宇宙之谜大揭秘宇宙之谜大揭秘故事-聚上美

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宇宙十大未解之迷? 十大宇宙未解之谜：1.我们在宇宙中是唯一的吗？45年前，天文学家弗克·德雷克首次启动了探寻地外文明的奥兹玛计划——用巨大的天线（射电望远镜）接受外星文明发射的信号。45年过去了，天文学家的努力仍然在继续着。然而，即使是迄今为止规模最大的“凤凰”计划，也还没有找到任何来自外星文明的无线电信号。2.宇宙是由什么组成的？一个脱口而出的答案是：由那些亮晶晶的星星组成的。但在最近几十年中，科学家越来越发现这个答案是不正确的。天文学家认为，组成恒星、行星、星系——当然还有我们——的物质，或者叫普通物质，只占宇宙总质量的不到5％。他们估计，另外25％，可能是由尚未发现的粒子组成的暗物质。剩下的70％呢？天文学家认为那可能是暗能量——让宇宙加速膨胀的力量。暗物质和暗能量的本质是什么？科学家正在用加速器和望远镜寻找这些问题的答案，如果找到了，其意义肯定是宇宙级的。3.地球内部如何运作？40多年以前，一场地球科学的革命发生了。板块构造学说更新了关于地球自身的知识。但是关于地球内部构造的问题，仍然沿袭着革命之前的知识。科学家在这40年中所做的，就是把这个鸡蛋模型——分为地壳、地幔和地核进一步细化。借助于越来越先进的地震波成像技术，科学家正在研究地球这个庞大机器的运作过程。但是要掀起另一场科学革命，可能还需要半个世纪。4.地球温室将变得多热？尽管大气的二氧化碳浓度肯定会在这个世纪继续增加，尽管这种增加肯定会带来全球变暖，但是变暖的程度仍然不太确定。科学家一般认为，这个世纪二氧化碳浓度的加倍会带来1.5℃～4.5℃的升温。但是这不够精确。科学家正在发展新的数学模型，试图让数字更令人信服。5.物理学定律可以被统一起来吗？苹果落向地面、一道闪电划过长空、核电站反应堆里的铀原子衰变同时放出能量，超级加速器击碎质子：这几种现象代表着自然界中四种基本力的作用，也就是引力、电磁力、弱力和强力。宇宙间所有的物理现象都可以用这四种基本力进行解释。但是科学家并不满足。有没有可能把这四种力统一成为一种？上个世纪60年代，物理学家发现弱力和电磁力是可以统一起来的，它们是一种事物的不同侧面，统称电弱力。但是其余两种力是否可以和它统一起来。6.在量子不确定性和非定域性之下，还有更深层次的原理吗？量子理论已经诞生了100年有余，它产生了令人信服的应用成果，但是它也带来了反直觉：量子力学的不确定原理指出我们无法同时精确地获得一个物体的动量和位置。而非定域性让两个处于量子纠缠态的粒子的纠缠态同时崩溃，而不管它们相距多远。爱因斯坦就说过，尽管量子力学给他留下了非常深刻的印象，但是“一个内心的声音告诉我，它还不是真实的东西7.我们能把化学自我装配推进多远？在某种意义上，化学家是最喜欢发明的一群人，因为他们总是不断制造出新型的分子。尽管今天的化学家已经能制造出很复杂的化学结构，他们能让这项工作变得既简单又复杂吗？也就是说，让“原料”原子自己“装配”成复杂的结构，就像生命所表现出来的那种自我装配的特性。已经有一些化学自我装配的实例，例如制造类似细胞膜的双层膜结构。但是更高级的自我装配，例如自下而上地制造集成电路，仍然是一个8.传统计算的极限是什么？有些事看上去很简单但是解决起来很复杂，例如一个推销员要走遍相互连接的几个城市，那么怎样走才能实现总路程最近？城市数量的增加会让最强大的电子计算机也感到畏惧。上个世纪40年代，信息论之父香农提出了信息（以比特方式存在）储存和传递所遵循的物理规律。任何传统的计算机都不能超越这个规律。那么，在工程上，最终我们能造出多么强大的计算机？不过，非传统的计算机可能并不受到这些限制，例如近年来兴起的量子计算机。9.意识的生物学基础是什么？17世纪的法国哲学家有一句名言：“我思故我在”。可以看出，意识在很长时间里都是哲学讨论的话题。现代科学认为，意识是从大脑中数以亿计的神经元的协作中涌现出来的。但是这仍然太笼统了，具体来说，神经元是如何产生意识的？近年来，科学家已经找到了一些可以对这个最主观和最个人的事物进行客观研究的方法和工具，并且借助大脑损伤的病人，科学家得以一窥意识的奥秘。除了要弄清意识的具体运作方式，科学家还想知道一个更深层次问题的答案：它为什么存在，它是如何起源的。10.什么控制着器官再生？有一些生物拥有非凡的修复本领：被切断的蚯蚓可以重新长出一半身体，而蝾螈可以重建受损的四肢……相比而言，人类的再生本领似乎就差了一点。没有人可以重新长出手指，骨头的使用也是从一而终。稍可令人安慰的是肝脏。被部分切除的肝脏可以恢复到原来的状态。科学家发现，那些可以让器官再生的动物，在必要的时候重新启动了胚胎发育时期的遗传程序，从而长出了新的器官。那么人类是否可以利用类似的手法，在人工控制下自我更换零部件呢。
宇宙十大未解之谜，你知道几个？

那些现在仍然困扰着天文学家的谜团是什么？

1.什么是费米气泡？

不，这只是很常见的浸煮式混乱。这些气泡是巨大而神秘的结构，从银河系中心发出，在银河系平面上下延伸约2万光年。这种奇怪的现象最初是在2010年发现的，伴随着高强度的伽马射线和X射线，肉眼不可见。科学家猜测，伽马射线可能是被银河系中心的大黑洞吞噬的恒星发出的激波。

图解:困扰着天文学家的谜团之一就是像银河系这样的星团在以一种不能持续进行的速度下是怎样形成新的恒星的。（NASA/JPL）

2.矩形星系

“看，天上那是什么！一个......长方形？天文学家定位到了一个星体，大约七千万光年远，外表很奇特：LEDAO74886星系的形状就像一个矩形。虽然大多数星系都是圆盘形，三维椭圆形或者像不规则的气泡，这个似乎是规则的矩形或钻石一样的外观。一些人猜测这种形状是由于两个螺旋形的星系撞击产生的，但是现在没有人知道确切的答案。

图解：星系LEDA 074886的假彩色图像资料图：阿利斯特·格雷厄姆日本斯巴鲁望远镜拍摄的照片

3.月球的磁场

有一个关于月球的谜团困扰了天文学家很久，甚至激发了小说《2001太空漫游》中被埋在地下神秘巨石的灵感。这个谜团就是为什么只有月球表面的一些部分才像是有磁场的样子。

图解：月球表面的总磁场强度由探月者电子反射计实验得出。

最后，一些科学家认为可能有另一种解释。在用电脑建模去分析月球表面之后，研究人员认为月球的磁场可能是一处遗迹，由4.5亿年前120英里那么宽的小行星撞击月球的南极形成的磁性物质。另一些人认为磁场的形成可能会和另一些近期发生的小型撞击有关。

4.为什么脉冲星会有脉冲？

脉冲星是一种遥远的、快速旋转的中子星，它以一定的间隔发射出一束电磁辐射，就像旋转的灯塔光束扫过海岸线一样。尽管1967年才发现第一颗脉冲星，科学家很久以来都非常困惑这些恒星为什么可以发出脉冲，并且什么东西会导致脉冲星间歇性停止发射脉冲。

图解：蟹状星云脉冲星的X射线/可见光波段合成图像

然而，在2008年，当一个脉冲星突然停止发射脉冲580天，科学家发现，那些发射脉冲与否的时间段是跟脉冲星自身电磁场让它的转速下降有关的。天文学家现在仍然在尝试先理解为什么电磁场会发生波动。

5.什么是暗物质？

天体物理学家现在正在尝试观察暗能量的影响，这种能量大概占了全宇宙能量的70%。但它并不是宇宙中唯一的黑暗物质：它大约有25%是由一种完全独立的物质组成，这种物质被称为暗物质。

图解：从引力透镜产生的效应，星系团CL0024+17内部被发现存在有一个暗物质圈，在这张哈勃太空望远镜像片里以蓝色显示出来。

暗物质对望远镜和肉眼不可见，它不吸收也不释放可见光（或者任何形式的电磁辐射），但是它的引力效应在星系和单个星团中尤为明显。尽管暗物质已经被证实研究难度特别大，许多科学家推测它可能是由亚原子（一种与构成我们周围物质完全不同的东西）组成的。

6.银河回收

最近几年，天文学加注意到，星系形成新恒星的速度似乎比它们内部的物质消耗更多。比如，银河系似乎每年都会将相当于一个太阳的尘埃和气体转化成新的恒星，但它没有足够的富余物质来维持这种长期的状态。

图解：霍格天体是著名的环星系，是非典型的星系。它的外观不仅令业余天文学家感到兴趣，不平凡的结构连专业天文学家也为之着迷。这个星系是在1950年由天文学家亚瑟·艾伦·霍格发现的，他认为这个拥有80亿恒星的天体若不是行星状星云，就是一个特殊星系。

关于遥远星系德另一个研究可能可以提供答案：天文学家注意到被星系喷出的气体会流回星系中心。如果星系会回收这种气体去产生新的恒星，这可能是解决缺少原材料问题的一块“拼图”。

7.所有的锂都在哪里？

宇宙大爆炸模型表明锂元素在整个宇宙中应该都非常多。因此，这个谜团就直截了当的出现了：并没有那么多锂。通过观察古老的恒星（组成成分跟由大爆炸产生的恒星非常像），科学家们发现，那些恒星里面所含有的锂元素比预计的要少两到三倍。新研究表明一些锂元素可能是被混合到了恒星中心，用望远镜看不见，但是另一些理论家觉得，假设中的亚原子粒子——轴子可能吸收了质子，并减少了大爆炸后产生的锂的数量。

8.有人吗？

1961年，天体物理学家弗兰克·德雷克得出了一个非常具有争议性的等式：通过将一系列关于外星生命的概率（宇宙中恒星的形成率，有行星的恒星的比例，有适合生命存在条件的行星的比例，等等）相乘得到。他推测在其它行星上极其可能有高智商生命体存在。但有一个问题是：尽管有罗斯威尔的阴谋论者（Roswell conspiracy theorists），我们至今还没有收到任何外星人的消息。不过，最近发现的那些理论上可能孕育生命的遥远行星，增加了我们探测到外星人的希望，我们要做的，只是继续寻找。

9.宇宙会怎样终结？

大家都觉得宇宙是由大爆炸开始的。但是它会怎样终结呢？基于一系列事实，理论家们认为宇宙命运的可能性有很多种完全不同的。如果暗能量的总量不足以抵抗引力的压缩，整个宇宙就会坍缩成一个点——一个大爆炸的镜像，被称为大收缩（Big Crunch）。