過去100年里最重要的十大宇宙科學(xué)突破

你心目中的宇宙是什么樣子的？

由于我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)和了解不同，所以每個(gè)人心中的宇宙都會(huì)有所不同。在過去的100年中，我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)發(fā)生了翻天覆地的變化。100年前，我們心目中的宇宙是這樣的：

銀河系中的恒星、星團(tuán)和星云就是宇宙的全部。

所有的物質(zhì)都是由原子核和電子組成的。

但隨著科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)被不斷刷新?？纯催@些變化吧。

20世紀(jì)10年代——

愛因斯坦分別在1905、1916年提出了石破天驚的狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論解釋了牛頓萬有引力定律所不能解釋的事情——水星圍繞太陽(yáng)軌跡的歲差問題而名聲大震。

但對(duì)一個(gè)科學(xué)理論來說，只解釋我們已經(jīng)觀測(cè)到的東西是不夠的，更需要對(duì)一些未被觀測(cè)到的事物做出預(yù)測(cè)。在過去的一個(gè)世紀(jì)里，相對(duì)論已經(jīng)做出了很多預(yù)測(cè)——引力時(shí)間膨脹、強(qiáng)和弱引力透鏡、慣性系拖曳效應(yīng)、引力紅移等等。從此，我們對(duì)宇宙的看法開始了一個(gè)前所未有的改變。

20世紀(jì)20年代——宇宙一直這么大嗎？現(xiàn)在是變大還是變??？從古到今，很多科學(xué)家們都在思考著這些問題。

但20世紀(jì)20年代以前，我們?nèi)匀徊恢楞y河系之外還有宇宙的存在，直到著名天文學(xué)家埃德溫·哈勃有了新發(fā)現(xiàn)：他一直不間斷地測(cè)量了十幾個(gè)星系的退行視速度和距離，從而發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的秘密：廣袤的宇宙正在膨脹！

20世紀(jì)30年代——

宇宙里究竟有什么東西？人們一度認(rèn)為如果能測(cè)量出所有恒星的質(zhì)量，再加上氣體和塵埃，就能測(cè)量出宇宙中的所有物質(zhì)。但瑞士天文學(xué)家弗里茨·茲威基發(fā)現(xiàn)了宇宙石破天驚的秘密：星系中存在著大量暗物質(zhì)！它們既不發(fā)光，電磁波也探測(cè)不到。

當(dāng)然，現(xiàn)在據(jù)我們所知，宇宙中的暗物質(zhì)比普通物質(zhì)多，質(zhì)量之比為5：1。

20世紀(jì)40年代——

宇宙是怎么形成的？有科學(xué)家提出：是大爆炸產(chǎn)生的。這個(gè)科學(xué)家就是喬治·伽莫夫。1945年，喬治·伽莫夫?qū)τ钪媾蛎涀龀隽俗罱K的推斷：如果現(xiàn)在宇宙正在不斷膨脹與冷卻，那它在過去應(yīng)該更熱，密度更大。在宇宙的過去，一定有一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，那時(shí)的宇宙太過炙熱、密度太高，以至于無法形成中性原子，而在那之前連原子核也無法形成，宇宙就像一鍋渙散的原子濃湯。

但是，這鍋濃湯在某一刻發(fā)生了爆炸，形成了高溫高壓的物質(zhì)，宇宙快速膨脹和冷卻，一些密度較大的物質(zhì)吸引周圍的物質(zhì)，逐步形成星云、恒星、行星等物質(zhì)。

——這就是著名的宇宙大爆炸理論，它是20

世紀(jì)40年代產(chǎn)生的最偉大的思想。

20世紀(jì)50年代——

英國(guó)天文學(xué)家弗雷德·霍伊爾等人認(rèn)為，今天地球上所有稍重一些的元素不是在早期炙熱且稠密

的狀態(tài)下形成的，而是形成于最

初幾代恒星。

20世紀(jì)60年代

經(jīng)過大約20年的辯論，人們終于獲得了決定宇宙歷史命運(yùn)的重要發(fā)現(xiàn)：觀測(cè)發(fā)現(xiàn)了來自大爆炸的殘留輝光，也就是宇宙微波背景輻射。這種均勻分布、絕對(duì)溫標(biāo)2.725K的輻射是由阿諾·彭西亞和鮑勃·威爾遜在1965年發(fā)現(xiàn)的，進(jìn)一步證實(shí)宇宙真的開

始于一次“大爆炸”。

20世紀(jì)了70年——

1979年末，一位年輕的科學(xué)家阿蘭·古斯認(rèn)為：在宇宙的炙熱致密狀態(tài)之前，存在一個(gè)呈指數(shù)膨脹的狀態(tài)，所有能量都束縛在一個(gè)空間當(dāng)中。

20世紀(jì)80年代——

1987年發(fā)生了近100年來離地球最近的超新星爆發(fā)，這也是人類擁有超新星探測(cè)器以來，首次探測(cè)到超新星爆發(fā)。

20世紀(jì)90年代——

1998年，科學(xué)家們對(duì)宇宙未來如何終結(jié)做出了幾種預(yù)測(cè)——

大擠壓：宇宙的膨脹將不足以克服一切物質(zhì)的引力，最終宇宙會(huì)在一次大擠壓中崩潰。

大冷寂：宇宙的膨脹將會(huì)超過所有物質(zhì)引力的總和，從而使宇宙中的一切都會(huì)相互遠(yuǎn)離，最終導(dǎo)致大冷寂。

臨界宇宙：或者我們將處在上述兩種情況之間，宇宙膨脹的速度將會(huì)趨向于零而永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到零。

遠(yuǎn)處的超新星爆發(fā)暗示著宇宙正在加速膨脹，并且，隨著時(shí)間的推移，遠(yuǎn)處的星系相互遠(yuǎn)離的速度正在加快。不僅宇宙最終會(huì)冷卻，這些相互不關(guān)聯(lián)的星系最終也會(huì)消失在我們的宇宙視野中。除了我們本身的星系，其他的星系將不會(huì)和我們的銀河系相遇，我們最終的命運(yùn)將會(huì)是寒冷而孤獨(dú)的。在1000億年以后，除了我們自己所處的星系，我們將再也看不到其他的星系。

21世紀(jì)伊始——

21世紀(jì)伊始——

大型星系巡天項(xiàng)目的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和遙遠(yuǎn)的超新星爆發(fā)數(shù)據(jù)相結(jié)合，繪出了一幅宇宙的現(xiàn)代圖景：

0.01%的輻射以光子的形式存在；

0.1%是中微子，非常輕微地導(dǎo)致了星系團(tuán)周圍的引力暈；

4.9%是正常物質(zhì)，包括由原子構(gòu)成的所有事物；

27%是暗物質(zhì)，或者說一種神秘的，不與任何物質(zhì)發(fā)生相互作用（引力除外）的粒子，塑造了我們今天所觀察到的宇宙結(jié)構(gòu)。

68%是暗能量，這是空間本身所固有的屬性。

2010年～2020年之間，又會(huì)有什么樣的重大發(fā)現(xiàn)呢？是否會(huì)開創(chuàng)引力波天文學(xué)？我們是否會(huì)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的真面目？上世紀(jì)關(guān)于宇宙暴脹的預(yù)測(cè)是否會(huì)被證實(shí)？或者，我們是否可以發(fā)現(xiàn)宇宙中的地外生物？

我們尚不知道。讓我們共同期待吧。