《永恒的诱惑:宇宙之谜》读书笔记
作者:jks    更新时间:2018-09-26 10:11:25

引言:作者张天蓉,清华大学出版社2016年出版。本书之目的便是以通俗的语言,向大众介绍现代高科技探测手段背后的科学知识,为读者解读若干宇宙之谜。人类对宇宙的想象始于神话而不限于神话。如今,广义相对论和大量的天文观测资料,已经构成现代宇宙学理论及实验的牢固基石。 特别是根据现代科学技术发展出来并先后发射运行的天文探测卫星:COBEWMAP、普朗克卫星等,使人类对宇宙奥秘的探索手段如虎添翼。 人类观测宇宙的眼界大开。如果我们巡天遥看,已经远远不是一千河的境界,而是已经有了上千亿个河外星系供我们观测研究。 中国这方面的发展也指日可待,2015年底,中国成功地发射了一颗暗物质粒子探测卫星悟空,便是一个例证。

书的开头从太阳系开始,在第一章中介绍了行星、恒星、星系等天体物理的一些基本知识。第二章介绍牛顿的宇宙图景。第三章介绍无穷的概念引起的数学和物理中的佯谬,激发读者对物理理论的哲学思考。第四章则用最少的篇幅让读者认识两个相对论的基本思想。第五章的目的是使读者更深刻地理解2016年初探测到的引力波。作者从天文学中的距离测量谈起,使读者了解天文学中测量技术之困难,然后,介绍引力波强度之微弱,进一步将它的各种性质与电磁波相比较,使大家认识到探测引力波的困难和重大意义。第六章则对黑洞的基本物理性质及分类进行探讨。第七章到第九章,将对现代宇宙学标准模型的基本原理、数学基础、大爆炸理论、重要结论和疑难、暗物质暗能量、宇宙未来等有趣的问题略作探讨。第十章简单介绍作为标准模型补充的宇宙早期暴胀理论。本文就读者几个比较感兴趣的内容来谈一下读完这本书之后的感受。

远古时候的人,对宇宙只能想象,谈不上研究,只有当越来越多的星球、星系、星系团被我们观测到之后,才有可能在大尺度的范围内来观测和研究宇宙应该呈现的面貌,这便是宇宙学的目的,也是本文所关注的重点内容。
  宇宙神秘莫测,因为——你永远找不到它的中心;你永远数不清它有多少星球;你永远看不到它的尽头;你永远猜不透它的年龄……因此,宇宙才更加让人充满对它的憧憬和向往。

宇宙中,有发光、发热的恒星,也有日夜疾行的行星;有密度大、体积小,、重量重的中子星、白矮星;也有密度低、体积大的红巨星、巨星;还有引力最强密度最大的星球——黑洞。黑洞强大的引力把自身压成一个封闭性的视界,任何东西只要进入这个视界,就会被猛拉进去,包括光在内,所以科学家看不到黑洞。

宇宙里的恒星、行星各种各样的星球都发挥着应有的作用。宇宙中的分工是多么明确啊!假设没有了恒星,宇宙中就没有了光和热,从而死寂一片;如果没有了行星,也就没有了生命。是啊,又有谁能够丰像太阳一样的恒星上生存呢!宇宙中多么奇妙啊!我们出生在宇宙中,成长在宇宙中,最后在宇宙中死去。又有谁能够闯出宇宙,独立生存呢?
  我们在这个星球上生存,我们每天要经历日升日落、光明和黑暗,那我们夜空的为什么是黑暗的? 这问题听起来太幼稚了,像是一个学龄前小孩向父母提的问题。 其实不然,这个问题是宇宙中一个很重要的秘密,关于暗物质与暗能量的理论。

为什么天空在白天看起来是明亮的,夜晚看起来是黑暗的? 表面上的道理人人都懂,不就是因为地球的自转,使得太阳东升西落,昼夜交替而造成的吗。当然,从物理的角度来看,大气的作用也不能忽略。如果没有大气,天空背景本来就是黑暗的,白天也一样,太阳不过只是黑暗背景中一个特别明亮的光球而已,宇宙飞船中的航天员在太空中看到的景象就是如此。
  因为有了大气,地球上才有了白天黑夜。白天,也就是当我们所在的位置对着太阳的时候,太阳光受到空气分子和大气尘埃的多次散射,使得我们看向天空中的任何一个方向,都会有光线进入眼睛,所以我们感觉天空是亮的。夜晚到了,地球把它的“脸”转了一个180度,使我们背朝太阳,我们所在的地球上的“那个点”正好躲到了背对太阳的地球阴影里面,大气中不再有太阳的散射光芒,天空看起来是黑暗的。
  我们可以用如上方式向孩子们解释夜空为何黑暗。 但是,几十年前,暗物质(darkmatter)刚被提出来时仅仅是理论的产物,但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。暗物质的总质量是普通物质的6.3倍,在宇宙能量密度中占了1/4,同时更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质现在还是个谜,但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话,那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。不过,最近对所有星系以及亚星系结构的分析显示,这一假设和观测结果之间存在着差异,这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地。通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型,为暗物质本性的研究带来新的曙光。

这篇文章以由外到内的顺序,说明了宇宙的广阔、星系的组成、恒星的性质、太阳系及其行星等知识,推测宇宙中会有其他生命形式存在,揭示了人类探索宇宙的重要意义。具体来看,文章前三段写出人类探索宇宙的原因和方法,中间部分写探索的奥秘,后两段写人类从地球开始探索宇宙的奥秘。

读着文章,顺着作者介绍的物体、现象等,让我大开眼界,仿佛自己有了一种身临其境的感觉。人类在宇宙中是渺小的,地球在宇宙中也是渺小的,微不足道的。但人类作为地球上的一种有思想有智慧的高等动物,他们是不会卑微地像地球上的其他生物那样得过且过,他们一直对世界作出了不懈的努力,从远古的刀耕火种到今天的现代文明,从古希腊的观天象到哥白尼的日心说,再到现代对宇宙的探索。正如法国著名的数学家、物理学家、哲学家和散文家帕斯卡尔所说的:“人只不过是一根苇草,是自然界最脆弱的东西,但他是一棵能思想的苇草。要摧毁他,无须全宇宙都武装起来,一股气,一滴水,都能够致他死命。但是在宇宙摧毁他时,人依然比摧毁者高贵,因为他知道自己死,知道宇宙比他占便宜;而宇宙却毫不知道。……我们全部的尊严就在于思想。”由此我觉得,人类唯一不比宇宙渺小的地方,就是其有思想,他们利用自己的智慧不断了解、探索、发现和研究宇宙。而纵然宇宙多么广阔,多么神秘,多么复杂,也只是一团毫无意识的自然体而已。

人类在宇宙中是渺小的,“只不过是晨空中飞扬的一粒尘埃”;人类关心的大多数问题,对宇宙来说更是微不足道、毫无意义;但是人类又是勇敢、光荣的,他们以渺小的身躯,来探索广阔的宇宙,人类在渺小之中迸发出宇宙般的伟大。                                                               

    宇宙辽阔无垠,神秘莫测。而人类生活的地球,只是宇宙中的沧海一粟,“它的存在可能仅仅对我们有意义”。宇宙不因为地球及生活在地球上的人类而存在,而人类的未来,却取决于对宇宙的了解程度。浩瀚宇宙,星球众多,能滋养万物的为数不多,我们人类能诗意地栖息在地球上,是那么幸运的事呀。

 

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