2021年1月26日 星期二

宇宙起源 李傑信


1. 牛頓創造了萬有引力理論。兩個門檻。第一個:牛頓的天體彼此之間都有相吸的力量?兩個天體互吸碰撞,再和更多天體相吸。牛頓的宇宙會成為沒完沒了撞不停的宇宙。

2.第二個門檻:牛頓宇宙是無窮久的宇宙,永恆不變,那應呈現全方位亮如白晝,沒有夜空。

3.愛因斯坦的宇宙同樣過不了第一個門檻,只好硬加上一條無關的反重力場的「宇宙常數」。

4.膨脹(馬鞍形)宇宙曲率為負;收縮(球形)宇宙曲率為正;不漲不縮(平直)宇宙曲率為零。

5.在宇宙空間中兩點的距離只要夠遠,相對速度就可以超過光速。愛因斯坦狹義相對論規定物體速度不得超過光速,使用的是一個非常嚴格且有局限性的「慣性座標系統」(inertial coordinate system),而宇宙膨脹速度計算,使用的是不同概念的「共動座標系統」(comoving coordinate system),兩種計算不相關。

6.氫對氦總質量比例為3比1,一直充斥到我們目前的宇宙。

7.目前我們所偵測的宇宙電磁微波訊號,是大霹靂後37.6萬年的宇宙震盪所留下的天空形象錄影。37.6萬年時,宇宙溫度降到3000K,帶負電的電子速度慢到可以被質子捕捉,整個宇宙的電漿一起沒電。光子不再有電子推擠,自由了,才得以記錄。

8.輻射、吸收、反射和透明度,組成一個物體和週遭電磁波環境互動的完整圖像。

9.黑體輻射曲線的高頻率、短波長部分,只能使用量子概念才能解釋:高頻率能量的電磁波被量子化了,只能以幾個有限能量的光子供應。愈高能量的光子,以量子力學的機率估計,愈不易產生。

10.目前估計,以地球為中心,宇宙膨脹速度每隔100萬光年的距離,就增加每秒20公里的速度。換言之,1億光年,每秒2000公里。

11.Abell 1689星系團距地球22億光年,以它為重力透鏡,將128億光年外的A1689-zD1星系在哈伯望遠鏡的焦點上,以圓弧成像。這類物理現象為暗物質的存在提供另一個堅實的佐證。

12. 測不準原理的使用對象,都成對出現,比如位置和速度。其他成對還有時間和能量。




心得
20210126
本書是瀏覽台大出版中心而自選。作者李傑信曾長期在NASA服務。本書淺顯易懂,用詞生動,算是複習。
很棒的地方是章節內容特別解釋發展史的重要概念或發現。宇宙有多大?如何知道,然後介紹超均勻、再專題介紹最重要發展:宇宙電磁微波。黑體輻射。不均勻、平直等宇宙特性。
在之前的書,沒有這麼專題介紹各項特性,看這本確實會比較瞭解我們的宇宙長怎麼樣。作者長期在NASA服務,也認識2006年NASA諾貝爾得主,就近觀察他,知道一些過程故事也是蠻有趣的。

重力透鏡、星系引力必須引用暗物質的觀念才能合理解釋。目前已知的暗物質有微中子,但僅佔暗物質的可能1%而已,大多暗物質是還不知道的。重力透鏡也是用暗物質的觀念才能合理說明。那重力透鏡,暗物質必定充塞於物質星系之中嗎?怎麼知道它在裡面?暗物質必定要跟隨物質嗎?不能自己存在於宇宙中嗎?或自己形成暗物質星球?

時間和能量為另一組測不準的對象。是為何呢?
李博士文筆簡潔有趣,應會再看他其他科普作品。

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