当这彭齐亚斯和# ? ) z d $ g p 威尔逊发现了这个噪声之后,他们马上联想到Peebles的这个工作,于是他们赶紧跑过去跟普林斯顿的科学家包括Peebles一起讨论,看看是不是预言的信号被我们发现了,最后,1978年彭齐亚斯和威尔逊获得了诺贝尔奖。
光子在宇宙 大[ % 6 F 爆炸38万年之后变得自由,然后飞向我们,之后的宇宙就变的c \ c ; t _ R 丰富多彩,在宇宙里存c | G ; } 6 9 % 在暗物质。什么是暗物质呢, 2 I 4 V w 8 K Y ?中午各位吃饭的时候可能吃了很多暗物/ M | ) , * % r Q 质,它是物质,但是跟你没有相\ 2 ) # M + 互作用,但正是这些暗物质的存在,使得我们的宇宙里面的结构可以I B f M W % 2 c – 形成。
我们通过数字模拟得到的宇宙形成演化。右图为数字模拟,已经和我们N E m @ z 今天观测到的星系非常接近了,有各式各样形B % { 态的星系,椭圆星系、漩涡@ 8 E % s – z w 星系等等。因此,暗物质理论能够很好的满足今天的观测。
宇宙为什么会加速膨胀
接下来就是我的研究领域,也是我们如今未知最困惑的一个方面,就是宇宙的膨胀或者宇宙的加速膨胀。
说起这个问题还要从从一位“牛人”说起,就是牛顿,牛顿与苹果的故事可能大家都非常熟悉了,一个苹果砸到了智慧的大脑,于是牛顿发现了万有引力定律。他发现任何两体之间的互相吸引,2 % J \ 但是– c a ` | Z | W ` 却没告诉我们为什么,他只是发现了这个现象。
20世纪初,爱因斯坦建立了一个非常时髦的理论:相对论,当年没有几个人能理解。当爱因斯坦% V x Z B 面对同样现象的时候,却陷入了深深的思考,他给出了一个完k x ) r P 5 f \ j 全不同的解释,为什么两体= E ] n N / 5 之间能够互相吸引呢?爱因斯坦认为是因为物质的存在会导致周围时空的扭曲,物质告诉时空怎么扭曲,时空反过来告诉物质怎么去运动。
爱因斯坦得到相对论之后,他迫不及待的把它运用到宇宙的研究,当时他发现有两个可能的解,一种情况就是宇宙要收缩,另外就是j ! R j ; R r V 宇宙要膨胀。
这两个解爱因斯坦都非常不满意,因为没U 3 q u Q x B 有人希望我们有一天坍缩到起点,或者膨胀的四分五裂。于是爱因斯坦在想,我怎么样让宇宙保持稳态,不膨胀也不收缩呢?
图注:大家看著名的2 d w W E b e 爱因斯坦方程被印到火车上,说明它当时是多么的时尚多么的流行
对方程我们不去深究,它的意思就是时空曲率等于物质分布。物质E J D u j | b 9 分布可能有吸引的作用,你可以想象一个收缩的时空比较容易理解,因为物质之间有b 2 \ j 吸引作用,爱因斯坦认为宇宙不可能膨胀,所以就把膨胀这个解给? : + F z = H Q S 排除掉了。于是他想如果宇宙是收缩的可能我还有办法,收缩是因为万有引力,我为什么不引入万有斥力让它不收缩呢?在1917年爱因斯坦创造性的在他的方程后边加入了一项,宇宙学常数,也就是最早的暗能量模型。
得到这个方程之后,爱因斯坦非常兴奋:我的宇宙终于完美的平静下来,而且我的广B 2 A p U \ m l \ 义相对论终于可以被完美的运用到宇宙上了。
但是时间没过多久,1929年,英国的科学8 3 q R @ B ! 家哈勃发现宇宙根本不是静态的,宇宙是在膨胀的0 R \ [ z B ,而且离我们G Z l \ P l f e 越远,它的膨胀速率越快,是一个正比关系,今天的宇宙还在不停的膨胀,跟距离成正比。
你可以想象爱因斯坦得知这个消息的| ; 2 A k ! 时候是什么表情,4 \ K _ / a q 他说了一句话,翻译成中文就是“引入宇宙学z 2 # 3 t 常数是我一生犯的最大错误”,并且没有之( / : 一,非常懊悔。
但是故事并没有结束,1998年三位科学家利用超新星的研究发现:宇宙不仅在膨胀,而且还加速膨胀,大家想象一下当年爱因斯坦引入宇宙学常是为什么?是为了让宇宙不膨胀,他认为宇宙Y * E X 7 | 0 % 是收缩的,加入这个常数之后宇宙可以不膨胀。可是宇宙本来就是膨胀的,加入万有斥力之后是不是膨胀的更快?所以爱因斯坦完全是从错误的出发点得出了正确的结论。
这就是为什么你看98年的《Science》的杂志封面爱因斯坦的表情非常的复杂,很惊喜也很懊悔,科学也许就是这样。
A E P * 加速膨胀研究在1998年就被列为十大科技进展之首。根` Q N ( | a 6 $ Z 据权威的一个国际机构暗能量特别工作组的报告介绍,认为暗能量的存在,说明我们今天对基本粒子或者引力理论的理解或者不正确,q 6 j ^ 8 W ( y b 或者不完备,总之需要一场基础物理的革命。
当然这是一个重大的机遇,我们今天生活在精确宇宙学的时代,我* c 7 3 i 们有非常高质量的数据,可以从里面提取暗能量的信息,暗能量的方向也是美国十年规划最高优先级的研究方向,也是我们国家十三五重点突破的基础前u D @ a % M 沿领域之首。
到此一游~