宇宙中的名詞解釋

5/5宇宙中的名詞解釋宇宙中的名詞解釋

宇宙

四方上下為之“宇”指的是空間；古往今來為之“宙”指的是時間。那么“宇宙”指的就是我們說的時空。也可以說是“天地萬物總稱”。

1、宇宙是時間和空間的總和，是由各種形態(tài)的物質(zhì)構(gòu)成的，是在

不斷運(yùn)動變化的。就是天地萬物的總稱。

2、宇宙是無限的，但是人類所能認(rèn)識到的宇宙卻是有限的。目

前，人類所能觀測到的最大宇宙范圍為150億光年，這樣的宇

宙，在空間上有邊界，時間上有起源。

天體

1、天體是宇宙間物質(zhì)存在的形式，宇宙間的天體都在運(yùn)動著，運(yùn)動著的天體因互相吸引和互相繞轉(zhuǎn)，從而形成天體系統(tǒng)。萬有引力和天體的永恒運(yùn)動維系著它們之間的關(guān)系，組成了多層次的天體系統(tǒng)天體系：總星系（指的是我們利用現(xiàn)在的設(shè)備，所能觀測到的空間尺度，大約在150億—200億光年）——超星系團(tuán)（若干星系團(tuán)集聚在一起構(gòu)成的更高一級的天體系統(tǒng)，通常在一個超星系團(tuán)內(nèi)只含有2～3個星系團(tuán)。）——星系團(tuán)或星系群（通過大望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上千億個星系，它們并不是孤立地分散在宇宙之中，而是聚集起來形成一個個集團(tuán)，由星系、氣體和大量的暗物質(zhì)在引力的作用下聚集而形成的龐大的天體系統(tǒng)就是星系團(tuán)）。——恒星系（銀河系和河外星系，由無數(shù)本身能發(fā)光發(fā)熱的天體（及恒星）所組成的集合體。恒星系或

天體類型比較表

宇宙的認(rèn)識和組成：美國匹茲堡大學(xué)斯克蘭頓博士領(lǐng)導(dǎo)的一個多國科學(xué)家小組宣布，他們借助美國“威爾金森微波各向異性探測器”簡稱WMAP）的觀測數(shù)據(jù)（觀測宇宙微波背景輻射的微小變化），發(fā)現(xiàn)了暗能量存在的直接證據(jù)。作為“大爆炸”的“余燼”，宇宙微波背景輻射大約在“大爆炸”后38萬年產(chǎn)生，其中的光子在宇宙中穿行時會經(jīng)歷一系列物理過程，特別是在經(jīng)過質(zhì)量較大的星系時，這些光子將遭遇“引力陷阱”。探測結(jié)果顯示，宇宙年齡約為137億年，宇宙由23％的暗物質(zhì)，73％的暗能量，4％的普通物質(zhì)組成。宇宙中所占比例最多的東西反而是人類最遲也是最難了解的，至今僅知道它們存在著，但還不清楚它們的性質(zhì)。

暗物質(zhì)(包括暗能量)被認(rèn)為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的課題，它代表了宇宙中90%以上的物質(zhì)含量，而我們可以看到的物質(zhì)只占宇宙總物質(zhì)量的10%不到(約5％左右)。暗物質(zhì)無法直接觀測得到，但它卻能干擾星體發(fā)出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到?？茖W(xué)家曾對暗物質(zhì)的特性提出了多種假設(shè)，但直到目前還沒有得到充分的證明。

暗物質(zhì)存在的證據(jù)——大約65年前，第一次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的證據(jù)。當(dāng)時，弗里茲·扎維奇發(fā)現(xiàn)，大型星系團(tuán)中的星系具有極高

的運(yùn)動速度，除非星系團(tuán)的質(zhì)量是根據(jù)其中恒星數(shù)量計(jì)算所得到的值的100倍以上，否則星系團(tuán)根本無法束縛住這些星系。之后幾十年的觀測分析證實(shí)了這一點(diǎn)。盡管對暗物質(zhì)的性質(zhì)仍然一無所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大約20%的暗物質(zhì)以被廣為接受了。

暗能量——宇宙學(xué)中，暗能量是某些人的猜想，指一種充溢空間的、具有負(fù)壓強(qiáng)的能量。按照相對論，這種負(fù)壓強(qiáng)在長距離類似于一種反引力。如今，這個猜想是解釋宇宙加速膨脹和宇宙中失落物質(zhì)等問題的一個最流行的方案。

暗能量的作用——暗能量它是一種不可見的、能推動宇宙運(yùn)動的能量，宇宙中所有的恒星和行星的運(yùn)動皆是由暗能量來推動的。之所以暗能量具有如此大的力量，是因?yàn)樗谟钪娴慕Y(jié)構(gòu)中約占73%，占絕對統(tǒng)治地位。暗能量是近年宇宙學(xué)研究一個里程碑性的重大成果。

當(dāng)前研究——三大試驗(yàn)揭示暗能量神秘面紗

“三駕馬車”朝暗能量進(jìn)發(fā)

新實(shí)驗(yàn)中最先進(jìn)的設(shè)備是重達(dá)5噸、分辨率高達(dá)570兆(百萬)像素的暗能量照相機(jī)，其2012年被科學(xué)家們安放在位于智利托洛洛山的美國洲際天文臺。托洛洛山海拔2200米，是一座既與縱貫?zāi)厦来箨懙陌驳谒股矫}相連又孤零零的山峰，山區(qū)一年四季天氣晴朗，很少有云霧，每年約有300天可以觀察天體，是世界上少有的觀察天體的好地方。據(jù)息，這一照相機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好開始工作，每晚可為天空拍攝400張10億字節(jié)的圖像，5年時間總共將拍攝525個晚上。這一照相馬拉松活動是“暗能量調(diào)查(DES)”項(xiàng)目的一部分，這一項(xiàng)目由

美國芝加哥大學(xué)的喬舒亞·弗里曼領(lǐng)導(dǎo)。弗里曼計(jì)劃對天空八分之一的范圍進(jìn)行掃描，對10萬個星系團(tuán)進(jìn)行調(diào)查，測量這些星系團(tuán)內(nèi)的3億個星系與地球的距離。

DES項(xiàng)目的最終目標(biāo)是追蹤星系團(tuán)的大小和形狀隨時間如何發(fā)生變化，從而為科學(xué)家們提供重力和暗能量之間如何角力的詳情。重力會讓宇宙的膨脹減速，導(dǎo)致星系團(tuán)變得更加緊密;而暗能量則會讓宇宙的膨脹加速，導(dǎo)致星系團(tuán)分崩離析。因此，星系團(tuán)收縮或膨脹的速度就彰顯了重力和暗能量之間的相對強(qiáng)度。以前的觀察已經(jīng)表明，在宇宙長達(dá)137億年的生命中，有一大半時間里，重力占據(jù)了主動，但在大約60億年前，暗能量開始掌權(quán)。DES項(xiàng)目尤其希望能對這一過渡時期進(jìn)行研究，他們的想法是通過研究大約100億光年遠(yuǎn)的星系團(tuán)這一簡單的辦法來獲得100億年前宇宙的情況。

第二個新實(shí)驗(yàn)是由日本東京大學(xué)科維理宇宙物理學(xué)與數(shù)學(xué)研究所的理論物理學(xué)家村山齊(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的“圖像和紅移的斯巴魯測量(SuMIRe)”，這一項(xiàng)目在美國夏威夷進(jìn)行。它將2014年開始收集數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)收集方式與DES類似，但其方法更好。盡管這一項(xiàng)目只對宇宙十分之一而非八分之一的范圍進(jìn)行掃描，但其能看得更遠(yuǎn)：遠(yuǎn)至130億光年而非100億光年。另外，與DES項(xiàng)目相比，SuMIRe項(xiàng)目的裝備也更精良，尤其是其擁有一個能對紅移進(jìn)行調(diào)查和分析的積分光譜儀。紅移是宇宙學(xué)家們獲得信息最重要的渠道之一，紅移會告訴科學(xué)家們星系與我們的距離。紅移由多普勒效應(yīng)造成，由于多普勒效應(yīng)，從離開我們而去的恒星發(fā)出的光線光譜會向紅光光譜方向移

動。美國天文學(xué)家埃德溫·哈勃于1929年確認(rèn)，遙遠(yuǎn)的星系均遠(yuǎn)離我們地球所在的銀河系而去，同時，它們的紅移隨著它們的距離增大而成正比地增加。這一普遍規(guī)律稱為哈勃定律，它成為星系退行速度及其和地球的距離之間的相關(guān)基礎(chǔ)。這就是說，一個天體發(fā)射的光所顯示的紅移越大，該天體的距離越遠(yuǎn)，它的退行速度也越大。DES項(xiàng)目缺乏光譜儀，因此，其必須依靠其他望遠(yuǎn)鏡來測量紅移。擁有積分光譜儀是SuMIRe項(xiàng)目的一個巨大優(yōu)勢。

第三個實(shí)驗(yàn)是位于智利阿塔卡瑪天文望遠(yuǎn)鏡偏振靈敏接收器(ACTPol)，這一實(shí)驗(yàn)由美國普林斯頓大學(xué)的萊曼·佩吉所領(lǐng)導(dǎo)，這一實(shí)驗(yàn)與上述兩個實(shí)驗(yàn)都不相同。它主要研究宇宙微波背景(CMB)發(fā)出的微波，而非從星系那兒傳來的光。科學(xué)家們認(rèn)為，在誕生早期，宇宙溫度極高，隨后開始冷卻，在宇宙大爆炸后38萬年，形成被稱為微波背景輻射的“余燼”，因此，其保存了早期宇宙“模樣”的印記。當(dāng)代宇宙學(xué)理論同時還有一項(xiàng)重要預(yù)言，即微波背景輻射具有偏振性。在“大爆炸”之初，宇宙中尚未形成物質(zhì)，質(zhì)子、中子和光子相互碰撞，使宇宙之光產(chǎn)生偏振。光本身可以看作是由一些微小的波構(gòu)成，這些波通?？梢栽谌魏我粋€平面上振動，均勻分布于各個方向。但是，光在受到折射或散射后有時會產(chǎn)生偏振，使光波的振動方向集中到特定平面上。

據(jù)理論推算，在宇宙“大爆炸”之后約40萬年，帶電粒子開始形成最初的物質(zhì)，宇宙中的光與物質(zhì)出現(xiàn)分離，但其偏振卻依然在微波背景輻射中得到保存。這一偏振是古老的光線與宇宙最初誕生的物質(zhì)

最后接觸的“印記”，因此，探測它可以為研究宇宙早期狀況提供重要“指南”。

ACTPol項(xiàng)目也將在智利的托洛洛山山頂進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)已于今年7月19日開始，目的是查找宇宙微波輻射的偏振。

如果這三大實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虺晒?，而且研究結(jié)論能相互印證的話，那么，這預(yù)示著我們朝著理解宇宙如何從一個比電子還小的物體擴(kuò)展為現(xiàn)在我們所看到的一個無限大的物體更近了一步。理論學(xué)家們可以將新數(shù)據(jù)納入其暗能量模型中，看看會出現(xiàn)什么結(jié)果。其他人也能使用這些數(shù)據(jù)，或許會得出不同的結(jié)論。

黑洞（blackhole）——由一個只允許外部物質(zhì)和輻射進(jìn)入而不允許物質(zhì)和輻射從中逃離的邊界即視界所規(guī)定的時空區(qū)域。指時空曲率大到光都無法從其視界逃脫的天體。

黑洞是現(xiàn)代廣義相對論中，宇宙空間內(nèi)存在的一種超高質(zhì)量天體，由于類似熱力學(xué)上完全不反射光線的黑體，故名為黑洞。黑洞是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡而“死亡”后，發(fā)生引力坍縮產(chǎn)生的。黑洞的質(zhì)量極其巨大，而體積卻十分微小，它產(chǎn)生的引力場極為強(qiáng)勁，以致于任何物質(zhì)和輻射在進(jìn)入到黑洞的一個事件視界（臨界點(diǎn)）內(nèi)，便再無力逃脫，就連傳播速度最快的光（電磁波）也逃逸不出。

1970年，美國的“自由”號人造衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了與其他射線源不同的天鵝座X-1，位于天鵝座X-1上的是一個比太陽重30多倍的巨大藍(lán)色星球，該星球被一個重約10個太陽的看不見的物體牽引著。天

文學(xué)家一致認(rèn)為這個物體就是黑洞，它就是人類發(fā)現(xiàn)的第一個黑洞吸積——黑洞通常是因?yàn)樗鼈兙蹟n周圍的氣體產(chǎn)生輻射而被發(fā)現(xiàn)的，這一過程被稱為吸積。天體物理學(xué)家會用“吸積”這個詞來描述物質(zhì)向中央引力體或者是中央延展物質(zhì)系統(tǒng)的流動。吸積是天體物理中最普遍的過程之一，而且也正是因?yàn)槲e才形成了我們周圍許多常見的結(jié)構(gòu)。

吸積盤:是一個受恒星或黑洞引力作用的物質(zhì)盤，最終將落到中心的恒星或黑洞中去。

事界:黑洞周圍物質(zhì)有去無回的邊界，在邊界以外觀測不到邊界以內(nèi)的任何事件。

毀滅：黑洞會發(fā)出耀眼的光芒，體積會縮小，甚至?xí)ā．?dāng)英國物理學(xué)家史蒂芬·霍金于1974年做此預(yù)言時，整個科學(xué)界為之震動。

人造黑洞

美國人制造人造黑洞：2005年3月18日英國《衛(wèi)報(bào)》報(bào)道，美國布朗大學(xué)物理教授‘霍拉蒂·納斯塔西’在地球上制造出了第一個“人造黑洞“。

美國紐約布魯克海文實(shí)驗(yàn)室七年前建造了當(dāng)時全球最大的粒子加速器，將金離子以接近光速對撞而制造出高密度物質(zhì)。雖然這個黑洞體積很小，卻具備真正黑洞的許多特點(diǎn)。

歐洲“人造黑洞”：2008年9月10日，隨著第一束質(zhì)子束流貫穿整個對撞機(jī)，歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)正式啟動。曾有人擔(dān)心建于歐洲

日內(nèi)瓦的世界最大‘大型強(qiáng)子對撞機(jī)’會制造出黑洞吞噬地球生物。盡管歐洲的科學(xué)家一再解釋這個不會對地球造成威脅，但大型強(qiáng)子對撞機(jī)就相當(dāng)于一個‘人造黑洞’制造機(jī)器。

中國的人造電磁黑洞：它有著“黑洞”之名，雖然尺寸“迷你”，但任何經(jīng)過的電磁波或光，都不可能逃離它的引力。2009年10月15日，《科學(xué)》雜志宣布，世界上第一個“可吸收電磁波的微波人造黑洞”在中國東南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里誕生。它可以幫助人們更好地吸收太陽能

白洞

白洞是廣義相對論所預(yù)言的一種與黑洞相反的特殊天體。和黑洞類似，白洞也有一個封閉的邊界，聚集在白洞內(nèi)部的物質(zhì)，只能經(jīng)邊界向外運(yùn)動，而不能反向運(yùn)動，就是說白洞只向外部輸出物質(zhì)和能量。白洞是一個強(qiáng)引力源，能把它周圍的物質(zhì)吸積到邊界上形成物質(zhì)層。但白洞目前還是一種理論模型，尚未被觀測所證實(shí)。

光年

長度單位，指光在一年時間中行走的距離，即約九萬四千六百億公里。更正式的定義為：在一儒略年的時間中（即365.25日，而每日相等于86400秒），在自由空間以及距離任何引力場或磁場無限遠(yuǎn)的地方，一光子所行走的距離。因?yàn)檎婵罩械墓馑偈敲棵?99,792,458米(準(zhǔn)確)，所以一光年就等于9,460,730,47

天文單位

是長度的單位，歷史上約等于地球跟太陽的平均距離。天文常數(shù)

之一。地球到太陽的平均距離為一個天文單位。

小行星(Asteroids):繞太陽運(yùn)行的小的石質(zhì)天體，主要在火星和木星軌道之間。

物理雙星(Binarystar):兩個互相環(huán)繞運(yùn)行的恒星。

造父變星(Cepheidvariable):這是一類變星，其代表是仙王座δ星，它們的亮度呈脈動變化。造父變星越亮，它的脈動就越緩慢。

星座(Constellation):人們在天空中定出88個由恒星組成的形象，每個稱為一個星座，現(xiàn)在也指由這些星座圈定的天區(qū)。

暗物質(zhì)(Darkmatter):既看不見又不發(fā)出輻射的物質(zhì)，占宇宙的90%。它們不可見，但通過它們對星系和銀河星團(tuán)的引力作用結(jié)果可以推斷它們確實(shí)存在。

矮星(Dwarfstar):像太陽一樣的小主序星，如果是白矮星，就是像太陽一樣的一顆恒星的遺核。褐矮星沒有足夠的物質(zhì)進(jìn)行熔化反應(yīng)。

銀盤(Galacticdisk):在旋渦星系中，由恒星、塵埃和氣體組成的扁平盤。

星云(Nebula):由塵埃和氣體組成的星際云。

星系暈(Galactichalo):在一個星系周圍由老年恒星和球狀星團(tuán)組成的巨大的球形區(qū)域。

中子星(Netutronstar):演化后期的質(zhì)量巨大的恒星，直徑約為20英里（32千米），它非常致密，其中的質(zhì)子和電子結(jié)合在一起成為中子。

新星(Nova):一顆恒星從它的伴星中獲取氣體突然燃燒變亮。

超新星(Supermova):一顆恒星自身發(fā)生巨大爆炸。

紅移(Redshift):譜線向光譜中紅色的一端移動，這是由于天體向原離地球的方向移動，把電磁波的波長拉長了。是多普勒效應(yīng)造成的現(xiàn)象?？筛鶕?jù)紅移測星體運(yùn)動的速度。

奇點(diǎn)(Singularity):黑洞中心無限致密的點(diǎn)。

太陽風(fēng)(Solarwind):從太陽發(fā)出來的帶點(diǎn)亞原子粒流