麒麟对《万物起源》的笔记(23)

万物起源
  • 书名: 万物起源
  • 作者: [美] 大卫·贝尔科维奇
  • 副标题: 从宇宙大爆炸到文明的兴起
  • 页数: 224
  • 出版社: 九州出版社
  • 出版年: 2024-4
  • 前言 i
    本书来自耶鲁大学的一门本科研讨班课程,课程有一个朴素的名字一“万物起源”,目标是通过这些可证伪的重大假说来训练科学思维。本书资料都是为普通读者准备的,我想在科学方面不会过于浮夸。我也尽力避免以专门术语迷惑读者,对必不可少的术语则尽量解释。
    引自 前言 i
    2024-05-19 10:09:28 回应
  • 前言 i
    然而,布鲁诺关于宇宙无始无终、无边无沿的观点却是错的,时间确实有一个起点。对这一事实,最简单的证据就是夜空的黑暗:如果我们生活的宇宙真的无始无终、无边无沿,那夜空的每一个方向都会在某处有一颗星星,而且每一颗星星发出的光芒都会有充裕的时间抵达地球;因此,整个夜空应该完全被星光照亮才对。这一夜空佯谬尽管早就由德国数学家约翰内斯·开普勒(JohannesKepler)和英国学者托马斯·迪格斯(Thomas Digges,与布鲁诺同时代的人)提出,却是以晚得多的18一19世希・(Heinrich WilhelmO1bes)命名。奥伯斯佯谬的谜底,后来由19一20世纪的英国物理学家威廉,汤姆森(William Thomson,。又名开尔文男爵)揭开,甚至美国作家爱伦坡也曾做出推断:宇宙要么年龄有限,因此遥远星球的光芒还没来得及抵达地球,要么空间有限,因此足辰并事无处不有:要么二者 都成立。这意味着宇宙是从过去某个时刻肇始且(或)并非同时在所有地方发生,因而成为最终引出大爆炸假说的最早和最重要线索之一。
    引自 前言 i
    2024-05-19 10:18:53 回应
  • 第一章 宇宙与星系 3
    如果膨胀宇宙具有有限的时间和空间,那么将膨胀倒序回放,宇宙的全部质量和能量最初就是浓缩在一个小得多也热得多的体积中,勒梅特称之为“宇宙蛋”。在宇宙最初时刻的这一扩张,被剑桥大学天文学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)不无贬损地始称为“大爆炸”,实际上他反感这个想法。这个名字留了下来,但“爆炸”一词并不完全准确,尽管我在本章开头也用了同样的表述。普遍意义上的爆炸意味着有高压气体从低压气体中分离出来,向外形成冲击波,然而最初的压缩宇宙的质量与能量也包括全部空间都在这小小的体积中,并无空间供它去爆炸。宇宙膨胀时,是与它的空间边界一起膨胀,在边界之外并没有光、物质、能量或是时间的概念,这凭直觉可能很难想象出来。
    引自 第一章 宇宙与星系 3
    2024-05-19 10:21:03 回应
  • 第一章 宇宙与星系 3
    大爆炸理论使得简单推算宇宙年龄成为可能,或者仅仅运用目前宇宙膨胀的观测资料也够了。要计算总的时间,就需假定宇宙以估算的膨胀率(称为哈勃常数)从很小的体积增长到今天,宇宙空间也随之冷却到3K的温度。据此我们可推算,宇宙年龄约为140亿年(有大约10亿年的出入)。这一简单推算通过对宇宙最古老星体的天文观测得到了极好的证明,这类星体通常都很小,燃烧极为缓慢(详见下章)。它们在大爆炸之后几亿年才诞生,因而由此估算出的宇宙年龄会偏低。目前对宇宙年龄的最可靠估算是138亿年。
    引自 第一章 宇宙与星系 3
    2024-05-19 10:22:19 回应
  • 第一章 宇宙与星系 3
    从大爆炸初始状态开始的一连串事件,掌控着物质的性质及宇宙的结构。简单说来,在大爆炸之后紧跟着的几微秒(1微秒即百万之一秒)到1分钟之内,发生了很多事情。在我们展开细节之前,可以回想一下最初的宇宙是如此的致密和炽热,只是一个极小的有巨大纯能量的球体,而随着它膨胀和冷却,各种形态的物质、能量乃至自然作用力都从中凝结而出,这一过程可大致想象为水蒸气的冷却,先从气态变成液态水,再从水变成固态冰。每一步都有新形态的物质生成(气态、液态或固态),这就是相变。只是这些发生在字宙诞生最初几个瞬间的变化要远比相变奇异,而我们对作为起点的最初状态也还谈不上有充分的认识。
    引自 第一章 宇宙与星系 3
    2024-05-19 10:26:06 回应
  • 第一章 宇宙与星系 3
    极速膨胀之所以会成为大爆炸故事不可或缺的一部分,是因为要是没有它,对宇宙微波背景辐射(前面提到过的弥漫整个宇宙的无线电波杂音)的基本观测就难以解释。比如说,既然宇宙所有空间在近140亿年之后看起来都还有几乎相同的温度,宇宙不同方向相距遥远的各个尽头就必然彼此有过长期的接触并维持到了足够大的尺寸,在后续膨胀中才能以相同的温度各奔前程。若是从时间原点起它们从未彼此接触,那就很难理解为什么它们现在都具有同样的温度。极速膨胀使宇宙得以快速拥有小而有限的体积,于是宇宙的各部分在各奔前程之前,都能达到相同的温度。
    引自 第一章 宇宙与星系 3
    2024-05-19 10:32:58 回应
  • 第一章 宇宙与星系 3
    故事进行到这里时,宇宙的温度仍然太高,夸克还不能彼此结合。但在接下来的105秒中,有更多事情发生。物质和所谓反物质(比如电子的反物质是正电子,与电子质量相同而所带电荷相反)以几乎相等的数量存在。物质与反物质一旦接触就会一起湮灭,只能共存极短暂的时间。湮灭会释放出更多能量,但也会留下“少”量的常规物质,其数量略微丰富些,因而存留至今。被认为是宇宙质量最主要存在形式的暗物质(详见下文),也很可能是在此期 间产生的。这段时期的最后阶段则涉及夸克的结合,那时候温度已经足够低到夸克终于能彼此结合产生质子和中子了,但对中子与质子结合为原子核的过程来说还是过高,更不必说生成完整的原子了。由于质子和中子一般被叫作强子,105秒期间的这一最后阶段就称为强子时期。 在这10秒过后,温度仍然很高,光子也仍具有充足的能量,因此可以将能量转变为物质,并继续生成轻子。但在1秒之后,环境冷却,轻子不再生成。这期间生成的轻子数量,差不多就是存留至今的量(除了那些后来由核反应生成的轻子),因此10秒到1秒这段时间就称为轻子时期。
    引自 第一章 宇宙与星系 3
    2024-05-19 10:37:26 回应
  • 第一章 宇宙与星系 3
    第一代恒星应当仅由氢与氨组成,它们的亮相标志着黑暗时代的结束,时间在大爆炸之后3亿年。那些最大的第一代恒星诞生而又复归死亡,创造出更重的物质(详见下章),其他较小的恒星则由巨大星云的驱动而形成,并因引力束缚而集结,从而有了第一批真正的星系,这一过程在大爆炸之后的10亿一30亿年达到鼎盛。尽管总体而 言宇宙中的星系在膨胀中彼此远离,但它们并非完全自由地飘荡,其中一些会因为彼此的引力束缚而形成星系团。星系团在引力下形成纤维状结构。这些纤维组成的网是宇宙中最大的结构,纤维之间则是空洞。这样的结构充斥着宇宙。 空洞:天文学里,空洞指的是纤维状结构之间的空间,二者均为宇宙组成中最大尺度的结构。一个典型的空洞直径大约为11至150个百万秒差距(1个百万秒差距等于3261600光年),其中只包含很少或完全不包含任何星系。—一译者注
    引自 第一章 宇宙与星系 3
    2024-05-19 10:41:43 回应
  • 第一章 宇宙与星系 3
    我们自己的星系一银河系,就是由仙女座星系的引力束缚着(在遥远的将来它们甚至会相撞),而它们也都是室女座星系团中的大型星系,后者又是更大的拉尼亚凯亚超星系团的一部分。不过在大爆炸之后10亿年的第 一批星系形成之后,可能又花了10亿到20亿年才形成这些星系团和纤维状结构。 今天的星系在大小和形状上并不一致,但轮廓也并非完全随机。最大的那些星系呈椭圆形,组成为球体的恒星们以随机的轨道方向绕星系中心旋转。更为常见的是圆盘状、螺旋形、有旋臂结构的星系,它们盘面扁平,看起来在绕质量中心旋转,例如银河系或仙女星系。实际上,由 布满气体和恒星的巨大星云形成的旋转的星系本来会男缩,但旋转阻止了垂直于旋转轴线的坍缩,倒是允许平行于轴线的“跌落”,这就形成了扁平盘状结构(与太阳系的形成类似,后面我们将展开讨论)。在太阳系这样的系统中,坍缩星云的中心通常拥有更多质量,对一个太阳系来说这就是恒星。而在星系中,中心拥有过多质量,因而会形成超大质量的黑洞,它的质量和密度是如此之大,甚至连靠太近的光都无法逃出它的引力。
    引自 第一章 宇宙与星系 3
    2024-05-19 10:43:42 回应
  • 第一章 宇宙与星系 3
    这种将星系和星系团固定住的看不见的暗物质,在电磁波的任何波段(从微波到红外再到紫外)都检测不到。但近年来,天文学家不得不得出结论,宇宙中的物质有相当大的一部分都是暗物质,而最早星系的组成也被认为其中的暗物质成分要多于氢和氨。由于对暗物质的存在只能间接探测,其基本组成仍然是一个谜。 米
    引自 第一章 宇宙与星系 3
    2024-05-19 10:49:10 回应
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2
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图镌梨枣
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文艺复兴时期的威尼斯艺术
2
大转型之前
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大汉帝国全史
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梁启超
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老子传
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我们何以不同
1
中国艺术精神
2
历史的逻辑
1
后工作时代
1
开颅
1
记忆的重量
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人生的智慧
1
东汉的崩溃
7
殷商六百年
1
我们的日子
2
未完成的启蒙
7
叶圣陶的语文课
10
第七位囚禁者
2
意识的河流
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捕杀
2
工作、消费主义和新穷人
4
旧制度下的俄国
8
与克尔凯郭尔一起守护激情
10
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5
秋之星:写给中国人的星空指南(插图注释版)
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好焦虑
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流光:沈从文散文选
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古希腊思想通识课:修昔底德篇
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教育的浪费
10
自我决定的孤独
7
西南联大哲学课
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永生剧场
8
自行车:一部文化史
6
反资本世界简史
9
此情可待
1
探寻罗马人
3
当世界史的指针逆转之时
17
古希腊人
9
探寻希腊人
1
焦土故事
11
与猪同游生灵世界
1
克苏鲁神话:远古文明的史诗
1
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1
来者是谁
3
埃及众神
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脑子不会好好睡
2
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大汉400年
3
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大清宪法案
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五感之谜
2
尤里卡时刻
2
跨文化传播:赫拉克勒斯神话品析
3
断头螺丝
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宿墨与量子男孩
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