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宇宙的本质:夜晚的天空为什么是黑的

2022-03-20 23:18:34 来源:科技日报

人人皆知,我们在夜晚看到的天空是黑暗的。那么,夜晚的天空为什么是黑的呢?

看似寻常的现象之下实际蕴藏着宇宙的奥秘。《BBC宇宙的本质:夜晚的天空为什么是黑的》向我们解答了众多宇宙难题。

这是一部聚焦宇宙前沿的科普作品,从恒星的命运轮回到宇宙波澜壮阔的终极宿命,再从搜索地外生命讲到探寻另一个宇宙,介绍了很多新近的科学研究成果,比如相对论、多重宇宙、暴胀理论、量子力学等前沿理论,作者以专业的视角,用生动的语言和示意图将这些晦涩抽象的理论进行了细致地阐述。

例如,在“宇宙的命运”这一章中,作者就宇宙未来将永远膨胀还是会坍缩为一点这一问题展开了讨论。书中讲到,闭宇宙、开宇宙、平直宇宙这3种宇宙模型分别对应着宇宙最后的3种可能结局:坍缩、永远膨胀、平衡。基于这3种宇宙模型,科学界对宇宙的命运众说纷纭,这些观点中备受关注的当属斯蒂芬·霍金的宇宙假说。霍金认为宇宙是闭合的,宇宙的引力足够大,膨胀将趋于停止,空间必然会在达到最大值之后朝着大挤压的方向坍缩。当坍缩进入半程,时间可能会倒流。

这一点发人深思,我们或许本就不应该固执地认为时间只会从过去流向未来。物理定律里并没有加入“时间箭头”的概念,把时间的方向逆转之后,各种方程依然成立。实践证明,时间指向熵增的方向,也就是从井然有序走向混乱无序。宇宙的未来会不会走向霍金所预测的结局,我们还不能确定。如果宇宙走向与霍金的预测相反的结局,也就是永远膨胀下去,宇宙将会处于完全均匀的状态,不再有熵的增加,时间会走向终结。这完全颠覆了我们对时间这一概念的理解。

除此之外,书中提到的多重宇宙概念也值得我们细细思考。根据量子物理学定律,除了我们这个宇宙,还可能存在很多不同种类的宇宙,宇宙之间存在一定联系,一个宇宙有可能孕育出另一个宇宙。也就是说,宇宙可以如同地球上的生物一样进行“繁殖”。母宇宙孕育出婴儿宇宙,而婴儿宇宙在“成长”后开启下一轮“繁殖”过程。物理学家李·斯莫林推测,每当婴儿宇宙通过黑洞或虫洞从另一个宇宙中诞生时,新宇宙中的物理定律会与母宇宙大致相似,但略有不同。我们这个宇宙的物理定律相比其他宇宙似乎发生了变化,允许碳与氧在恒星内部形成,而这一点恰恰让我们这种以碳为基础、呼吸氧气的生命体存活下来。据此,我们应该摒弃自己就是宇宙中心的错误观念。

《BBC宇宙的本质:夜晚的天空为什么是黑的》不只讲述了这些前沿的观点,也科学地梳理了人类认知和探索宇宙的历程,介绍了稳恒态模型、大爆炸理论等宇宙理论的更迭,回顾了恒星测距手法的升级以及空间探测活动的逐步发展等,将科学发现背后的故事娓娓道来。

作者约翰·格里宾是剑桥大学天体物理学博士,学术功底深厚,精通宇宙学知识,时刻关注前沿理论研究,也撰写了多部天文科普畅销书,曾获英国科学作家协会终身成就奖。

除了拥有专业的作者,这本书还由中国科学院紫金山天文台专家审定,他对书中的专业知识和专有名词进行了详细地核实,并根据相关研究的新进展,对内容进行了更新,为便于读者更好地理解,也添加了一些必要的注释。

书中包含230余幅精美图片,采用了哈勃空间望远镜等拍摄的天文照片,展现了震撼壮美的璀璨星系,同时也穿插了计算机模拟图、天文学家照片及说明性示意图等,美观性和解释性并存,视觉体验极佳。(沙玲玲)

关键词: 宇宙的本质 宇宙的奥秘 宇宙前沿 科普作品

本文来源: 科技日报


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