shibo体育游戏app平台奈何能细目表面的信得过性？＂其实从古代起-世博官方网站(官方)手机APP下载IOS/安卓/网页通用版入口

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近日，中国科学院国度天文台星系天地学部主任陈学雷在 2025 科普中国说带来演讲《从鸿蒙初开到群星灿烂：天地的阴沉期间和清晨》，沿途探索天地演化的历史。

  以下是陈学雷的演讲节选：

天文体领域对天地发祥的商讨合计，天地源于约   140   亿年前的大爆炸（具体时期存在测量误差，可能在   135   亿到   140   亿年之间）。大爆炸完了后，恒星与星系冉冉造成，最终演化成如今东说念主类所见的天地。

图片开始于陈学雷

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当说起天地学基于"天地大爆炸"的商讨表面时，常有东说念主质疑其科学性——"莫得东说念主也曾见证过天地发祥，奈何能细目表面的信得过性？"其实从古代起，就有许多对于天地的念念考。屈原在《天问》中写说念："遂古之初，谁别传念之？高下未形，何由考之？" 这两句诗，恰是他在质疑——"天地从无极走向天地分明"的说法空泛见证者，也在追问 "天地还没成形时，又该若何辞别高下"。

对于这类质疑，科学在今天已经能在一定进程上给出解答。其根据是"光速是有限的"。光速约为每秒   30   万公里，固然速率极快但依然是有限的，因此，东说念主类不雅测远方天体时，看到的其实是天体光信号传播一段时期后的气象，比如，离地球较近的麦哲伦星云（南半球可见）距离地球约   16   万光年，东说念主类看到的本色是它   16   万年前的花样；北半球可见的少女座大星云（M 31  ）距离地球   250   万光年，东说念主类不雅测到的是其   250   万年前的图像。

因此，淌若咱们大概看到越来越远的天体，那咱们也就大概回顾到天地更早的时刻。其实，咱们今天是大概看到天地大爆炸启动时的征象的。因为在大爆炸发生的时候，它开释出了无数的光，这些光即是咱们如今能探伤到的所谓"微波配景辐射"。与此同期，咱们还能不雅测到许多远方的星系，这也就格外于看到了这些星系在天地早年的花样。比如说，全球可能都听说过知名的哈勃千里镜，这是哈勃千里镜的所谓"哈勃深场"，也即是说，它对着一个不起眼的处所永劫期地深度曝光，拍下来的相片就展示了这些天地早期的星系。

科研东说念主员在不雅测这些星系时有一个发现——与近处星系比拟，早期星系的光更偏向可见光的红端（红端波长更长、蓝端波长更短），即所谓的"红移平静"。为什么会有红移平静？可通过物理学的"多普勒效应"评释：雷同汽车驶落后，长入时声调升高、隔离时声调缩小（隔离时声波波长变长），星系隔离地球时，其光的波长会变长，从而呈现红移。

好意思国天文体家哈勃在   20   世纪   20   年代发现，红移平静存在规矩：星系距离地球越远，红移进程越强（波长变得越长），这一规矩被称为"哈勃定律"。联接广义相对论可知，红移源于天地膨大——天地空间并非静止，而是合手续变大。越远方的天体，其光信号传播到地球所需时期越长，对应的天地早期空间畛域更小，光信号在传播经过中因空间膨大导致波长变长，红移量随之增大。因此，天地学中"高红移"等同于"远距离""天地早期"。

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若天地合手续膨大、空间不休变大，反向推演可得出：早期天地中通盘物资都汇注在极小范围，密度极高；无数物资压缩在小空间内，会像给气球打气时气体变热一样，产生极高温度。联接已知物理定律推算，约   140   亿年前的天地处于高温高密度气象，尔后冉冉演化于今，这也曾过即"天地大爆炸"。

"天地大爆炸"表面启航点也靠近质疑，之是以如今被科学界认同，要害在于有不雅测数据维持——东说念主类已经不雅测到大爆炸时期的"光信号"。大爆炸产生的无数光子，经漫永劫期红移后，从可见光波段滚动为微波波段。如今用微波不雅测天地，能发现各标的均存在温度约为   2.72K   的微波配景辐射，且辐射并非皆备均匀，存在微小扰动（雷同地球虽举座呈球形，但名义有山川、海洋等升沉），这种扰动被称为"微波配景辐射各向异性"，是天地早期气象的径直把柄。

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尽管东说念主类已不雅测到天地大爆炸（微波配景辐射）和近期天地（无数星系），但两者之间存在一段"默契空缺"——"天地阴沉期间"。大爆炸完了后，天地处于均匀气象，尚未造成恒星与星系，这段时期的具体情况于今未皆备明确。

"天地阴沉期间"之后，小数恒星与星系启动造成，这一阶段被称为"天地清晨"，相通是天文体商讨的空缺区域。不外，现在科学界对这一阶段的演化有初步表面推测：在万有引力作用下，天地中密度较高的区域会不休汇注，造成纤维状结构；随后纤维状结构进一步演化，造成球状暗晕；最终暗晕坍缩，在里面造成星系。

表面还揣测，天地中存在无数不发光的"暗物资"，其产生的强引力会促使暗物资造成球状晕；平素物资气体在暗物资晕的引力作用下向中心汇注，因角动量守恒，汇注经过中会减轻造成盘状系统（气体盘）；气体盘内物资进一步凝华，最终造成恒星，组成如今不雅测到的星系。

不外，这一演化图景仍有诸多未知。比如，第一代恒星造成后，部分恒星亏空时和会过超新星爆发，将其里面核响应产生的重元素（如碳、氧、氮等）扩散到天地中，成为组成后续天体（包括东说念主类自身）的物资基础，但第一代恒星的造成机制、质地畛域、对相近环境的影响等仍不解确。

为了探索这些未知，天文体家接管多种不雅测技能。好意思国研制的詹姆斯 · 韦布天际千里镜已经不雅测到了无数远方的恒星与星系，但不雅测放荡与现存表面存在互异，这标未来地演化仍有许多待解问题。

除了传统的光学红外千里镜外，天文体家还通过"   21cm   辐射"商讨天地清晨与再电离时期（此时天地中大部分物资仍为气体气象）。天地清晨时期的气体以氢原子为主，氢原子处于基态（踏实气象）时，会继承或辐射微波配景辐命中波长为   21cm   的光子，这种辐射即"   21cm   辐射"，是商讨该时期天地演化的特有器具。21cm   辐射会随天地膨大发生红移，通过不雅测不同波长的辐射可商讨不同期期的天地：举例不雅测波长为   2.1m   的光子，其红移倍数为   9  ，对应的天地畛域仅为面前的   1/10  。科学界推测，第一代恒星周围会产生"   21cm   继承晕"，且跟着恒星与星统共目增多，21cm   辐射在天地中的散布信号会渐渐变化，探伤这些信号是商讨天地清晨的要害。

但   21cm   辐射的探伤难度极大：一方面，  21cm   辐射自己信号微细；另一方面，星河系会产生"远景辐射"，其强度是   21cm   辐射的几万到几十万倍，严重侵略不雅测。不外，远景辐射在频率上呈光滑散布（变化规矩浅显），而   21cm   辐射在不同频率上的信号存在互异，可通过辞别两者的频率特征索取   21cm   辐射信号。现在海外上有多个试验在尝试探伤   21cm   辐射。

在大畛域天线不雅测外，还有一种简化的   21cm   探伤决策——通过微型高精度天线，将全天通盘标的的   21cm   信号进行平均测量。这个平均测量从技艺上有一个公正是，只需要一个相等小的天线就不错前导，但有个前纲领求即是，天线必须饱胀精准，大概把这个信号测量出来。

2018   年，好意思国   EDGES   试验宣称探伤到了一个天地清晨时期的好坏的继承谱信号，但是该信号强度和形式与范例表面酌量不符（信号过强、"继承坑"过深）。针对这个情况，科学家们冷落了各式万般的揣测，有的科学家合计是不是有暗物资或者暗光子或者早期的暗能量影响了这个信号，但也有可能即是试验存在系统误差。其后，印度   SARAS   试验不雅测吞并频段，未发现该信号，进一步加重了争议。不外，科学界广大肯定将来淌若更精密的测量，如故有可能找到这么的信号的。

但是，大地试验固然取了好多恶果，总归遭受好多好多繁难，比如地球电离层、大地反射，以及东说念主类活动产生的电磁侵略，均可能影响不雅测精度。为了解脱这些可能的侵略，最佳的看法是到月球的后面进行测量。

咱们冷落来的一种试验瞎想，起名叫鸿蒙策动，或者叫绕月超长波阵列——通偏执箭将一组卫星送入月球轨说念，愚弄月球抵牾地球侵略、无电离层影响的上风，齐备高精度不雅测。另一方面，鸿蒙策动共有   10   颗卫星，  1   颗主星持重鸠集数据并传回地球，  9   颗卫星持重不雅测（其中   8   颗通过插手成像获得天际图像，还有   1   颗为高频子星）。卫星辐射时集成在火箭整流罩内，插手月球轨说念后，主星开释子星；高频子星搭载高精度天线，能以十万分之一的精度校准并测量信号，从而探伤   21cm   辐射。现在该策动仍需打破多项要害技艺。

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综上，东说念主类对天地的默契已取得显耀跳跃，但大爆炸后的诸多经过仍存在无数未知。这些未知是天文体家研发新竖立、探索新范例的能源，亦然联接不雅测股东表面革命的机会，期待将来有更多的天地渊博被揭开。

策动制作

演讲东说念主丨陈学雷 中国科学院国度天文台星系天地学部主任

责编丨杨雅萍

审校丨徐来 张林林

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