《演化宇宙.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《演化宇宙.ppt（27页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、演化 宇宙,人,物理系 侯維恕,202 10460,本著作除另有註明外，採取創用CC姓名標示非商業性相同方式分享台灣2.5版授權釋出,第11單元：宇宙7 宇宙擴張是加速或減速？,基隆達爾文化石博物館 預定7月對外開放 地址：基隆市西定路36號 電話：（02）2427-8085 http:/.hk/viewthread.php?tid=9373636,Our Cosmic Habitat Paperback, 224 pages Princeton University Press (2003),開場：創世可以有所不同嗎？ 第一段：從大爆炸到生命圈 行星與恆星 生命與自覺意識 原子、星星、銀河
2、銀河之外 銀河之前 黑洞與時光機 第二段：起初與末了 減速抑加速？ 很久以後： 事情的起頭 頭一毫秒 第三段：基要與臆測 穹蒼與微觀世界 多重宇宙與人本論證,自己組織起來去買,已獲作者同意爲授課做中文翻譯,本作品由Princeton University Press 同意課程：演化、宇宙、人使用，本資料庫亦無再授權他人使用之權利，您如需利用本作品，請另行向權利人取得授權。,President of Royal Society,7. 減速還是加速？,可預測性 楔形文字、哈雷、宇宙 穹蒼長期預報？ 加速？ Type IA 超新星到 WMAP 宇宙是平的：諧和的節拍 宇宙學LCDM 標準模型浮現,I
3、I.起初與末了,可預測性,楔形文字到哈雷, 像鐘一樣規律運行的天體其實是例外，並不是常規 ,西元前7世紀亞述、巴比倫楔形文字泥版 Enuma Anu Enlil 版1-13: 月亮紀錄 (14是數學公式) 版15-22: 月蝕 版23-29: 太陽紀錄 版30-39: 日蝕 版40-49: 天氣、地震、打雷 版50- : 天體, 紀錄可推至西元前20世紀 ,發現18年11又天之 “saros” 週期,可預測月蝕與日蝕,Edmond Halley (1656-1742),Halleys in 1986,AAO,次原子的世界是簡單的 它看來被幾個方程式所描述。 在最大的尺度，我們的宇宙也是簡單的
4、它的總體性質被幾個數字所決定： 它的膨脹速率、平均密度、等等。 有一個概括性的劃一主導著，而重力稱霸。,期末報告,A. 我們的穹蒼居所第一章到第七章書摘 (1000字以內，好似出版之推介),B. 從演化與宇宙之課程內容，評論你當下對人的看法與評價 (500-800字),穹蒼長期預報？,如果大尺度的天文現象確實比日常事件簡單， 我們能作出關於穹蒼的一些預測嗎？ 4 我們是不是能夠做出有關我們膨脹著的宇宙的 長期預報？,再大約50億年，太陽將死去，地球也將陪葬 . 大約在那之前，仙女座大星系將撞進我們的銀河系 .,但宇宙是否會持續膨脹下去？ 還是 . 我們的蒼穹最終回縮到一個大壓縮？,回塌,減速,
5、加速,近十年的發現！,大黑洞,臨界密度 每 m3 五顆 H 就停止膨脹, 平均密度與 臨界密度之比,Planck,第七章,方興未艾,NASA,ESA,原始的 雜亂火球,愈益複雜,地球 生命圈,星系及星系叢如何形成？, 重力引發的對比增強效應,!?,WMAP,第七章,我們並不是由宇宙最主要的成分所組成,5.5x,第五章,ESA,NASA,NASA,!?,第七章,atom 只有 0.04 !, 平均密度與 臨界密度之比,“matter” 只有 0.26 !,宇宙慢下來的不夠快， 應當是停不住了, 1 !?,但，,暗能量.,臨界密度： 每立方公尺五顆氫原子,每立方公尺0.2 顆氫原子： 整個地球體積
6、裡只有幾粒砂， 或整個太陽系裡只有一個 幾百公尺大的小遊星 N.B. 星星裡的原子只佔1/10,十年前便已得知有暗能量,Science 期刊列為1998年的頭號發現!,Pablo Costa,NASA,加速？,從 Type Ia 超新星到 WMAP,長期預報的常用做法： 拿過去多年的資料與當今的比較，再將趨勢往將來推,長期預報的常用做法： 拿過去多年的資料與當今的比較，再將趨勢往前推,拿幾十億年前的膨脹率與當今的比較,天體要夠亮(可以在很遠看到) 天體發亮的方式要足夠標準化， 可以憑其亮度定距離,吸積盤,巨星,當白矮星吸入物質，使其質量超過太陽1.4倍 (Chandrasekhar 極限) 引
7、爆碳循環核爆,Xenoforme,STScI,Riess et al. (1998),High-z Supernova Search Team,紅位移,Perlmutter et al. (1999),Supernova Cosmology Project,發現宇宙正在加速,Saul Perlmutter,Adam Riess,有諾貝爾可能,怎會加速呢?,愛因斯坦方程式,牛頓引力常數,光速,愛因斯坦宇宙常數,愛因斯坦在1917年引進 Cosmological Constant L，即宇宙或穹蒼常數， 卻在晚年的時候稱 L 是他一生最大的敗筆.,L 可以想成即使在空的空間裡仍具有的能量 (所謂的
8、真空能量)。 根據現在的想法，空的空間一點也不簡單。所有的粒子都在裡面潛藏著。 而在比粒子更小的尺度，可能是騷亂、糾結的一堆弦(strings) 從現代的角度，令人疑惑的不是有沒有 L，而是它為何不大上許多。,爲什麼與其他的原子、輻射、暗物質相比，真空能量會有相反的作用？,真空有一個總體特性，就是它的能量若是正的，那麼它的壓力就會是負的 也就是說，它會像拉緊的橡皮筋一般具有伸張力 (tension) 。,重力吸引 與 (密度) + 3(壓力/c2) 有關,L 等價於負壓力,加速,但這已不重要,如果真空是有能量的，那麼膨脹它的體積就會產生更多的能量 ! 與經驗相反 ! 宇宙膨脹不像是在推，倒像是
9、被拉,怎會加速呢?,愛因斯坦方程式,牛頓引力常數,光速,愛因斯坦宇宙常數,但這已不重要,從次原子尺度的場論，我們的最佳理論猜測是：,應當比看到的強10的120次方倍 (10120) ! 1 後面 120 個 0 在極早期的穹蒼史裡的暴脹(inflation，第9章) 期就是這麼強,那麼它又是如何關掉 (或中和掉了) 的，且關掉的如此之精準？, 總電荷 = 0?,N.B. 略為不同的理論: 某種滲透一切的具有負壓力的流體 第五要素(quintessence),L 可以想成即使在空的空間裡仍具有的能量 (所謂的真空能量)。 根據現在的想法，空的空間一點也不簡單。所有的粒子都在裡面潛藏著， 而在比粒
10、子更小的尺度，可能是騷亂、糾結的一堆弦(strings)。 從現代的角度，令人疑惑的不是有沒有 L，而是它為何不大上許多。,愛因斯坦在1917年引進 Cosmological Constant L，即宇宙或穹蒼常數， 卻在晚年的時候稱 L 是他一生最大的敗筆.,宇宙是平的：諧和的節拍,宇宙的聲學振動在天上的分佈，告訴我們宇宙的幾何形狀 宇宙看來是平坦的，這和理論的成見相合,宇宙學LCDM 標準模型浮現,宇宙常數-冷暗物質,理論告訴我們，後來演進成星系與 星系叢的漣漪，在某一個波長的漲落 宇宙的聲學振動 會最大。 這些主要漣漪在天上分佈大小，要看 宇宙的幾何形狀，而這又要看宇宙內 涵的質量與能量
11、有多少。,WMAP測量,理論,測量的結果顯示一個平坦(flat) 的宇宙： 距離與角度的關係似歐幾里得 (Euclidean) 空間, 1 !,atom 只有 0.04 !,DM 有 0.22 !,L 有 0.74 !,NASA,NASA,NASA,測量的結果顯示一個平坦(flat) 的宇宙： 距離與角度的關係似歐幾里得 (Euclidean) 空間,WMAP測量,WMAP 對大爆炸餘輝的精確測量, 1 !,atom 只有 0.04 !,DM 有 0.22 !,L 有 0.74 !,穹蒼中最顯而易見之物，即在 星系中的星星和發亮的氣體， 卻僅佔宇宙總質能的 2% !,神秘反重力素質 真空能量， 或第五要素 提供了我們宇宙的 主要質能。它或許是暴脹理論 驅動早期宇宙強力快速膨脹的遺跡,NASA,NASA,NASA,Planck,方興未艾,NASA,ESA,版 權 聲 明 頁,