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宇宙到底什么样?这里有你想要的答案
新闻来源:宁夏科普作家协会     作者:     发表时间:2023-09-20     阅读次数:    


让人难以忘怀的嗅觉体验

太空闻起来到底是什么味儿?这是一个令人十分困惑的问题。而且大家可能会觉得问过太空气味儿的人估计都没有办法活着回来,所以这个问题似乎变成了一个悬案。

事实上,这个问题也令科学家们困惑了很久。不过虽然在太空直接闻味肯定没有好结果,但是我们还可以通过间接闻味的方式获取太空的味道。即当宇航员完成太空行走后,在返回舱内时会短时携带着太空的味道。

美国退休宇航员托尼安东内里至今仍记得他第一次在太空中打开舱门的情境。他在接受采访时说:我接受过十年的训练,但打开舱门的那一瞬间我完全被震撼了,没人告诉我太空味。那种气味强烈而独特,与我以前在地球上闻到的气味完全不同。我不知道该怎么形容,那是某种金属混合物的气味。

美国宇航员唐·裴迪特也曾在2003年描述过太空气味:每当我们打开舱门迎接疲惫的宇航员进仓时,我们的嗅觉会被一股特殊的气味所袭击。起初我布置这股味道从何而来,但随后我注意到,它的源头就是宇航员们的宇航服、头盔、手套以及工具等。相比金属或者塑料材质的装备而言,纺织品上更容易附着这种气味。裴迪特坦言,这气味很难描述,我能给出的最佳答案就是金属味,是一种相当令人愉悦的金属味,闻起来会让我联想到自己在大学书架连续数小时的电焊工作。

基于宇航员们的描述,NASA当下正在尝试复制出太空的气味以供训练使用,目前已经完成了一款太空香水样品试制,正在通过众筹的方式募集项目资金,以用于香水的批量生产。从这个项目来看,大家在不久的将来,也有望或者这种令人难忘的嗅觉体验了。

争论不休的形状

宇宙到底有没有边界,它是闭合的?还是开放的?它又是什么形状的呢?是平直空间,还是球状空间,亦或是其他形状?

闭合球形论一期

早在1917年,爱因斯坦就开始从场方程出发,研究宇宙的起源问题。爱因斯坦认为,在宇宙尺度上,物质分布应该是均匀和各项同性的。为此,他提出了著名的宇宙学原理。实时证明,这个原理与后来的天文观测惊人地一致。在宇宙学原理的基础上,爱因斯坦建立了一个闭合的、有限的静态宇宙模型。这也是国际上第一个比较认可的宇宙模型。

开放无限论

1922年,俄科学家通过求解爱因斯坦场方程,发现,宇宙不一定是静态的,也可能是膨胀的。他根据宇宙学原理,发现爱因斯坦的场方程有三种形式的解:膨胀的三维平直空间、膨胀的三维球形空间、膨胀了三维伪球。

随后众多的天文观测表明,宇宙在空间上是非常接近平直的,也就是说可能无论去掉哪一个维度,得到的都是无穷大的面。1980年,美国科学家古斯提出暴胀理论,也很好地解释了宇宙的这种平直性。

尽管暴胀理论加上平直宇宙的标准宇宙学模型深入人心,甚至成为大家的共识,但我们不能排除我们生活在一个球形或者双曲线形世界的可能性,因为当模型足够大时,我们探测到的尺度占比会很小,使得无论哪种模型在,在探测到的尺度看起来几乎都是平坦的。

这就是为什么早期的人们认为地球是平的——在他们能够观察到的尺度上,地球的曲率太小而无法探测到。

闭合球形论二期

近年来,宇宙膨胀论已经得到了人们的广泛认可。但是在2018年发布的宇宙微波背景谱上,人们发现了一个反常现象。这个现象是以动态平直宇宙为基础的标准宇宙学模型所不能解释的。这促使迪瓦伦蒂诺等三位宇宙学家重新审视宇宙的形状问题。他们发现,如果摒弃标准宇宙学的动态平直宇宙思想,回到爱因斯坦初期建立的静态闭合的宇宙,则不仅可以很好地届时这种反常,而且可以大大缓和哈勃常数危机,可谓一举两得。

目前,这一重要思想已经在2019年度的《自然文学》上发表。

沉寂了多年的宇宙动、静模型之争,再次拉开了序幕。

不断变化的颜色

夜晚,当你仰望星空时,是否想过宇宙真实的颜色可能并非眼前单纯的漆黑?

为了更真实地向我们展示宇宙的形象,NASA已经通过哈勃望远镜对宇宙进行了整整26年的观测。通过不断回传的照片,我们看到了五彩缤纷的宇宙天体图像,但是宇宙宏观的整体颜色到底是什么呢?

天文学家们对拍摄到的20万个星系所放射光线的颜色进行了研究,以分析如果将整个天空涂抹混合后会得到什么颜色,答案是柔和的拿铁咖啡色。

但科学家认为对宇宙颜色的分析需要对无数颗恒星进行红移调查,因为基于现有的理论,现在宇宙处于加速膨胀状态,各大恒星的距离都在不断变化,这种变化将会影响望远镜接收到的光的波长,而恒星光在很大程度上可以影响宇宙的颜色,除了宇宙膨胀的影响之外,由于恒星光的颜色是其自身温度的一个表征,热恒星趋于蓝色,冷恒星则趋于红色。随着寿命较短而异常活跃的蓝色恒星的加速死亡,那些发出偏红光芒的稳定恒星的颜色比重逐渐增加,因此在数十亿年间,宇宙的颜色一直在逐渐发生变化,就目前而言,我们的宇宙包含着大量红和蓝颜色为主的恒星,而且还有许多色彩缤纷的尘埃和气体,混合起来酷似拿铁咖啡的颜色。

难以捕捉的声音

我们都知道声音的传播是需要介质的,而从常识上来讲,太空中是一个真空的状态,所以我们很难在太空捕捉到声音,如果仅从听觉上来讲,在太空中可以近似认为是寂静无声的。

但太空中并非空无一物,而是存在少量的粒子。只是密度与我们熟悉的地球表面大气相比,要低得多。具体要低到什么程度呢?地球表面有大量空气,平均每立方厘米的地面上便含有3×1020个气体分子。而在太空中,同样大小的空间中平均只有5个质子。因此,想在太空中获取声波十分困难。现在主要的手段是通过科研设备对太空中的各种波束进行采集、转化、放大,最后还原出我们可以听到的太空声音。

其实太空也是十分嘈杂的,每个星球都有属于自己的声音。根据NASA目前发布的音频,比如太阳系中,各个天体的声音就都有着自己的特色。其中火星、天王星、冥王星属于风系:火星的像是东北冰冷大地上呼啸寒风的声音,天王星则是在火星的寒风基础上增加了一些回旋,冥王星则像是一根矗立在风中的光秃旗杆振动的声音;太阳、金星属于金属系:太阳发出的像是一种细长金属振动的回声,金星的声音则比太阳更加低沉;水星、地球、海王星属于机械系:水星像是摩托车发动机起动时的轰鸣声,地球的像是飞机低空掠过后留下的轰鸣,海王星像是老式黑白电视机没信号时雪花的声音;土星和木星属于恐怖系:其声音时那种令人不寒而栗的恐怖片的背景音。

对于声音每个人的描述方式都不太相同,所以去听一听这些奇怪的太空声音吧,只有你才知道自己究竟听到了什么。文章内容来源于焦毅。


 
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