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( 二 )
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宇宙似乎也包含了许多我们看不到的东西 。 1933年 ， 弗里茨·兹维基估计了昏迷星系群中所有恒星的质量 ， 发现它们仅占该恒星团的质量的1％ 。 这种差异被称为“遗漏的质量问题” ， 但是当时许多科学家对兹维奇关于存在隐藏物的理论表示怀疑 。 这个问题一直存在分歧 ， 直到1970年代 ， 维拉·鲁宾和肯特·福特等科学家发现 ， 银河系盘的外部也会飞散 ， 除非它们受到约束比单独的恒星和气体所能提供的引力要强 。 最后 ， 大多数天文学家被迫接受一定存在的“暗物质” 。 鲁宾写道：“我们凝望了一个新世界 ， 并且它比我们想象的更加神秘和复杂 。 ” 现在 ， 科学家们认为 ， 暗物质的数量比可见物质大约大五倍 ， 但我们几乎比1930年代更了解暗物质的含义 。
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引力 ， 揭示了所有暗物质的力量 ， 几乎令人困惑 。 1915年是一个关键时刻 ， 阿尔伯特·爱因斯坦发表了广义相对论 ， 该理论超越牛顿力学 ， 并揭示出引力实际上是时空结构的变形 。 这个新理论很难被接受 。 即使通过观察1919年的日食证明它是正确的 ， 许多人还是认为该理论是一个有趣的另类 ， 毕竟牛顿定律仍然足以计算大多数东西 。 天文学家WJS Lockyer对《纽约时报》说：“这些发现虽然非常重要 ， 但并没有影响到地球上的任何事物 。 ”日食之后 。 提出相对论后的半个世纪 ， 广义相对论依旧被物理学的主流拒之门外 。 然后 ， 从1960年代开始 ， 天文学家开始发现只有爱因斯坦的思想才能解释的新的宇宙极端现象 。
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一个例子潜伏在蟹状星云中 ， 这是天空中最著名的天体之一 ， 它是由公元1054年中国天文学家目睹的超新星不断膨胀的碎片组成的 。 自从出现以来 ， 该星云就一直保持着蓝色而明亮的光芒 ， 但是它的光源是一个长期的难题 ， 直到1968年 ， 它中心的昏暗恒星被发现 。 它实际上是一颗超紧凑的中子星 ， 比太阳重 ， 但半径只有几英里 ， 并且以每秒30转的速度旋转 。 发现者之一乔斯林·贝尔·伯内尔说：“这是一种完全出乎意料的 ， 全新的天体 ， 其行为方式是天文学家从未想到 ， 从未梦想过的 。 ” 恒星的快速自旋发出快速电子风 ， 产生蓝光 。 在如此难以置信的稠密物体表面的重力远远超出了牛顿定律-火箭需要以光速的一半发射 ， 才能逃避其引力 。 在这里 ， 必须考虑到爱因斯坦预测的相对论效应 。 已经发现了成千上万个这样的旋转中子星（称为脉冲星） ， 这些都是超新星爆炸的恒星核心的残留物 ， 为研究极端条件下的自然规律提供了理想的实验室 。
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爱因斯坦理论最奇特之处是黑洞的概念 ， 黑洞坍塌 ， 甚至连光也无法逃脱其引力 。 几十年来 ， 这些只是猜测 ， 爱因斯坦在1939年写道 ， “它们不存在于物理现实中” 。 但是在1963年 ， 天文学家发现了类星体：在某些星系中心存在着神秘的 ， 发光的信标 。 在人们达成共识之前 ， 已经有十多年的历史了 ， 这种强烈的亮度是由气体旋入潜伏在星系核心中的巨大黑洞中产生的 。 迄今为止 ， 最有力的证据表明 ， 这些关于广义相对论的奇怪预测确实存在 。
宇宙什么时候开始的？
宇宙有一个开始吗？在20世纪中叶 ， 两种相互竞争的理论给出截然不同的答案 ， 天文学家们一直在争论这些问题 。 “大爆炸”模型认为 ， 宇宙由热而密奇点爆炸产生 ， 然后随着时间的流逝而冷却并散开 。 “稳态论”假设认为 ， 宇宙本质上永远以相同的形式存在 。 争论因偶然的发现而解决 。
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