科学从相对论到引力波，百年宇宙发展史，宇宙比任何人想象的都要神秘
1835年 ， 法国哲学家奥古斯特·孔德断言 ， 没人会知道恒星由什么构成 。
他写道：“我们可以确定恒星的形状 ， 距离 ， 大小和运动硅基 ， 但是我们将永远不知道如何研究其化学成分或矿物结构 ， 甚至可能存在于其表面的有组织的生物 。 ”
如果孔德还在世 ， 从那时起的科学发现将使他震惊 。
今天 ， 我们知道宇宙比任何人所想象的都要大得多而且陌生 。 它不仅扩展到银河系之外 ， 还扩展到无数其他星系 ， 这使我们的银河系成为“宇宙”的19世纪和20世纪初的天文学家感到惊讶 ， 而且宇宙的边界每天都在增加 。
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现在 ， 我们可以追溯到138亿年的宇宙历史 ， 直到大爆炸之后仅十亿分之一秒的时刻 。 天文学家已经将我们的宇宙膨胀率 ， 主要成分的平均密度以及其他关键数字固定在1％或2％的精度上 。 他们还制定了宇宙空间的物理学法则——广义相对论和量子力学 ， 这些定律反过来预测了诸如黑洞 ， 中子星和引力波之类的宇宙奇数 。 人类如何知晓这些宇宙科学的故事充满了偶然、惊喜和坚持不懈 ， 顽强的科学家们追求别人认为无法实现的目标 。
人类对恒星本质的第一个理解是在1860年 ， 当时古斯塔夫·基希霍夫意识到太阳的光谱中的暗线是由吸收特定波长的不同元素造成的 。 天文学家根据其他的恒星分析了相似的特征 ， 发现它们是由地球上发现的相同元素组成 ， 而不是古代人认为的某种神秘的“第五要素” 。
但是花了更长的时间才知道是什么使恒星发光 。 开尔文计算出 ， 如果恒星仅从重力获得能量 ， 并随着辐射泄漏而缓慢收缩 ， 那么太阳的年龄就是2000万至4000万年 ， 这比查尔斯·达尔文或当时的地质学家所计算的时间要少得多 ， 如果是这样 ， 阳光已经在地球上消失了 。 在1908年发表的有关该主题的最后一篇论文中 ， 开尔文坚持自己的估计：“除非恒星有其他能源使其发光” 。
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【科学从相对论到引力波，百年宇宙发展史，宇宙比任何人想象的都要神秘】
事实证明 ， 这种来源是核聚变 ， 原子核通过该过程聚集成一个更大的核并释放能量 。 1925年 ， 天体物理学家塞西莉亚·佩恩·卡波什金使用恒星的光谱计算恒星化学元素丰度 ， 发现与地球不同 ， 它们主要由氢和氦组成 。 她在天文学家奥托·斯特鲁夫所说的“最杰出的博士学位”中揭示了自己的结论 。 ” 十年后 ， 物理学家汉斯·贝特发现 ， 氢原子向氦中的融合是普通恒星的主要动力来源 。
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同时 ， 恒星变得越来越不神秘 ， 模糊“星云”的性质也变得更加清晰 。 1920年4月26日 ， 在华盛顿美国国家科学院举行的一次“大辩论”中 ， 哈洛·沙普利坚持认为 ， 我们的银河系非常重要 ， 所有星云都是其中的一部分 。 相比之下 ， 希伯·柯蒂斯认为 ， 天空中的一些模糊物体是独立的星系“岛屿宇宙” ， 完全等同于我们的银河系 。 1924年 ， 埃德温·哈勃测量了到许多星云的距离并证明它们不在银河系的范围之内 ， 这个问题才解决 。
不仅如此 ， 哈勃意识到宇宙比许多人想象的要大得多 ， 而且发现宇宙还在增长 。 1929年 ， 他发现来自遥远星系的星光中的光谱特征比附近恒星的特征更红（也就是说 ， 它们的波长更长） 。 如果将这种效应解释为多普勒频移 ， 则意味着其他星系正在彼此远离并远离我们 。 确实 ， 他们离得越远 ， 衰退似乎就越快 。 这是我们宇宙膨胀的第一个线索 。
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