茫茫宇宙,無窮無盡,蘊藏著多少奧秘!宇宙是何時誕生的呢?宇宙到底有多大呢?宇宙的盡頭在哪里呢……閱讀本書,如同乘坐宇宙飛船遨游于太空,去揭開它神秘的面紗!
看清宇宙真面目
茫茫宇宙,無窮無盡,蘊藏著多少奧秘。∮钪媸呛螘r誕生的呢?宇宙到底有多大呢?宇宙的盡頭在哪里呢……細細閱讀,如同乘坐宇宙飛船遨游于太空,去揭開其神秘面紗,盡情探尋星座與黑洞的魔幻迷宮。
天外去觀光宇宙中的長城
宇宙長城并不是指某個星系,而是一大群星系的集合。星系有成群出現的現象,這叫星系群;而星系群也有成群出現的現象,叫作超星系團。例如我們的銀河系就屬于本星系群,本星系群是本超星系團的成員之一。
通過觀測發現,宇宙中大量的星系都集中在一些特定的區域上,在這種極大的尺度結構上看去就像是長長的城墻,所以叫“宇宙長城”,這可比星系的尺度要大得多。這個結構長約7.6億光年,寬達2億光年,而厚度為1500萬光年,儼然就是一條不規則的薄帶子的樣子。天文學家們形象地稱呼它為“長城”,后來被人稱為“格勒—赫伽瑞長城”。
多年來,美國天體物理研究中心的科學家約翰·赫伽瑞和瑪格特·格勒一直不斷研究,他們利用首創的三度空間圖像可以推測宇宙建立在許多巨大空間的周圍。這些空間看起來就像洗臉盆里的肥皂泡,而大大小小的星系就依附在“泡沫”上。有的“肥皂泡”相當大,直徑達到15億光年。
這些“肥皂泡”怎樣產生的呢?構成星系的物質是如何空出這么巨大區域來的呢?此類問題在科學界引起了激烈爭論。有人認為,是大爆炸將物質從空間中心推向四周,從而形成“泡”狀。這種說法存在很大問題,它無法解釋物質怎么跑完這么長的路程,并形成這么巨大的空間。
這道肉眼看不見的曲線形的“長城”,離地球大約2億—3億光年。由于距離遙遠,它在一般的天文攝影照片上也顯示不出來。它使人們了解到宇宙中最大的發光結構不是銀河系中的超星系團。與此同時又給人們一些啟示:在太空中會不會還有更大的天體呢?
2003年10月20日,以普林斯頓大學的天體物理學家理查德·格特為首的一組天文學家,啟動了一個名為“斯隆數字天空觀測計劃”的項目,他們利用新墨西哥州阿帕奇角天文臺的大型望遠鏡,對1/4片天空中的100萬個星系相對地球的方位和距離進行了測繪,然后把它們描繪在一張宇宙地圖上面。
在這張地圖上面,他們驚訝地看到了這個被命名為“斯隆”的巨大無比的由星系組成的“長城”。這樣一種條帶狀的星系長城并不是第一次被發現。在1989年,格勒和赫伽瑞領導的一個小組,就從星系地圖上面發現了一個明顯的由星系構成的條帶狀結構。
科學家們利用計算機,看到底能不能由現有理論通過模擬計算得到這樣一種大范圍條帶結構。他們建立了一個巨大的由星系構成的宇宙模型,來模擬真實宇宙里面包含了“斯隆長城”的那部分空間,用來組成“斯隆長城”的星系,占到了整個模型里面星系數量的10%。
計算結果讓天體物理學家大大松了口氣,因為不管是7.6億光年長的“格勒—赫伽瑞長城”,還是13.7億光年長的“斯隆長城”,都還不屬于理論無法預測的結構。
宇宙里的島嶼
在宇宙產生之初,就產生了不均勻的物質。在后來宇宙膨脹過程中,這些不均勻物質由于引力的作用逐漸收縮成一個個“島嶼”,這就是星系,人們就將其形象地稱作“宇宙島”或“島宇宙”。
在16世紀末,意大利思想家布魯諾推測恒星都是遙遠的太陽,并提出了關于恒星世界結構的猜想。至18世紀中葉,測定恒星視差的初步嘗試表明,恒星確實是遠方的太陽。這時,就有人開始研究恒星的空間分布和恒星系統的性質了。
1750年,英國人賴特為了解釋銀河形態,即恒星在銀河方向的密集現象,就假設天上所有天體共同組成一個扁平系統,形狀如磨盤,太陽是其中的一員。這就是最早提出的銀河系概念。19世紀中葉,德國科學家洪堡又提出了宇宙結構圖像,將宇宙比喻為大海,銀河系和其他類似的天體系統則是海洋中無數的小島。
天文學家通過觀測,看到宇宙中許多霧狀的云團,便猜測可能是由很多恒星構成的,只是離得太遠,人們無法分辨罷了。
現在人們觀測到的河外星系已達上萬個,最遠者距銀河系達70億光年。估計河外星系數目大得驚人,若畫一個半徑達20億光年的圓球,其內含有約30億個星系,每個星系都包含著數以千億計的恒星。
英國天文學家赫歇爾首先發現許多星云可分解成恒星群,后來又發現一些星云無法分解,于是他提出了星系并非宇宙島的觀點。至19世紀,人們借助更大的望遠鏡進行更仔細觀測,特別是分光術的應用,使人們對星云的觀測有了極大進步。只是因于赫歇爾的影響,人們對宇宙島與星云的關系仍然缺乏正確認識。
在20世紀,美國展開了關于宇宙島的爭論。人文學家柯蒂斯認為宇宙島是河外星系,否則它們就是銀河系的成員。另一位大文學家沙普利提出與柯蒂斯不同的觀點。在20世紀20年代,他們展開了激烈爭論。
后來,哈勃進行了更精確地測量,證明了河外星系的存在,這樣,而關于宇宙島的爭論才告結束。關于宇宙中的宇宙島從何處漂移過來的問題,目前仍有很多的爭論。
關于星系起源的理論更是不勝枚舉,最有代表性的是“引力不穩定性”假說和“宇宙湍流”假說!耙Σ环定性”假說認為,在30億年間,星系團物質由于引力的不穩定而形成原星系,并進一步形成星系或恒星;“宇宙湍流”假說認為,宇宙膨脹時形成旋渦,它可以阻止膨脹,并在旋渦處形成原星系。
這兩種觀點都認為星系形成了100億年,但與其他一些關于星系起源的觀點一樣,雖然都產生了深遠影響,卻都不能完整科學地解釋宇宙島的理論問題。
長期以來,到宇宙去生活是人們的一個愿望。于是科學家們提出了一個設想,就是“宇宙島”。地球懸于太空中,是一個巨大的橢圓形球。它特殊優越的條件使幾百萬種生物得以在地球上生存繁衍,科學家們于是以地球為藍本,設計了一座宇宙島。宇宙島是一個直徑500米的空心巨球,球的內壁有住宅、樹林、河流等。將這座人造太空球放入宇宙,它每分鐘自轉兩周。
在宇宙島兩極,可以辦滑翔機俱樂部,由于失重,飛機能長時間在空中自由“散步”。在高緯度地區,可建造醫院和療養院,使那些腿腳不方便的人,在重力減小的情況下隨意行走。 宇宙島上的氣候能任意調節,設在200米高空的管子里的雨水可根據需要降雨。根據目前的科學水平是完全有可能制造這樣的宇宙島。但每一個太空圓球只能容納1萬名居民,于是科學家們又在設想建造一個更大的宇宙島。
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