火流星

“火流星”网站是一个于2001年由南京大学天文学系学生创办的天文网站,主要刊登国外天文学和天文科普的译文。

网址:http://bolide.lamost.org/
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破解爱因斯坦的代码

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Adam Frank 文 Shea 编译

科学家们正在计算机中模拟两个黑洞的碰撞,以便对爱因斯坦的相对论做最后的检验。

模拟两个黑洞的并合绝对是科学上的一次飞跃。一方面,它需要进行只有超级计算机才能胜任的大规模计算;另一方面,它还需要数值求解爱因斯坦广义相对论下用于描述两个黑洞及其运动的复杂方程。这就是现如今正在如火如荼开展的数值相对论研究。使用超级计算机,数值相对论领域的科学家们希望能了解诸如黑洞并合或者中子星碰撞这些宇宙中最高能事件背后所暗藏着的物理本质。

阴影中的宇宙

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Anil Ananthaswamy 文 Shea 编译

2007年12月26日,南极麦克默多科考站。长时气球小组的成员们在冰点以下的气温中彻夜未眠,等待外面的大风平息下来。最终,充有100万立方米氦气的巨大气球终于升空,并且把高新稀薄电离热量计(ATIC)送入了大气平流层。


[图片说明]:即将升空的高新稀薄电离热量计(ATIC)。版权:ATIC。

检验暴涨

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Eric Hand 文 Shea 编译

随着普朗克探测器和地面以及气球实验的不断推进,它们对于支配着宇宙大爆炸之后不久的暴涨来说意味着什么呢?

宇宙空间是寒冷的。但欧洲空间局的普朗克探测器甚至更冷。在“普朗克”的心脏,一张轻薄的丝网被悬挂在近乎真空之中,而那里的温度也由太空中最先进的制冷系统冷却到了0.1开。这张类似蜘蛛网的丝网将会收集来自宇宙微波背景辐射——宇宙创生的余辉——的光子。

揭秘:一张“哈勃”照片的诞生

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Jeff Hester 文 Shea 编译

自1990年发射上天以来,哈勃空间望远镜向世人奉献了无数壮观的宇宙画面。这些照片不仅被刊登在了报纸、杂志以及几乎每本天文学教科书上,它们还出现在了唱片封面、广告、T恤、咖啡杯以及电影场景中。这些照片也激起了公众对天文学的空前兴趣,由此产生的对世俗文化的冲击是近代其他任何一架天文仪器所无法比拟的。

那么,“哈勃”所拍摄的这些天体真的是如照片上一般色彩缤纷的吗?如果我们飞到这些天体周围,能看到和“哈勃”所拍到的同样景象吗?如果不是,那么是不是如少数人所说的那样,“哈勃”的照片已经被过度地“渲染”了呢?“哈勃”所看到的“真实”宇宙到底是什么样子?

请跟随我们一起来揭开“哈勃”照片诞生的秘密……

不仅是一张漂亮的照片

流光又溢彩

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Stephen Battersby 文 Shea 编译

它们已经让人类为之着迷了上千年,直到最近才慢慢揭开了神秘的面纱……


[图片说明]:出现在芬兰南部的极光。版权:Lehtikuva Oy/Rex Features。

和时间赛跑的“凤凰”

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Eric Hand 文 Shea 编译

揭秘“凤凰”号在火星上的157个日日夜夜……


[图片说明]:版权:NASA/JPL-CALTECH/UNIV. ARIZONA/TEXAS A&M UNIV.。

哈勃空间望远镜18年之科学成就

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Julianne J. Dalcanton 文 Shea 编译

在运筹帷幄了几十年之后,哈勃空间望远镜作为美国宇航局大型天文台中的第一个终于在1990年发射上天,开始决胜千里之外。在修复了主镜存在的结构问题之后,哈勃空间望远镜彻底地改变了天文学的许多领域,并且为大众奉献了一幅又一幅摄人心魄的宇宙画面。一个正在计划中的维修任务将使得“哈勃”继续在天文学中领跑,但是在那之前让我们先回顾一下哈勃空间望远镜在过去的18年里所取得的科学成就。

没有哪一架望远镜能像哈勃空间望远镜那样对世俗文化有着这么巨大的冲击力,但是它本身的尺寸相对于现代的很多望远镜来说却并不是那么巨大。把“哈勃”的主镜立起来比姚明也高不了多少,它的接收面积甚至连地面个上最大望远镜的五分之一都还不到。它上面搭载的仪器设备也远没有地面上的尖端,更确切地说“哈勃”所使用的探测器技术都已经是十多年前的了。那么是什么使得“哈勃”对科学和公众具有如此巨大的影响力呢?

2009年4月26日:水星、新月和昴星团的聚会

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Shea 编译

对于大多数的人来说,水星恐怕是肉眼看得见的五颗行星中最难以捉摸的一颗。这颗距离太阳最近的行星从来不在半夜出现;相反,只有在黎明或者黄昏的霞光中才能一睹她的芳容。观看水星的最佳时机一年到头也就只有几次,而每一次所持续的时间也就几周。因此每每说道水星有多难得一见,就会搬出现代天文学之父哥白尼。据传说,哥白尼在临终前曾讲,他这一辈子最大的遗憾就是没有亲眼见到过水星。不管这一说法的真实性到底如何,毫无疑问的是哥白尼是第一个正确解释为什么水星没有环绕整个天空而只在太阳附近摆动的人。


[图片说明]:哥白尼。

撞向地球的石头

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Roberta Kwok 文 Shea 编译

当去年10月发现有一个颗小行星正迎头撞向地球的时候,科学家们便有了第一次从头到尾研究宇宙撞击事件的机会。

2008年10月6日午夜,美国亚利桑那州莱蒙山顶天文台,一个白点划过了理查德·科瓦尔斯基(Richard Kowalski)的计算机屏幕。在三年半的时间里,科瓦尔斯基已经在搜寻近地小行星的望远镜照片中看到了几百个这样的小亮点,这些近地小行星有可能会从地球附近擦过甚至是撞上地球。通常他会整夜跟踪这个天体,并且向小行星中心上报它的坐标。而小行星中心则会跟踪小行星和其他的小天体。当天边泛白的时候,他就会关闭望远镜,回到山下的宿舍睡觉。

但这一晚让科瓦尔斯基颇感疑惑的是小行星中心对他报告的反应。小行星中心的网站立刻公布了他的发现,但是当它想要添加更多的数据的时候,系统却失灵了。

火星上昙花一现的水

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Richard Kerr 文 Shea 编译

所有研究火星的行星科学家都必须面对两件事情:一是有越来越多的证据显示火星曾经充满了水,二是现在的火星表面已彻底干涸。那么火星上的水到底存在了多长时间呢?

在过去的半个世纪里,人们对于“火星曾经是什么样子?湿润还是干旱?”一直摇摆不一定。对于35亿年前火星上曾经可能拥有生命的期望也是起起落落。但是最近有越来越多的证据表明,火星表面曾经有液态水。在火星历史的早期,火星的表面曾经拥有含盐的浅海、注入火山湖的河流以及色彩斑斓的水成矿物。

太阳死去的时候会是什么样子?

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Lucy Dodwell 文 Shea 编译

行星状星云是类太阳恒星死去时所化的“蝶”。当小于8个太阳质量的恒星行将死亡的时候,它们会膨胀成红巨星,并且抛射出大量的物质,形成气体和尘埃组成的行星状星云。

50亿年之后太阳就会演化到它的最后阶段,此时它会向红巨星转变。尽管还不清楚它最终会形成什么样子的行星状星云——这取决于太阳未来的磁场,但是对已知的1600个行星状星云的观测告诉我们太阳必将以一种绚丽的方式死去……

一切皆量子

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Philip Ball 文 Shea 编译

与直觉相悖的量子力学原理是如何作用于我们的宏观世界的?是否可以确信,即使在没有观测者的情况下,我们的宏观世界也不会表现出量子态?


[图片说明]:版权:D. Parkins/Nature。

“哈勃”拍摄的“四星凌土”

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Shea 编译

2009年2月24日,哈勃空间望远镜拍摄了土星的四颗卫星从其前方经过(“四星凌土”的背景介绍)的照片。在这张照片中,橙色的土卫六在土星的北极附近投下了一个巨大的影子。在土卫六的下方偏左靠近光环的地方可以看到土卫一,它在土星赤道云顶投下了一个要小得多的影子。在土星圆面以外更靠左的地方,可以看到明亮的土卫四以及暗弱的土卫二。

新“眼”,新宇宙

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Jeff Kanipe 文 Lynette Cook 图 Shea 编译

未来40年将见证望远镜所呈现在我们面前的全新宇宙……

现在在博物馆的商店或者古董店都可以买到天球仪和星盘了,但是400年前和这两样东西一同用于天文观测的望远镜却依然处于天文学的核心,还没有走下“神坛”。在光学精度、工作波段以及大小上,望远镜已远非400年前的样子。在望远镜诞生之后的200年里,除了观测者的素描以外没有留下任何其他的资料。在随后的100年里照相底片取代了白纸和铅笔,但在刚刚过去的几十年里整个领域则经历了一场数字革命。现在望远镜已经遍布了海洋、沙漠、山顶乃至宇宙空间的各个地方,但是它们的任务却始终没变——搜集、聚焦宇宙向我们传达的任何信息。

图说太阳系的十道“伤疤”

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Shea 编译

从人造卫星上5毫米的凹痕到木卫三表面4,000千米的陨击地貌,太阳系中遍布着各式各样由撞击留下的“伤疤”……

第一道:微创

她肩上的宇宙——执掌世界上最大型实验的女性

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Anil Ananthaswamy 文 Shea 编译

从2009年3月起法比奥拉·吉亚诺蒂(Fabiola Gianotti)成为了欧洲核子中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)超环面仪器(ATLAS,希腊神话中的擎天神)实验的主管。做为同类型最大的实验,ATLAS将为我们解答宇宙的神秘。

欧洲未来空间计划强势出炉

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Shea 编译

一系列成功的空间计划使得欧洲空间局一路高歌猛进并且希望能成就更宏伟的蓝图,即使面对全球性的金融危机依然锐不可挡。

谁都知道在太空中进行科学研究是相当昂贵的,因此欧洲的空间科学家们常常发现他们的“饭碗”是由政府部长们所决定的。在欧洲,每三年就会有这样一个“尖锋时刻”,届时欧洲空间局(ESA)会召集一个由成员国政府代表参加的会议来商讨和批准新的预算和计划。


[图片说明]:欧洲空间局未来的“火星生命”探测车。

“开普勒”:搜寻其他的地球

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David Shiga 文 Shea 编译

一架新的空间望远镜不久将告诉我们可承载生命的行星是普遍的还是罕见的。

太阳系外有多少个地球?直到现在也几乎没有答案,原因就在于目前的天文观测还不足以探测到这些“特殊”的行星。说这些行星特殊是因为这些小型的岩质行星必须在一个合适的距离上绕着它的恒星转动,只有这样温度才不会太高而把水烧开,也不会因为温度太低而变成一个冰封的世界。

但是随着2009年3月5日美国宇航局(NASA)开普勒空间望远镜的上天,这一切行将改变。“开普勒”在太阳系中的特殊位置和它前所未有的灵敏度将使得人类第一次能够看到位于其他恒星宜居带中的类地行星,而在宜居带中行星表面的温度恰好适合液态水的存在。

搜寻新的地球和宇宙的边缘

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Anil Ananthaswamy 文 Shea 编译

2008年11月,人类第一次直接看到了围绕其他恒星转动的行星。尽管这是一个巨大的成就,但是这些行星都要比木星大得多,并且它们的轨道半径都在24个天文单位到119个天文单位之间。这里1个天文单位相当于地球到太阳的距离。

我们的梦想是直接看到那些非常靠近恒星、和地球相仿的行星。这就要求望远镜能透过恒星耀眼的光芒看到比2008年11月所看到的行星还要小3,000倍的天体。这即便对于目前世界上最大的10.4米西班牙加那利群岛大型望远镜来说也是“不可能”的任务。但也许十年之内,三架巨型望远镜就能把“不可能”变成“可能”。

2009年2月24日:不容错过的土星精彩瞬间

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Shea 编译

土星有时候实在是太漂亮了,就算是哈勃空间望远镜也要为它停下脚步驻足观看。

“2009年2月24日土星会有四颗卫星发生凌星现象,”美国空间望远镜研究所的基思·诺尔(Keith Noll)说,“届时土卫六、土卫一、土卫四和土卫二会从土星的前方经过,而我们也会同时看到这4颗卫星所投下的影子扫过土星云顶的景象。”(名词解释:“凌”在天文学上指的是观测者从某个角度看到某个天体从另一个天体表面前方穿过的事件。)

宇宙之网

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Adrian Cho 文 Shea 译

融合了天文学、天体物理学以及宇宙学,科学家们正在探测我们所处的这张“宇宙之网”。



[图片说明]:星系团暗示着其中有暗物质的存在。

整个宇宙就像一张复杂的网,所有的恒星和星系都附着在它之上。诗人们也许会因此吟唱,但是在这些华丽的诗篇中却保藏着科学家们对宇宙的认识。揭开这张“宇宙之网”将会是天文学家、天体物理学家和宇宙学家们的下一个巨大挑战。

宇宙之网是构筑宇宙的框架。它主要由占宇宙物质85%的暗物质构成,但是这些暗物质除了引力作用之外不存在其他任何的相互作用。在宇宙逐渐演化的过程中,出现了巨大的由物质聚集形成的纤维状结构。在其中落户的星系与恒星,它们发出的光芒打破了黑暗的寂静。更为神奇的暗能量则驱动着宇宙加速膨胀,影响着宇宙之网的演化。

人类在宇宙中的位置

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Owen Gingerich 文 Shea 编译

长久以来,天文学技术的发展已帮助人类回答了许多最宏大的问题。

400年前,爆炸性的新闻传遍了欧洲,用两个透镜和一跟管子可以魔术般地把远处的东西“拉”到你的跟前。虽然有关望远镜的真正起源目前仍然是扑朔迷离、争议甚多,但是公认的一点是1608年10月荷兰人汉斯·利柏黑(Hans Lipperhey)申请了望远镜的专利。不过他的申请最终被驳回,理由是制造望远镜的技术已经一传十、十传百成了众人皆知的“秘密”。

然而17个月之后,在一个由意大利数学教授所写的小册子里,他宣称他用自己新设计的望远镜做出了令人惊奇的发现。在书的扉页上,伽里略似乎暗示了“望远镜”是他自己的发明。不过即便如此他也是可原谅的,因为他把一个用于娱乐的玩具变成了一种科学工具。在1609年的12月,伽里略用望远镜看见了月亮表面的环形山。为了纪念这些改变人类文明的天文观测400周年,联合国将2009年定为了“国际天文年”。


[图片说明]:伽里略对月球的观测具有深远的影响。版权:GALLERIA DEGLI UFFIZI FLORENCE/A. DAGLI ORTI。

全球时间的掌门人

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Shea 编译


[图片说明]:丹尼斯·麦卡锡(Dennis McCarthy)。

当从2008年进入2009年的时候,全世界的所有时钟都额外地多加了1秒。到底是谁掌控了我们的时间?让我们来拜会一下全球时间的掌门人。

对于大多数来说,时间是一种“想当然”的东西。日出而作,日落而息。春夏秋冬,又一春。

但究竟什么是时间?我们又是怎么测量它的?时间的速度是不是一尘不变的?时间是否有起点?时间最后会不会终结?

未知的太阳系——太阳系的六大未解之谜

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Shea 编译

46亿年前,银河系中某个不起眼的地方正在孕育着什么。星系中弥漫的氢和氦以及固体尘埃开始凝聚并且形成分子。由于无法承载自身的质量,这一新形成的分子云便开始了坍缩。在不断加热和混合的过程中,一颗恒星诞生了。它就是我们的太阳。



目前我们还不确切知道到底是什么触发了这一过程。也许这一切都源自于近邻恒星爆炸死亡时所产生的激波。而类似的恒星死亡也不是非常罕见的事件。自从130亿年前银河系形成以来,类似的事情已经发生了无数次。而通过望远镜我们可以看到这些事件仍然在继续发生着。但是作为恒星来讲,太阳实在是没有什么特殊的。

然而,据我们所知太阳却是唯一的。从诞生太阳的薄盘中形成了八颗行星,一开始这些行星之间没有什么显著的“差异”。最终在太阳旁的第三颗行星上出现了生命,而这些生命也开始探索他们所在的太阳系。但时至今日依然有六个太阳系的未解之谜有待解答。

看铱星闪现

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Philip Chien 文 Shea 译

当你晚上在院子里看星星时,突然发现在天空中出现了一道令人难以置信的闪光。它的亮度甚至比金星还要亮上100倍。这道闪光起先是一个缓慢移动的小亮点,然后慢慢地变亮,最后又渐渐地退去。那是一驾燃烧的飞机?或者是一颗缓慢移动的流星?还是一颗爆发的超新星?最有可能的答案是,这是一颗正反射阳光的通讯卫星——铱星(Iridium)。

2009国际天文年:让我们一起关掉灯光

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Shea 编译

用望远镜进行的第一次天文观测便把地球从宇宙中心的位置上“拉”了下来。现代技术在不断地使得人类在宇宙的面前变得渺小的同时,却也拉开了我们和我们所在宇宙之间的距离。

400年前,宇宙发生了重大的变化,或者至少是我们的宇宙观发生了重大的变化。这要归功于伽里略把望远镜对准了天空。在随后的几年里,他仔细观测了月亮、金星的盈亏和木星的卫星,粉碎了托勒玫的太阳系体系。让教庭不满的是,地球成为了绕太阳公转的诸多行星中的普通一员。

锂:大爆炸理论的最后疑难?

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Matthew Chalmers 文  Shea 编译

宇宙大爆炸之后的最初几分钟里究竟发生了什么?也许有一种元素可以告诉我们……

取下你的手机电池,你就能“亲密接触”一下已经存在了大约137亿年的一种化学元素。是的,它就是锂,化学元素周期表中排在第3位的化学元素。锂和其他的轻元素,包括氢和氦,被认为是在宇宙诞生之后几乎不到1秒钟的时间内由原初的核反应过程所形成的。在稍后的5分钟多一点的时间里,宇宙便“制造”出了现今宇宙中所有普通物质的基本成分。在其后的几十亿年的时间里,这些物质会慢慢聚拢成团最终形成我们今天看到的星系和恒星。

宇宙诞生早期的轻核形成过程被称为“大爆炸核合成”。我们对于大爆炸核合成的绝大部分过程的认识是极为准确的。事实上,对宇宙中氢和氦丰度(含量)的测量结果和理论预言的精确相符,因此许多宇宙学家将此做为支持大爆炸理论的最强有力证据。

我的魔法师

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Frank Wilczek 文  X.-M. Deng 编译

  唐·赫伯特,电视上的“魔法师先生”,于2007年6月12日去世。怀着崇敬和感激的心情,谨以此文献给魔法师先生。

去年夏天当我得知唐·赫伯特(Don Herbert)去世的消息,那一刻我仿佛又回到了童年,变成了一个守候在黑白电视机屏幕前的小男孩儿,渴望着魔法师先生给我们带来的新的神奇——而令这些神奇更为奇妙的地方就在于它们就隐藏在你的家里。

百年通古斯

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Duncan Steel 文  X.-M. Deng 编译

人类近代史上最剧烈的宇宙撞击事件至今仍是一个有待揭开的谜。

1908年6月30日的“通古斯”事件是注定要发生的。如果晚3个小时或者撞击点偏差4000千米的话,莫斯科就会遭到重创。然而“3小时”和“4000千米”对于宇宙而言根本就是微不足道的差别。

  在1972年阿瑟·克拉克(Arthur C. Clarke)写的小说《与拉玛相会》(Rendezvous with Rama)中,人类饱尝了外来小行星撞击地球的苦头。克拉克笔下2077年撞击意大利北部的小行星是虚构的,但1908年的撞击却是实实在在的。1908年6月30日的早晨,一颗外来小天体撞击了西伯利亚通古斯河流域的一个地区。由此上演了人类近代史上最剧烈的撞击事件,其爆炸的威力是广岛和长崎原子弹的数百倍。

[图片说明]:爆炸发生20多年之后,1929年通古斯地区已死亡的树木。

但是由于它发生在人迹罕至的地区再加上没有留下陨击坑,因此时至今日我们对通古斯事件也充满了暇想。几十年来,对通古斯事件的解释一直游走于科学和伪科学之间,其中包括反物质、黑洞、外星人飞船、导弹军事实验以及诸如《X档案》中的超自然神秘现象等等,五花八门。

2008圣诞节:土星光环的“消失”

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Shea 编译

圣诞节从望远镜中看土星,你会看到什么?如果你以前用望远镜看过土星的话,一定会眨着眼睛诧异地看着我,心想:土星怎么会变成这个样子?它的光环怎么消失了?!

其实并非如此,此时土星的光环正好侧向对着我们。

一年来,土星的光环逐渐地在朝向地球倾斜,到圣诞节的时候几乎正好是侧向对着地球,和我们视线的夹角只有0.8°。从这个角度来看,原先宽大、明亮的土星环变成了一条将土星一分为二的暗线——另一种罕见的美。

12月12日:2008年最大最亮的满月

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Shea 编译

尽管还是看不到尼尔·阿姆斯特朗在月球上留下的脚印,但是如果你在12月12日走到户外抬头望去,你却能看到2008年最大的满月……

这并不是幻觉。满月确实各有大小,但这个星期五的满月绝对是今年最大的。为什么?因为月球的轨道是椭圆形的,其中距离地球最近的一端比起距离地球最远的一端要近了50,000千米。用天文的语言来讲,这两个端点分别被称为“近地点”和“远地点”。12月12日,月球在过近地点之后不到4小时就会变成满月。这样一来就会比我们在2008年初看到的满月大14%,并且亮30%.

黑夜中的畅想:夜空为什么是黑暗的?

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Ken Croswell 文 Shea 编译

版本信息:本文最初于2002年5月首次刊载于“火流星”网站,此版本为译者再编辑版。

olberparadox

有时,天文学中最简单的问题却是最难回答的……

太阳又下山了。玫瑰色的云在头顶上浮动,朱红与金黄又一次出现在地平线上。家里都点上了灯,餐桌上蜡烛隐隐作亮,在晚霞的映衬下,街边的路灯就像是项链上的珍珠闪闪发光。黄昏越来越暗,星星出现了,它们一如既往地出现在这墨黑的穹顶之上。但是为什么夜空是黑的呢?

这是一个简单的也许只有孩子才会问的问题,父母对此也许会不屑一顾,但是宇宙学家爱德华·哈里森(Edward Harrison)却花了几十年的时间来研究这个看似简单的问题。“许多年前我开始对夜空的黑暗之谜产生了兴趣,”在《夜的黑》(Darkness at Night)这本书中他写道,“我常常思考宇宙为什么没有充满光,即使在我解决了这一问题之后也是如此。这个古老的谜题仍旧萦绕在我周围。有时几个小时,有时几天,我会重新思考这个问题,为大自然的力量和精妙所深深打动。”

瓶中的宇宙:你厨房里的“黑洞”

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Geoff Brumfiel 文  Shea 译


物理学家们经常借鉴其他领域的技术。但是从这些技术中你能获得些什么呢?实验桌上的简单实验能为早期宇宙提供新的见解吗?

信不信?你们家的厨房里就隐藏着司空见惯但却令人着迷的物理现象!当从龙头中流出的水打到洗碗池底部的时候,它会形成一个由水流组成的“圆盘”。水从上方缓缓地注入这个“水盘”,然后沿着径向流出。水流甚至还会形成一个波纹环,这个环中有着比水池中其他部分更多的湍流。在这个环以外,水池中充满了波动和漩涡;但是在这个环以内,由于水流过快使得外面的水波无法穿过,因此水池中这个环以外的其他信息无法进入这个环的内部。

天文学界长久以来的一个愿望就是重建黑洞周围的“视界”——一个有去无回的面。理论物理学家已经花了几十年的时间在计算视界周围的物理现象上,而天文学家则花了更长的时间和几十亿的美元想一窥视界究竟是个什么样子。然而,其他一些物理学家认为,通过研究水池中的水流,他们也许至少能提供这个问题的部分答案。
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融化中的格陵兰

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Alexandra Witze 文 Shea 译

北极最大的冰盖当真正在不可逆转地消融吗?

当人们谈论灾难性的气候变化时,格陵兰就会浮现在大家的脑海中。如果有人将其形容为“转折点”,那是再恰如其分不过的事了。21世纪人类的命运将很大程度上取决于这个岛上的冰。如果这些冰完全融化,那么全球的海平面就会上升7米。格陵兰冰盖的消失是人类首当其冲要面对的潜在气候灾害。

调一杯恒星鸡尾酒

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Cornine Charbonnel、Suzanne Talon 文 Shea 译

与地球大气层中极为相似的波也许强烈地影响着太阳和其他恒星的结构。

  为了在计算机中模拟一颗恒星,你必须要有能表述在引力作用下气体运动的方程组。你还必须要包括核反应,因为它们会释放出能量并且制造出比氢更重的元素。另外,无论是通过光子、电子或者是物质的运动,你还必须知道能量是如何在恒星内部传输的。最后,你还得让恒星转起来,以便产生内部的物质流动和化学元素分布。然后你会看到你的恒星开始演化,并且呈现出真正恒星所具有的主要观测特征,例如整体温度和光度。但是,你的恒星模型还存在问题。尤其是你无法描述太阳这样一颗我们再熟悉不过的慢自转恒星的内部结构,同时你也无法解释类太阳恒星表面的化学组成。那么,到底哪儿出了问题呢?


[图片说明]:太阳(左)和大质量恒星(右)内部结构的示意图。其中画有小漩涡的地方为对流区,在那里能量通过物质的大尺度运动来传递。而在辐射区,能量则通过光子来传递。红色代表快自转,蓝色代表慢自转。太阳的对流区会产生向内传播的重力波,而大质量恒星产生的重力波则会向外传播。但无论是哪种情况,在辐射区和对流区的边界都会形成一个剪切振荡层。

超新星模型危机

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Tom Siegfried 文 X.-M. Deng 译

Ia型超新星非常有规律,因此天文学家们用它们来测量宇宙。然而这些“标准烛光”中的一小部分却与理论模型背道而驰。

  当天文学家们对着星星许愿的时候,他们最希望能进一步了解恒星是怎样爆发的。特别地,在天文学上恒星爆发被称为“超新星”,天文学家们特别想知道写入教科书的东西是否是正确的——尤其是广泛被用来探测宇宙历史的Ia型超新星。


[图片说明]:计算机模型显示恒星会爆发,但是并没有告诉我们是什么触发了爆发。版权:D. LAMB/UNIVERSITY OF CHICAGO。

  事实上,新的观测巡天暗示,基于Ia型超新星的宇宙观测证据可能是建立在不正确的理论基础之上的。“我们把这个理论写进教科书是因为它看上去对的。但是我们并不真地知道它是否正确,而且我认为人们正开始担心此事,”哈佛史密松天体物理中心(CfA)的超新星学者罗伯特·柯施那(Robert Kirshner)说:“我们在不停地谈论同一件事情,但有关的证据却没有改善,这是一个坏兆头。”

火星土壤的秘密

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Corinna Wu 文    Shea 译

30年来科学家们一直坚信火星的土壤中不存在有机分子。美国宇航局的“凤凰”号探测器能推翻这个结论吗?

  1976年夏天,人类的触角第一次触及到了另一颗行星的土壤。两个“海盗”号探测器从它们着陆的地点挖掘了土壤样本,并将这些样本倒入了从地球带来的分析设备中。在这些分析仪器中技术最先进的也许就是气相色谱-质谱联用分析仪(GC-MS)了,它被设计用来探测火星土壤中是否存在有机化合物的证据。在运转了几个月之后,它们什么也没有发现。自此“海盗”号由于其几乎毫无异议地证明了火星是一个不毛之地而被载入了史册,而其中气相色谱-质谱联用分析仪的探测数据起到了至关重要的作用。

“凤凰”涅磐

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Richard A. Kerr 文    Shea 译

北京时间2008年5月26日上午7时53分成功着陆在火星的北极,它将第一次真正意义上分析火星上的水,并且探测土壤是否能承载生命……

  20世纪90年代末,行星科学陷入了有史以来的最低谷。首先,1998年12月11日环火星气候探测器(MCO)在进入火星大气层时烧毁,原因是工程师搞混了火箭推进器的公制单位和英制单位。接着在不到一个月的时间里,火星极地着陆者(MPL)一头撞入了火星大气层,通过降落伞缓缓下降,最后使用火箭来软着陆。但在这之后地面再也没有收到它的任何信号,其原因目前仍然是个谜。

从无穷小到无穷大的发现

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Adrian Cho 文    X.-M. Deng、Shea 译

粒子物理学家们正逐渐进入天体物理学、天文学和宇宙学的领域;他们的技术和一锤定音的方式或许会帮助我们解决宇宙中最神秘的谜题。

  阿根廷西部的南美大草原蔓延数百千米,由灌木和草场所覆盖,它或许是喂养牛羊的最佳地方,或许是拍摄西部电影的理想宝地,又或许是在一个风清月明的夜晚,凝视满天繁星畅游于宇宙奥妙之中的令人遐想的美景之地。然而美国芝加哥大学的粒子物理学家詹姆斯·克罗宁(James Cronin)却选择了这块令人无法想象的土地来图解决天体物理学中一个长期悬而未决的问题。

  为了捕获来自深空的粒子,克罗宁和300名同事已经来到了安第斯山脉的脚下,而这些粒子携带了比地球粒子加速器大几百万倍的能量。如果像预计的那样,那么几年之后科学家们就将发现这些宇宙射线的源头。“目前还无法做到这一点,如果能做到的话那将会是一个巨大的突破,”克罗宁说。他因为发现了在物质和反物质之间的细微不对称性而分享了1980年的诺贝尔物理学奖,这项发现也就是众所周知的CP破缺。

  这个实验并不是小打小闹。科学家们在草场上铺设了1600个探测器,每两个探测器之间相距1.5千米。当宇宙线冲入大气时,这些探测器可以探测由此产生的雪崩粒子。当皮埃尔·奥热天文台(Pierre Auger Observatory)建成时,它将覆盖3000平方千米——芝加哥面积的5倍。忠实于其粒子物理学家所受的训练,克罗宁信奉一个简单的信条:“向规模要效益。”


[图片说明]:皮埃尔·奥热天文台占地3000平方千米,专门用来探测高能宇宙线。

多重世界中的多重生活

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Max Tegmark 文 Shea 译

如果你认为量子物理是普适的真理,那你就应该相信有平行宇宙。


[图片说明]:是否只有在科幻小说中我们才能生活在平行的世界里?如果一个原子可以同时出现在两个地方,那么你也能。

几乎我所有的同事都知道它,但是却几乎没有人这正读过它。2007年为了庆祝其问世50周年,修·埃弗雷特(Hugh Everett)博士论文的手稿被刊登在了新书《多重世界解释下的量子力学》中。我依然记得当我在伯克利研究生院后面的小书店里找到这本书的时候是多么的兴奋,一直到现在我都认为这是我读过的写得的最才华横溢的书之一。

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