波波长也会跟着发生各种变化,由此这也让我们发现了,遥远的宇宙天体其自身所释放出来的谱线红移的现象,表明了它正在远离着我们朝向宇宙的更深处方向飞去。


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假如在广袤的宇宙之中,我们可以用亮度来表示天体的红移现象,那么正在发生红移的这颗天体,其所发出的光与电波经过漫漫的宇宙空间出现在我们地球上空时,这些电波的波长就会变得比原来刚被释放出来的波长还要长上许多倍;例如,在宇宙空间里所有发生红移的天体当中,其中氢原子所发出的波长大约为1200多埃的紫外线波,但是在我们的地球上,科学家们目前所观测到的宇宙波长却是6000多埃的红光光线波,因而这种红光光线便就变成了我们人类可以用肉眼进行观察到的可见光波了。

根据现代物理学上多普勒效应的原理,科学家们认为宇宙中的天体其自身运行的速度越大,红移的移动现象也就会越大;同样的科学家们还以此为根据来进行判断出那颗天体加速离去我们的速度数值。因此科学家们便通过光谱分析的方法来分析了遥远宇宙中那颗天体的星光亮度,直接的探测到了这颗星球的表面上所释放出来的氢、氧、碳的原子物质,并且还发现了星体上所发出了一系列经过红移移动之后的波长范围。


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宇宙中的未知星体


由这些天体所产生得红移现象可知,科学家们可以对这些星体计算出来符合特定的红移波长现象,以及这些星体自身所发生的红移的规模与光的亮度等等。当然,如果科学家们按照多普勒效应来分析这些问题的话,那这就意味着宇宙之中的天体红移现象,已经足够证明了我们的宇宙始终都是在作着膨胀的运动;同时,也意味着爱因斯坦的广义相对论中的引力场方程式,所提到过有关“膨胀的宇宙”学理论也是一个正确的观点,因此红移的现象与宇宙的膨胀也就形成了我们现代物理学上“宇宙膨胀论”的核心观点。

在现代时期的物理科学界上,还有一些科学家们同时也提到了有关宇宙膨胀方面的科学观点,例如”稳恒态宇宙论“等等;当然,这些科学家所提出来的宇宙科学观点,在大体上也大都支持和主张了宇宙膨胀的学说观点。


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膨胀的宇宙


从科学家们把红移的活动现象转换成为一种可供测算宇宙星体之间的距离方法后,以此来求得宇宙中的那些天体与我们地球之间的距离上,所产生的各种距离上不同的变化;因此科学家们通过这种测算的方法就已经决定了宇宙膨胀方向上的基本形态,因而他们还从对宇宙的长期观测中,求得出的哈勃常数来表示现有的宇宙膨胀速度,当然这也是可以用物理学上“减速参量”的算法来得出我们宇宙真正的膨胀减速率。

假如按照先前科学家们所得出的宇宙大爆炸之后,就开始发生了急速膨胀的宇宙形态,那么他们所假定出来的哈勃常数将会产生大约50公里每秒的巨大差距,因而也是在这个100万秒的时间内,以1秒钟大约为3.26光年的时间来看,科学家们以此便计算出了我们整个宇宙的真实年龄,同时从我们的地球到宇宙大爆炸的“尽头”算起,理论上来说应该也是130多亿光年的极限距离。


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宇宙大爆炸


但是,科学界上绝大多数的科学家们认为,目前我们人类已知的宇宙“尽头”,实际上就是距离我们地球117亿光年以前的某颗未知的宇宙天体而已。

早在上个世纪80年代后期,美国的一位约翰斯·霍普金斯大学钱伯斯教授,与另外一位宇宙望远镜科学研究所的乔治·麦里博士曾共同发现了一颗遥远的未知星体,这颗未知的天体后来被科学家们正式编号为4G41.17号星球;随后,他们两个人的共同发现紧接着又被美国基特山顶国立天文台的专家们,进行了各种详细的搜索摄影以及一系列的光谱扫描和观测验证等等。

当然,科学家们是通过了对这颗行星上的氢原子与碳原子所释放出来的光谱而得出来的一系列验证结果,这表明了该星球是距离我们地球大约117亿光年以外的某个未知的空间环境。


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众所周知,在广袤的宇宙中光和电波是以每秒大约30万公里的速度进行传播的,然而这颗距离我们地球117亿光年以外的星球,其自身所发出的光和电波都是历经了117亿年的漫长岁月,才最终到达了我们的地球上空;因此,我们目前所看到的这颗117亿光年以前的星球,其实也就是某个遥远的宇宙世界中,早已经过去了117亿年之后的未知天体。

总而言之,人类为了能够寻找到宇宙的最终“尽头”,曾为此在这个目标上进行了不懈地探索和研究,力求通过我们人类自身有限的资源来去寻找到宇宙中更远的核心地带。当然在此之前,钱伯斯教授就曾通过他长期的观测提出过一个观点,那就是他认为我们的宇宙早在诞生后的13亿年的时间里,就已经形成了一系列最初的星系团。


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所以,他认为在这个宇宙中有一个被科学家们广泛称之为“黑暗物质”的粒子,曾在浩瀚的宇宙空间中广泛的分布开来,而这些所谓的“黑暗物质”的粒子,便因此而充满了我们整个宇宙世界的绝大部分空间中,因而这些广泛分布的质子与中子等等重子元素则被科学家们普遍称之为基本粒子。

当然,这种“黑暗物质”的粒子从一开始聚合在一起的时候,就已经从一个密度非常高的位置上凝缩在一起成为一座质量规模非常巨大的星系;因而钱伯斯教授这才会以此认为我们的宇宙在其诞生了13亿年之后,才最终拥有了宇宙中最早期的一系列星系团。

不过,现代时期我们的科学家们为了能够寻找到宇宙中更为遥远的星系天体,他们便为此又建立起了一些直径大约为4米的大型地面天文望远镜,因而紧接着他们又继续开发出了很多用于探索宇宙空间的红外线摄像机与电荷耦合器件的摄像机等等,以这些先进尖端的科学仪器设备为基础,来对我们的宇宙世界进行下一步更多更好的探索和研究。

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因此,科学家们的这些研究活动为我们人类后来发现更多新的、距离我们地球更为遥远的星系天体提供了更多的可行性;如果在未来科学家们通过这些仪器设备发现到距离我们地球大约125亿光年以外的星系时,那么我们就可以以此来证明,那些星体的存在是宇宙发生大爆炸诞生之后的5亿年的时间里就已经开始形成了。

但是,科学家们通过各种不懈的努力探索后,经过了半个多世纪的研究观测,一直到现代时期却依然无法寻找到宇宙中比120亿年以前更早形成的星系天体了;因此当代的科学家们便认为,这也许是宇宙诞生10亿年以后,广泛分布在宇宙空间中的“宇宙尘埃”物质,影响到了人类直接观测宇宙中的那些早已经形成和诞生后的星系团。


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宇宙尘埃物质


随着后世的科学家们的不断努力,到了现代时期,由于新的科学仪器设备不断的涌现,使得我们人类能够直接的观测到要比4G41.17号的行星更为遥远的宇宙天体;当然,从精确地测算出更为遥远的行星天体之间的距离也因此有了更多的可能;因而这又为我们人类现代时期了解到更为遥远的宇宙中,那些未知的天体形成的整个过程创造了更加优越的条件,同时这也使得我们的科学家们能够更加准确的推算出现在宇宙的真实年龄。

或许,我们人类只有通过不断地发展和制造出更加先进尖端的科学仪器,才能够使得我们人类在未来能够寻找到宇宙世界的最终“尽头”吧。

在我们现代的宇宙物理科学上,还有一个更为重要的问题就是加速膨胀的宇宙究竟会给我们人类带来什么样的影响?这样的一个终极问题是不是意味着我们的宇宙中那些数以千万亿计的星系等,将会在未来的时间里一个又一个的从我们人类的视野中陆续的消失了呢?


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宇宙大爆炸后的余晖


答案其实很简单,不单单是整个宇宙中的星系在加速的远离我们而去,就连宇宙之中的其他恒星星体等也在同样的面临着这样一个相同的命运,因而在未来这其中也就只有很少的一部分恒星星体,以超新星的形式而最终终结了自己的生命;最后,在茫茫的宇宙中某个角落里留下了这颗星体爆发后的余晖与尘埃,最终形成了一颗超大质量的黑洞星体等。

在现代时期,我们的科学家们对宇宙中所有发生过的未知现象,都持有一种相对保守的思想成分,他们认为宇宙中的那些所谓的暗能量、暗物质以及未知的宇宙事件的发生,都必经要经过严格的考证与论证后,其每个未知事件的结果才能够真正的被绝大多数的科学家们所接受和认可。

因而科学家们最终是想要通过这些已经被论证出来的结果,来作出宇宙科学方面上所发生的各种未知的事件合理的解释,即所有的科学家们都会认为爱因斯坦式的“宇宙常数”是宇宙中暗能量物质的主要来源,因此这也就从本质上产生了一个性质完全不同的结论,一种是可以改变运动方向而最终使得宇宙中的引力场获得了更加强大的力场环境。


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万有引力


上个世纪,美国宇航局发射了一颗对宇宙微波背景辐射专门探索和研究观测的卫星系统,以展开我们人类历史上最大规模和最大精密的宇宙背景辐射的观测研究活动;因而,美国的航空航天局同时也相应的部署了一些专门用于观测宇宙超新星的地面天文望远镜,这样一来科学家们就可以从地球的表面与高空中的探测气球上,使用这些更加尖端的科研观测仪器与太空中的卫星一道,来展开对宇宙微波背景辐射的空间环境进行更加精确的探索和研究。

当然,科学家们早已经将我们的宇宙作为一个整体来进行的一个主要的科研方向,因而现代时期的宇宙科学对我们生活在地球上的人类而言,还是一门比较新鲜的科学学科;就是在这样的一门博大精深的学科领域中,我们人类对于宇宙的未来发展问题却依然还是知之甚少。


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宇宙学


到目前为止,我们的科学家们至少在近几百年的时间里,已经发现了一些可以揭开宇宙未来命运的最终线索,而这些关乎宇宙未来的线索之中,有些线索可以给我们的人类在未来时期带来一些新的希望,而另外一些的线索则却只能给我们人类带来一定的错误发展方向。

现代的宇宙物理科学上,科学家们认为我们的宇宙目前这种适应生命存在与发展繁衍的环境状态至少还可以继续维持1000亿年左右;这种稳定的宇宙环境也就相当于我们整个地球历史时期的20倍,同时也相当于远古时代现代智人人类的历史时期500万倍左右。


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远古人类


当然,对于这种观点我们也可以这样认为,宇宙中的一切并不是没有什么任何的东西都是可以永远存在的;而且我们所处的这个宇宙在亿万年的历史之后也并不会直接消失,但是随着时间的不断推进,未来的宇宙空间环境将会变得更加难以生存,因而未来的宇宙空间世界将会使得适合任何有机物质生命体的存在和生存受到极端的影响。

从上个世纪1929年天文学家埃德温·哈勃先生发现了宇宙正在膨胀的现象之外,历史上最为著名经典的“宇宙大爆炸”的科学理论,历经了现代时期几十年以来的不断修改和完善,使得科学家们根据这一科学理论而最终得出了我们的宇宙终极命运,将会取决于未来宇宙中两种正反力量之间的循回结果。

根据“宇宙大爆炸”的科学理论观点,科学家们认为宇宙中有一种力量会使得宇宙空间本身产生一个持续性的膨胀结果,在过去的100多亿年的宇宙历史长河中,宇宙空间自身的快速扩张已经使得整个宇宙的空间中,各个星系团之间的空间距离被不断被拉开拉大;而宇宙中的另一股力量却使得这些宇宙中的星系团,以及包括宇宙中所有的物质个体之间发生了相互运动的万有引力环境,因而这种引力的环境就好像是一台汽车的制动器一般,使我们的这个宇宙产生的急速膨胀与扩张的速度逐渐地减慢了下来。


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万有引力


如果在我们现在的宇宙中,万有引力使得宇宙的扩张最终停止了下来,那么我们的这个宇宙在未来将会发生一个收缩的现象,直到最后又会演变成为一个类似奇点物质的原始宇宙球体,就如同130多亿年前宇宙诞生之初其所发生的大爆炸之前的情形及其相似。

然而,整个宇宙的最终命运如果就像是一场无限密度的烈火一样,熔化掉了整个宇宙中的一切,那么在这种环境下我们的星球甚至连亚原子与粒子上的物质都很难以逃脱掉任何被引力吞噬的厄运;但是除此之外我们还要从另一个方面上去思考,那就是整个宇宙空间要是以极低温的寒冷与无边无际的黑暗而进行终结的话,那么我们整个宇宙之中各种形态的有机生命体也会因此只有极少数的一部分能够幸存下来。


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不过,按照以上的观点可知,我们人类的最终命运依然还是无法做出直接的确定,主要的原因是我们人类道目前为止还无法判断出整个宇宙运动的基本结构形式;在现代时期里,地球上绝大多数天文学家们,其长期观测的研究结论都普遍性的支持宇宙会发生收缩运动的这样一个结果,但是对于这个结果而言,科学界上其他的一些科学家们则认为这个观点依然还存在着许多的不确定性因素。

其中不确定性之一的一个问题就是,当代的科学家们都异常头痛的“暗物质”方面的问题,这个问题通过当代科学家们对宇宙星系体的运行方式上所进行的长期研究发现后,最终才得知到那些宇宙中的星系体,自身的内部所隐含着一股规模非常巨大的内部引力环境,这个研究发现就已经足以说明了我们人类所看到的恒星与星云尘埃的物质,仅仅只是占有了整个宇宙空间物质总量的1%~10%的规模。


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当然,宇宙中还有其他的一些物质是不可见的,这些不可见的物质其本身并不会直接的产生光和热;到了我们现代时期目前为止,我们人类对于那些宇宙之中的暗物质究竟到底是个什么物质依然还是十分的不解。

除此之外,科学家们对什么是“暗物质”的问题,还有一种解释就是这种暗物质的元素,主要是由宇宙当中的弱相互作用大质量的粒子物质所构成的;然而在绝大多数的科学家们看来,暗物质上的有关大质量粒子物质成分,他们可以直接的运用上数学的方法来对暗物质的成分进行各种详细的研究和测算;当然,我们人类迄今以来所能看到的宇宙中一切的物质基础,包括科学家们对我们整个宇宙的未来所进行相关研究与观测的活动,说明了这些并不是人类开展宇宙科学的唯一一个研究方向。


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暗物质


这个结果就好像是我们的城市小区里,对那些拥有各种广场舞爱好的人们所进行的一次调查研究的性质一样,根据最后所调查出来的结果来对整个小区里爱好跳舞的人们进行划分和统计,其统计出来的结果却不具有任何可供论证与可行性的价值是同样的一个道理。


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