武向平院士:宇宙的最终结局是什么?
不知各位还记不记得,我们在今年元旦,举办了一场“科学时光趴——光影的世界”活动,在那场活动中,我们邀请了中国科学院院士武向平老师给我们带来了关于《认识我们的宇宙》科普讲座。
许多朋友表示想重温一下武院士的精彩讲解,所以,今天我们就给大家送福利,武院士讲座完整视频双手奉上!
另外,在播放视频之前,还要提醒大家,我们在六一即将举办的第二季“科学时光趴——我和我的祖国一起起航”大型海洋重器展和科普讲座活动的报名还在继续哦,没报名的小伙伴要抓紧时间啦!
接下来请观看由我国天体物理学家、中国科学院院士武向平给大家带来的科普讲座《认识我们的宇宙》。
贴心的小编为流量党带来了图文解析,请看下文~
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首先,宇宙来自于什么地方呢?大多数人可能都知道宇宙来自于大爆炸。138亿年前,发生了宇宙大爆炸,(现代宇宙学中最有影响的一种学说,它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,如同一次规模巨大的爆炸。)大爆炸以后,宇宙就开始慢慢膨胀得越来越大,然后慢慢冷却下来。
那么,这个大爆炸的火球长什么样呢?我们肉眼能看到吗?
其实我们都是可以看到的,但不是用肉眼,因为这个大爆炸的火球已经不在人眼睛的感光范围内,但我们可以在电视机里看见。如果把电视机的信号线拔了,就会发现电视没信号了,变成了下图中的样子。
这里面有一小小的部分是由大爆炸的火球引起的。所以说,没有大爆炸的火球,我们就看不到这个样子。
当然,有人看见过真正的大爆炸火球,1965年,两位贝尔实验室的工程师就用下图这样非常奇怪的喇叭天线,指向天空,结果就发现了大爆炸的火球,当时的火球就已经非常冷了。
大爆炸的火球从138亿年前爆炸之后一直在膨胀、降温,直到今天,温度越来越低,低到什么程度呢?零下270度!这是一个难以想象的低温。
除了来自138亿年前的大爆炸的火球,人们还在寻找一个东西。既然所有的东西来自138亿年前的大爆炸,那么我们应该能在大爆炸的火球上找到种子,因为没有种子,哪来的我们呢?
于是,经过很多年的努力,人们第一次发现在大爆炸的火球上竟然是有种子的,这个种子就长成了我们今天看到的宇宙,如上图,中间的是银河系,每一个不同颜色的小点都代表着跟银河系一样的星系,这就是我们宇宙最初的来源。
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明白了我们来自哪里,现在让我们再来感知一下宇宙到底有多大,我们做一个简短的“旅行”。 首先从一米开始,然后依次扩大一千倍,我们来看一下,宇宙到底有多少个一米。
一米的一千倍就是一千米,目前人类建造的最高的楼是828米,正在计划建造的是一千米的高楼;一千米又称为一公里,一公里再扩大一千倍就是一千公里,那么一千公里大小就相当于在我们国家的国土上画的一个小圆,此时并没有离开我们祖国的国土。
一千公里再乘以一千,就是百万公里,我们知道地球到月球的距离是38万公里,比这个距离大了三倍才是百万公里,人类到现在也没走过百万公里,人类目前走得最远的距离就是到月球的距离,也就是38万公里。
一百万公里再乘以一千就是十亿公里,这就相当于我们整个太阳系的大小,也就是旅行者一号走的距离。
十亿公里再乘以一千是一亿亿公里,如下图所示,就是太阳系周围又多了几个星星,这个距离是我们人类很难到达的,但是这在宇宙学家眼里,依旧是很小的范围。
一亿亿公里再乘以一千,就是一百光年,比如下图,我们的太阳在这个地方,周围多了几十个星系。
举个例子,比如小朋友出生在太阳这里,活了一百年之后,你的光就传到了这个边缘,你一生中所能走的范围,就只有一百光年的大小,所以我们认识的宇宙都不是我们现在所看到的样子,都是它在过去所发的光,经过了一段时间才被我们看到了。
我们把这样一个现象,叫作时间的隔离。我们看到的永远是过去,永远看不见我们的未来,现在所发生的事情,也是过了一段时间才会被发现。
比如说我们的太阳被一个小偷偷跑了,过了八分钟以后,我们才发现太阳不见了,再去报警的话,警察也抓不到小偷了,因为八分钟前,太阳就已经被偷跑了。
一百光年再扩大一千倍就变成了下图,光从这边到另一边,大概需要十万光年,这就是我们银河系,但这都不是我们的宇宙,下一幅图才要真正进入宇宙。
十万光年再增加一千倍,就变成了一亿光年,银河系在最中心的小点上,周围这些亮点都是跟银河系一样大小的星系,这里面包含着非常多银河系这样的星系。
我们可以看到宇宙中不是任何地方都有星星,也不是任何地方都有银河系这样的星系,而是大家喜欢抱团存在,喜欢居住在一团一团的地方。
很多地方一个星星也没有,很多地方一个星系也没有,所以我们的物质喜欢抱团,我们的银河系喜欢和别的星系抱成一个团存在。其中超过一亿光年我们叫宇宙,小于一亿光年的我们都不叫宇宙。
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如此茫茫的宇宙,我们在哪里呢?再来做一个位置上的“旅行”。
比如我们现在在北京,北京在中国,中国在地球上,而地球又在太阳系的第三颗星球上,太阳系又消失在银河系里。
我们发现,太阳系并没有在银河系中心,因为银河系的中心是黑洞,如果太阳在银河系中心的话,就会被黑洞吞噬。
银河系又消失在茫茫宇宙中,消失在其中一个小点去了,每一个小点都是与银河系大小一样的星系,所以我们的宇宙非常大,我们只是茫茫宇宙中非常不起眼的一个小点。
古人类到现在也就两百万年,文明史只有两千年,可是没有文明史,没有人类的时候,我们的地球是早就存在的,地球已经活了46亿年。
所以,从尺度上来看,我们是宇宙中多么渺小的存在,就算银河系没有了,宇宙还会依旧在。
我们人类虽然占的体积很小,但我们有一个非常聪明的脑袋,作为具有智慧的生命,能够认识我们的宇宙,看到宇宙大爆炸的火球,知道宇宙的每一个物质的分布,知道将来宇宙还能发生什么事情,这些只有人类能做到,别的动物做不到。
所以,从这一点上来说我们人类非常伟大。
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除此之外,宇宙还有一个特点——好动。
我们知道地球每24小时会自转一圈,转一圈的距离是一千三百八十公里;地球又会绕着太阳公转,365天就会转一圈,换成速度就是每小时十万公里;太阳系围绕着银河还在转,每过两亿两千五百万年转一圈,半径是两万八千光年,换算成速度就是每小时87万公里。
想象一下,当太阳上一次在相同地方时,是两亿两千五百万年前,那个时候地球上还没有人类,统治地球的还是恐龙。
再试想一下,当太阳下一次转到跟此刻相同位置时,地球上还会有人类存在吗?我们都不知道,所以我们要珍惜生命。
我们发现,即便我们站在原地不动,我们也相当于一小时会走87万公里,而我们穷其一生所走的距离对于整个宇宙来说也是很短的一段距离。
再讲回来,整个银河系也不是静止的,它和周围类似的星系组成了一个大家庭,它在这个大家庭里也在运动,每小时可以走四十万公里,而整个大家庭在宇宙中每小时走226万公里。
宇宙不仅不停地在转,也在不停地膨胀。1929年,一位叫哈勃的天文学家发现了宇宙的膨胀,而我们熟知的哈勃望远镜就是为了纪念他为宇宙学做出的贡献,以他的名字命名的。
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接下来就是今天最关键也是最后一个问题——宇宙在不停的膨胀,那宇宙最终的命运是什么呢?
宇宙最终去向何处就取决于宇宙中有多少物质,如果物质比较多,巨大的万有引力会把大家拉回来;如果物质比较少,就无法阻止宇宙膨胀。
如此来说,宇宙未来的命运只有两种情况:一种是物质比较多,引力比较强,就会停止膨胀,慢慢收缩回来,大家就会汇集在一起;另一种情况,宇宙中没有那么多物质,它将会永远膨胀下去。
第一种情形,如果收缩回来,地球就会越来越热,我们的最终结局就是被“烧死”;另一种情况就相反,宇宙继续膨胀下去,温度持续降,我们就会被“冻死”。
那么我们的宇宙到底会是哪种结局呢?
我们先来看看宇宙中能看见的星星是否够多。很遗憾,就算所有的星星加起来也无法阻止膨胀,离要阻止膨胀的质量要求还差了将近一千倍。
除了星星以外,宇宙中还有别的东西吗?其实,宇宙中大部分物质根本就不发光,我们是看不见的,但天文学家有办法把这些看不见的物质测出来。
所以真实的宇宙并不是我们现在看到的样子,我们看到的银河系只是百分之十的银河系,百分之九十的银河系你根本没有看到,因为宇宙中86%的物质是不发光的。
那么把发光和不发光的物质全部加在一起,能否阻止宇宙的膨胀呢?结果发现还是无法阻止宇宙膨胀。所以,宇宙将会永远膨胀下去,我们的命运非常简单,那就是冻死!
宇宙的命运就是从大爆炸的闪亮登场,一直到最后被冻死,低调退出。神秘的宇宙还有许多未解之谜,期待大家一起探索。
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>>>>黑洞外面有一个中子星,如果把中子星上的一点拿到地球上,可以放下吗?
中子星非常致密,它是质量非常大的恒星死亡之后变成的,而且只有比太阳大十倍的恒星死亡之后才能变成中子星,比太阳大30倍的恒星死亡后就变成了黑洞,所以中子星非常致密,哪怕只有十公里的大小,却比地球重多了,放到地球上就会把地球“压扁”。
>>>>黑洞还有白洞,它们质量是完全相反的吗?
黑洞是把所有东西都吞进去,白洞是把所有东西都喷出来,黑洞是真实存在的,虽然我们看不到,但是白洞是不存在的,它是数学上的一个模型。
科学家们在想,黑洞吞东西,总不能一直吞,不吐出来吧?所以就虚构了一个东西,找一个地方把它吐出来,也就有了白洞,那在白洞和黑洞之间还有一个虫洞,用来传递物质,虫洞也是不存在的。
>>>>为什么宇宙会膨胀呢?
138亿年前,宇宙爆炸了。为什么会爆炸呢?这个动力从哪儿来?大爆炸的温度是零下273摄氏度,但是自然界的温度是不存在这么低的,零下273摄氏度就是最冷了,再也不会出现比它更冷的物质,冷到真空了,真空是有能量的,宇宙本身的高等真空,变成低的真空,低的真空在零下273摄氏度,释放出了能量。我们现在不能超越的低温,就是零下273摄氏度。
>>>>太阳为什么会死掉?
今天我们所感应到的热量,来自核反应,太阳也在进行核反应,它在燃烧氢,然而氢总有一天是会烧光的,烧完的时候就死了。太阳只能燃烧氢一百亿年,现在它已经活了五十亿年,所以再有五十亿年太阳就死了。
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