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強勢圍觀!盤點史上最強天文學發現,你知道幾個?


2022年7月05日 - 宇宙小編  
   

空氣裏的氮元素,深入我們骨骼的鈣,構成我們血肉之軀的碳元素……所有這些我們稱之為“物質”的東西,都來自恒星的內部。正如浪漫主義的精辟描述,是星塵造就了我們!自創世之初,人類一直視探索宇宙為使命。正是這些對宇宙的探索使我們認識到,宇宙超乎我們想象的宏大。隨著每一次革命性的突破,人類探索宇宙的決心越來越大,能力也越來越強。現在讓我們來盤點一下,那些一次又一次刷新人類對宇宙的認知的重大發現。

圖解:古希臘典藏對月食的解釋

1. 模式識別能力

早在遠古的人類文明伊始,甚至可能在文明出現之前,人們就開始仰望天空,觀測天體運行。而具有簡單的模式識別能力被認為是有感知生物區別於無感知生物的分界線。或許,如果這些古文明沒有被消滅或自然消亡的話,他們建立起的宇宙模型,可能比我們今天所做的還要好。但是所有這些文明都得出了一個最重要的結論,那就是恒星和行星們都沿著各自固定的軌道、以可預測的軌跡在運行。這是天文學最最基礎的概念。

圖解:古埃及“眾星之神”卷軸

2. 地球圍繞太陽運動



  

1543年,當哥白尼首次提出這個“瘋狂”想法的數學證明,回應他的是鋪天蓋地的嘲笑。事實上,“日心說”的宇宙模型太過驚世駭俗,就連哥白尼自己都不敢公開發布。然而一旦人們接受了這個理論,舊有模型下的研究碰到的一些問題因此迎刃而解了。從此“日心說”被公認為人類歷史上,第一次鄭重地承認自己在宇宙中所處的位置。我們認識到太陽是一顆恒星而非一位神邸,而我們根本就不是宇宙的中心。

圖解:哥白尼的日心說模型

3. 開普勒定律

約翰內斯•開普勒證明了太陽系裏,行星圍繞太陽公轉的軌道並非一個完美的圓形,而是橢圓形的。這在1609年堪稱革命性的重大發現,因為它意味著各行星到太陽的距離每時每刻都在改變。至此,人類才終於明白了為何會有季節的更替,為何行星會像我們看到的那樣運動。如果沒有這些發現,天文學家們會花費更多的時間和努力來解釋:太陽施加給地球的作用因何變化,其他行星的運行速度因何在不停地改變。

圖解:行星沿橢圓形軌道繞太陽公轉

4. 木星的月亮

1610年,伽利略用他自己設計並制造的望遠鏡觀測到木星的四顆衛星。這是人類首次發現不圍繞地球轉的衛星,因而成為哥白尼的“日心說”宇宙模型的最強有力的證據。這一發現證實了地球並非唯一擁有衛星的行星,在這茫茫宇宙間其實再普通不過了。如果說宇宙教會了我們什麼的話,那應該是做人要謙遜,不要總自以為是!

圖解:伽利略發現的木星衛星

5. 赫歇爾的星圖

天文學家威廉•赫歇爾和他妹妹卡羅琳系統地繪制了星圖,整個工程耗時近五十年,標注了上千顆恒星和星雲的位置。這份出版於1834年的星圖揭示了銀河系的形狀和規模,從中可以看出銀河系可不是球形的,它的形狀像一只碟子。而且,在星圖上我們的太陽離銀河系的中心還差得遠呢,這使我們更加深刻感到自己是如此的無足輕重。於是人類終於開始接受這個事實:無邊的星海裏,我們只不過是偷安於偏僻一隅的小小人兒。赫歇爾還發現了天王星烏納諾斯,並曾建議將其命名為“喬治星”。這本來會是一個比“烏納諾斯”好太多的名字。說正經的,經過漫長的150多年,人們終於改掉了可笑的自以為是。

圖解:赫歇爾星圖裏的銀河系

6. 相對論

愛因斯坦和他的相對論橫空出世之前,天文學研究恪守著牛頓三大運動定律。愛因斯坦提出運動是相對的,引力可以改變光的運動狀態,從此世界變得面目全非。相對論認為有質量的物體可以使時空發生扭曲變形,而質量足夠大的物體甚至能改變光線傳播的方向。這使整個科學界為之震驚,因為在那之前,人們認為光的運動是恒定不變的。相對論的出現,完美地解決了從前在牛頓定律約束下完全解釋不通的問題,徹底地改變了天文學研究。

圖解:愛因斯坦提出物體可以使時空彎曲

7. 宇宙膨脹學說

當埃德溫•哈勃向世界宣稱宇宙正在膨脹的時候,毫不誇張地說,那是一個石破天驚的發現。哈勃在追蹤了其他星系(這些星系也是由他本人首先發現的)的運動後,得出這些星系正在持續加速地遠離我們的結論。他還指出我們在夜空中看到的星雲基本上也是星系。這為宇宙大爆炸學說提供了進一步的證據,同時也顛覆了我們對宇宙的舊有認知。除此之外,還能有什麼樣的巨大成就能夠讓一架巨型太空望遠鏡冠上某個人的名字呢?

圖解:有關宇宙的最新消息…膨脹繼續



  

8. 宇宙微波背景輻射(CMB)

宇宙中充斥著均勻的背景輻射,這個現象是在1964年,由兩名貝爾電話公司的員工在研究衛星通信時無意中發現的。鑒於一光年外的物體發出的光線,要走一年才能到達我們的位置,宇宙微波背景輻射就像是一幅過去時刻宇宙圖景的快照。這個發現意義深遠,因為均勻的背景輻射證實了宇宙萬事萬物皆起源於某個單一事件的說法。宇宙微波背景輻射還原了一個正在膨脹的宇宙,從而為“大爆炸”理論提供了有力的支持。

圖解:宇宙微波背景輻射

9. 太陽系外行星

太陽系外行星也被稱作系外行星,是存在於我們太陽系以外的行星。令人驚喜的不只是存在地外行星這一事實,更重要的是它們是如何被觀測到的,正是這些對系外行星的觀測開啟了天文學研究的新篇章。自1988年以來,人類共觀測到近3000顆系外行星。按照粗略估計,每五顆類日恒星裏,就有一顆擁有一個地球大小的行星,而且這個行星在適宜生命居住的距離上圍繞恒星轉動。假設銀河系裏有2000億顆恒星,也就是說,僅僅銀河系就存在約110億顆類地行星。因此很多科學家相信,我們終將在某顆行星上找到外星生命,這些星球就在那裏等著我們與之接觸,這只是遲早的事。而且,隨著星際旅行的發展完善,很多宜居星球將有望成為未來人類的居所。

圖解:系外行星“開普勒42號”

無數個世紀以來,歷經如此多的突破性進展,天文學依然是眾多科學分支裏最欠發展的那一支。但人類想要更好地了解自身,就必須充分認識我們在宇宙眾星間的位置,就必須仰賴天文學研究。讓我們用埃德溫•哈勃的一句名言來總結全文:“人生於天地間,盡其五識以感天地之浩渺,竭其所能以探天地之玄妙,謂之科學。”

請謹記,在未知的宇宙裏一定有著精彩絕倫的東西等待我們去發現!

BY: Harsh Gupta

FY: Renee

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