三體網(wǎng)【宇宙探秘專(zhuān)欄】對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，20世紀(jì)是至關(guān)重要的一個(gè)世紀(jì)，在這個(gè)100年里，人類(lèi)開(kāi)始真正地打開(kāi)雙眼來(lái)認(rèn)識(shí)我們所處的奇妙的宇宙。在這意義重大的100年里，每隔十年，我們都對(duì)宇宙有了顛覆性的認(rèn)識(shí)！

1910s：愛(ài)因斯坦的相對(duì)論解釋了牛頓的理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象——水星繞太陽(yáng)的軌道。這當(dāng)然還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，一個(gè)科學(xué)理論除了能解釋我們現(xiàn)在所觀測(cè)到的現(xiàn)象，還需要能預(yù)測(cè)我們尚未察覺(jué)到的事實(shí)。愛(ài)因斯坦的相對(duì)論顯然做到了，比如時(shí)間膨脹、引力透鏡、紅移以及黑洞等，都逐步得到了驗(yàn)證。自此，人類(lèi)的宇宙觀發(fā)生了翻天覆地的變化！

1920s：我們?cè)具€不知道我們的銀河系之外的宇宙，直到埃德溫·哈勃1920s的偉大工作才改變了這一切。哈勃在觀測(cè)一些螺旋星云時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一些與銀河系中類(lèi)型相似的獨(dú)特的變星。根據(jù)它們的光度可以推測(cè)它們位于數(shù)百萬(wàn)光年之外，這遠(yuǎn)在銀河系范圍之外。哈勃沒(méi)有就此止步，進(jìn)一步測(cè)量了數(shù)十個(gè)星系的距離和退離速度。哈勃給了人類(lèi)一個(gè)更廣闊的宇宙，哈勃望遠(yuǎn)鏡就是為了紀(jì)念其作出的突出貢獻(xiàn)而命名的！

1930s：在很長(zhǎng)一段時(shí)間，人們認(rèn)為如果能夠計(jì)算出所有天體和宇宙氣體、塵埃的質(zhì)量，就能得出宇宙的總質(zhì)量。然而，通過(guò)觀察位于密集的星系群的星系，弗里茨·茲威基發(fā)現(xiàn)僅憑我們所謂的“正常物質(zhì)”還不足以解釋星系群內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)情況。他推測(cè)還存在一種不同于“正常物質(zhì)”的東西，稱(chēng)之為暗物質(zhì)。但是，直到1970s弗里茨·茲威基的發(fā)現(xiàn)才得到重視?，F(xiàn)在，我們知道，暗物質(zhì)和暗能量占據(jù)了我們宇宙的絕大部分。

1940s：盡管大量的資源被用于間諜衛(wèi)星、火箭以及核技術(shù)的發(fā)展，理論物理學(xué)家們?nèi)耘f在默默無(wú)聞地努力。1945年，伽莫夫提出了宇宙膨脹的推斷：如果宇宙正在膨脹和冷卻，那么它過(guò)去的溫度和密度必然是更高的，讓時(shí)間倒流，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)極度炙熱和致密的點(diǎn)。如果這是真的，那么在恒星形成之前，宇宙應(yīng)該始于特定比例的最輕的元素，并且在宇宙中應(yīng)該有一個(gè)稍高于絕對(duì)零度的余暉向所有方向滲透。這就是“大爆炸”理論的框架，是20世紀(jì)40年代最偉大的理論。

1950s：隨后，弗萊德·霍伊爾和一些人提出了大爆炸的競(jìng)爭(zhēng)理論——宇宙恒穩(wěn)態(tài)理論。最引人注目的是，他們認(rèn)為地球上目前的重元素并非在宇宙早期形成的，而是由前幾代恒星的產(chǎn)生。霍伊爾和他的同時(shí)還詳細(xì)地解釋了元素是如何在恒星核聚變的過(guò)程中產(chǎn)生。他們?cè)谖唇?jīng)觀測(cè)的情況下成功預(yù)測(cè)了氦通過(guò)聚變轉(zhuǎn)換成碳的過(guò)程。在這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，我們了解到了地球上的所有重元素的起源都?xì)w功于前幾代恒星。

1960s：經(jīng)過(guò)了20年的爭(zhēng)論，一次至關(guān)重要的觀測(cè)揭開(kāi)了宇宙歷史的真相：人類(lèi)發(fā)現(xiàn)了宇宙大爆炸的余暉，或稱(chēng)為宇宙微波背景。 Arno Penzias和Bob Wilson在1965年發(fā)現(xiàn)了宇宙中2.725K的輻射，然而他們倆都沒(méi)有意識(shí)到他們成了這一偉大發(fā)現(xiàn)的首創(chuàng)者。隨著時(shí)間的推移，宇宙微波背景進(jìn)一步被測(cè)量，宇宙大爆炸理論得到有力地證實(shí)。

1970s：1979年底，一個(gè)科學(xué)家提出了一個(gè)貫穿他一輩子的想法。 AlanGuth希望找到解決大爆炸理論中無(wú)法解釋的問(wèn)題的方法。在大爆炸理論中，宇宙為什么如此平坦？宇宙中所有方向的溫度為何如此一致？宇宙為什么就沒(méi)留下超高能量遺跡？Guth引入了一系列的改進(jìn)來(lái)建立一套現(xiàn)代的大爆炸理論模型。之后的觀測(cè)——包括宇宙微波背景的波動(dòng)、宇宙中大尺寸結(jié)構(gòu)以及星系團(tuán)的特性都證實(shí)了他的預(yù)言。

1980s：在1987年，人類(lèi)觀測(cè)到了離地球最近的一次超新星爆發(fā)，這也是人類(lèi)在具備中微子探測(cè)器后的第一次超新星爆發(fā)。雖然我們?cè)谄渌窍涤^測(cè)過(guò)許多超新星爆發(fā)，但是如此之近的還是第一次，以至于讓我們有可能探測(cè)到中微子。這也是中微子天文學(xué)的開(kāi)端，人類(lèi)開(kāi)始深入地研究中微子。

1990s：如果你認(rèn)為暗物質(zhì)和宇宙的起源是個(gè)大命題，那么1998年關(guān)于宇宙滅亡的結(jié)局發(fā)現(xiàn)將更讓你吃驚。歷史上，我們對(duì)宇宙的滅亡提出了三種可能：

1. 引力最終獲勝：如果宇宙有足夠多的物質(zhì)和能量，那么最終引力將克服膨脹趨勢(shì)。宇宙的尺寸將會(huì)達(dá)到最大值，直到其膨脹速度將為零。經(jīng)過(guò)一段充足的時(shí)間，宇宙將變回最初熾熱、致密的狀態(tài)，宇宙的命運(yùn)將終結(jié)于所謂的“大緊縮”。

2. 膨脹最終獲勝：如果宇宙沒(méi)有足夠的物質(zhì)和能量，那么最終引力將無(wú)法克服膨脹趨勢(shì)。遙遠(yuǎn)的星系將繼續(xù)遠(yuǎn)去，盡管其遠(yuǎn)去的速率再下降，但不會(huì)下降到零，這將無(wú)法逆轉(zhuǎn)。最終，一切都會(huì)變得相距如此遙遠(yuǎn)，宇宙將終結(jié)于所有的一切都接近絕度零度的狀態(tài):“大凍結(jié)”。

3. 臨界狀態(tài)：在這種情形下，如果宇宙中多一個(gè)質(zhì)子，那么宇宙將坍塌，終結(jié)于“大緊縮”；如果宇宙中少一個(gè)質(zhì)子，那么宇宙將無(wú)限膨脹，終結(jié)于“大凍結(jié)”。這樣，宇宙膨脹的速率將無(wú)限逼近零，同時(shí)也無(wú)限接近坍塌。

但是，1998年的一份研究數(shù)據(jù)驚呆了全人類(lèi)——這份數(shù)據(jù)顯示，我們的宇宙竟不是按照上面三種情況的任一種在發(fā)展。宇宙的膨脹速率不會(huì)持續(xù)下降，所有的星系將離我們?cè)絹?lái)越遠(yuǎn)，而且離得越來(lái)越快，加速離我們而去。宇宙終將消逝，留下一片孤寂。

2000s：對(duì)宇宙微波背景的觀測(cè)并沒(méi)止于1965年，對(duì)宇宙微波背景輻射的波動(dòng)的測(cè)量，給了我們對(duì)宇宙更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。比如，在宇宙中我們所知的正常物質(zhì)只占了4.9%，神秘的暗物質(zhì)和暗能量各占了27%和68%。

那么。2010s我們會(huì)有哪些重大的突破呢？我們將迎來(lái)引力波天文學(xué)嗎？我們會(huì)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)究竟是什么？或者，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)宇宙中地球以外的生命？

這一切，都只能讓時(shí)間來(lái)回答！