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哈喽,大家好,今天小墨这篇评论,主要来分析科学家揭开的宇宙138亿年演化史,以及困扰人类至今的9个未解之谜。
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咱们先说说宇宙这138亿年都经历了什么。按照目前科学界的共识,宇宙大爆炸发生在大约138亿年前,那时候整个可观测宇宙的大小,差不多就跟一块普通的巨石差不多大。
可现在呢?宇宙的半径已经膨胀到了约460亿光年。这个数字听起来有点抽象,但你想想看,光跑一年的距离就是一光年,460亿光年是个什么概念。
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盖亚卫星拍摄的银河系全景图显示,平均每平方度大约有1000万颗恒星。这些恒星的形成,都源于宇宙早期那些微小的密度波动。
这些波动只占平均密度的0.003%,但就是这么点儿差异,经过漫长的时间,最终形成了原子核、中性原子、恒星,再到后来的太阳系、行星,以及咱们人类。
整个过程听起来好像挺顺理成章的,但科学家们发现,越是深入研究,越是发现有些问题根本答不上来。这就引出了困扰人类的9个未解之谜。
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第一个谜题就跟宇宙的起源有关。科学家们通过宇宙微波背景辐射(CMB)观测到了宇宙早期的"快照",证实了宇宙暴胀理论的存在。
简单说就是,在大爆炸之前,宇宙经历了一个极其短暂但剧烈的膨胀过程,空间在每一分之一秒里都在翻倍。
但问题来了,在暴胀最后约10^-32秒之前发生了什么?这个时间尺度小到难以想象,普朗克卫星在2015年测量的数据显示,虽然能观测到暴胀留下的痕迹,但暴胀之前的状态,科学家们完全摸不着头脑。甚至有研究人员认为,这可能从根本上就是不可知的。
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第二个谜题是暴胀的具体类型。目前有很多种暴胀模型,每种模型对宇宙演化的预测都不太一样。
普朗克合作组织在2020年的研究中,罗列了几十种可能的暴胀模型,但即便结合了各种观测数据,仍然有许多模型符合观测结果。科学家们试图通过探测原始引力波来确定具体是哪种暴胀,可2010年代初期BICEP2团队宣布探测到引力波信号后,很快就被证实是误判。
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第三个谜题涉及物质和反物质的不对称。按理说,宇宙大爆炸后应该产生同等数量的物质和反物质,它们相遇后会湮灭成能量。
但现实是,宇宙里的物质远多于反物质,这才有了后来的恒星、行星和生命。这种物质盈余是怎么产生的,被称为"重子生成"谜题,到现在也没有确切答案。
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第四个谜题是暗物质的本质。NASA和欧洲航天局对碰撞星系团的观测显示,普通物质和引力效应之间存在明显分离,这是暗物质存在的最有力证据。
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XENONnT实验在2022年给出了物理学史上最精确的限制条件,但暗物质的候选粒子,比如轴子,至今没有被直接探测到。
第五个谜题关于第一代恒星。哈勃望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜对星系RXJ2129-z8HeII的观测数据显示,虽然能看到第一星族和第二星族恒星,但纯净的、不含金属的第三星族恒星,也就是宇宙大爆炸后形成的第一代恒星,截至2025年仍未被发现。
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第六个谜题是我们在宇宙中到底有多孤独。NASA计划推出的宜居世界天文台(HWO)被列为2020年十年调查中排名第一的推荐任务,它将成为首个直接拍摄类太阳恒星周围类地行星的任务。
但生命何时何地出现,它有多普遍,目前几乎一无所知。火星上的甲烷、毅力号火星车在沉积岩中发现的新特征,这些在生命探测置信度等级中都只达到1级,距离确认生命存在还差得远。
第七个谜题是地球生命的起源。深海热液喷口周围的生命表明,生命可以在没有阳光的极端环境中存在。如果生命能在地球深处存在,那木卫二或土卫二的海底也可能存在生命。但如何从非生命物质中创造生命,这个问题至今没有答案。
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第八个谜题是暗能量的本质。DESI合作组在2025年发布的最新数据显示,当把宇宙微波背景辐射、超新星和重子声波振荡的数据结合起来时,暗能量可能不是一个恒定的宇宙常数,而是会随时间演化。这意味着宇宙的加速膨胀可能不是一成不变的。
第九个谜题就是宇宙的最终命运。如果暗能量真的是一个常数,宇宙会沿着红色曲线变化,最终走向热寂,所有的恒星都会熄灭,宇宙变得一片死寂。
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但如果暗能量会随时间增强、减弱或改变符号,那就可能出现大坍缩或大撕裂。目前的观测数据还不足以给出确定答案。
这9个谜题,每一个都涉及宇宙的基本运行规律。科学家们花了几十年甚至上百年的时间研究,可答案仍然遥遥无期。不过换个角度想,正是因为有这些未解之谜,人类对宇宙的探索才会继续下去。
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从138亿年前的巨石,到如今半径460亿光年的宇宙,人类用科学构建出了一个令人难以置信的故事。
虽然还有9个重大谜题没有解开,但每一次观测、每一次实验,都在让我们离真相更近一步。宇宙的答案就写在它本身之中,等待着人类去发现。
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