韦伯望远镜:光锥之内即是命运

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aGDasdg 发表于 2023-8-26 15:39:53|来自:北京 | 显示全部楼层 |阅读模式
美国时间7月12日,NASA(美国航空航天局)正式公布了詹姆斯·韦伯空间望远镜拍到的第一批全彩照片:星系团SMACS 0723、船底座星云、行星状星云NGC3132、斯蒂芬五重奏星系、系外行星WASP-96b。


这批照片展现了韦伯望远镜的卓越性能,带我们进入神秘梦幻的宇宙深处,把人们对宇宙的认知推向了一个前所未有的新高度。
1、 星空是一部宇宙史

你可相信我们竟然能观测到宇宙大爆炸的光?
是的,我们可以看见大爆炸遗留下来的电磁波辐射,这种“背景辐射”均匀地遍布在整个可观测宇宙中,并且从热大爆炸的那一刻到现在一直存在,它是我们宇宙中最古老的光,是热烈耀眼的早期宇宙残余光的化身。



宇宙微波背景辐射

宇宙诞生了138亿年,为什么我们还能看到这种辐射?因为光子并不会凭空消失,只会随着宇宙膨胀变得越来越弱,我们现在捕捉到的是微波阶段
这可能超乎常人的想象,但事实是,我们头上的这一片星空,是记录着整个宇宙进程的历史之书
在地球范围来看,事物几乎都是实时状态的,但光的传播是需要时间的,在宇宙尺度中,我们所看到的一切都是过去的景观。
光速是30万km/s,太阳光从太阳表面传递到地球,大约需要8分钟。当我们抬起头,看到的是8分钟前的太阳;仰望夜空,看到的是300多年前的北极星,254万年前的仙女星系(离银河系最近的星系)……
星系团SMACS 0723(照片中间白色的星系)距离我们46亿光年远,所以韦伯望远镜拍到的是它46亿年前的样子,那时候我们的地球也才刚刚诞生!



星系团SMACS 0723

而SMACS 0723后面那些红色的弯曲的光(我们看到的是平面,但实际上照片是深场图,带星芒的最亮的是离我们较近的银河系里的恒星,红外线观察到的红光是离我们最远的星系),是这些遥远星系一百多亿年前发出的光,这是我们能看到的宇宙最深处。


为什么我们能看到这么遥远的星系?为什么光是弯的?
根据广义相对论,引力会使空间弯曲,就像玻璃透镜那样改变穿过其中的光的路径,正是SMACS 0723星系团强大的引力场形成了“引力透镜”,我们借助这宇宙出产的天然放大镜可以回溯宇宙诞生不久后形成的初代星系。
在这浩瀚夜空中,我们能看到的星光,都是经历了漫长的岁月才来到我们身边,像是深空的告白。停下脚步,去看看这出自宇宙之手的浪漫,看看这片星辰如何为你闪耀。
2、 天上一日,地上千年

在电影《星际穿越》中,主角等人先通过虫洞去了黑洞附近的米勒行星,由于黑洞产生的引力场极强,根据广义相对论“引力越大,时间越慢”,这颗星球上的时间流逝速度远远慢于正常引力场的地方,米勒行星上的一个小时相当于地球上的七年,主角二人在米勒星球上仅仅停留了三个小时,飞船上的黑人兄弟却足足等了23年。



《星际穿越》黑洞附近的米勒星球

这是爱因斯坦相对论的“时间膨胀效应”,天上方一日,地上已千年,古人诚不欺我呀!神话里所说的“天上”会不会就是引力更大的星球呢?
拥有红外视觉的韦伯望远镜,是一台可以回望宇宙过去的时间机器,然而若能超越空间,我们不仅能看到过去,还可以穿越未来。
如果想穿越到未来,我们可以在引力比地球大的地方待上相对应的时间再回到地球,当然,理论上去了未来就回不到过去了,因为三维宏观世界里时间只会往前走,连停下来都不可能。而如果我们想看看白垩纪末期霸王龙捕食的场景,只需要去到距离地球6800万光年远的星球上用太空望远镜观测地球即可。


但遗憾的是,目前人类发射的飞得最远的航天器旅行者一号,即使1977年就出发,至今仍没有飞出太阳系;可以实现空间转移或者时间旅行的虫洞,迄今为止,科学家们还没有找到它存在的证据;而暗物质的概念提出一百年了,我们依然无法直接探测到它,曲速引擎只是科幻作品里的设备而已……
所以,要超越时空,目前能实现的恐怕只有那尚且一知半解的“量子世界”和“意识”了。
对于时间,我们能感知到的是绝对的,但是在广袤的宇宙中,时间却是相对的。甚至,对于宇宙本身来说,时间并不存在。正如爱因斯坦所说:过去、现在和未来的区别,其实只是个幻觉
对于空间,宇宙不断膨胀,各个星系渐渐离我们远去,再过大约一万亿年,居住在我们银河系里的生物可能根本就不知道还有其他星系存在,我们的可观测宇宙将只剩下无尽的虚空……
时间和空间本质上只是认识世界的工具,如果这是一场人生游戏,空间就是运行游戏代码后产生的场景,时间就是保持游戏持续运行的表现。但似乎现在人类的科学、人类的公式确实太依赖时间t了,就像缸中之脑一样,在还没有到达更高的认知之前人们根本就无法意识到自己是不是正处于缸中。
3、 光锥之内即是命运

刘慈欣的《三体·黑暗森林》里有这样一句话:光锥之内就是命运
什么意思呢?我们知道,光的传播速度有限,如果距离事件(光源)比较远(x坐标比较大),那么在比较短的时间上(y坐标值比较小),是看不到光源发出的光的,这时我们处于光锥之外(m)。


随着时间的前进,当这个光传播到你跟前,你就开始进入光锥之内了(A),而这个光早在你能看到它之前便已发出,也就是说,如果我们看到一件事情正在发生,那么它早在过去无论是几秒前还是几千年前,就已经发生了,我们无法改变这个命运
把物理概念和哲学概念糅合到一起,似乎并不好理解。
我们看看著名的“创生之柱”星云,如同三根直冲宇宙穹顶的手指一样竖立着,这是孕育恒星的摇篮,瑰丽而又神秘。



创生之柱——位于巨蛇座鹰状星云内

创生之柱距离我们7000光年远,然而NASA曾宣布它有可能已经被6,000年前爆发的超新星冲击波摧毁了,因此它被摧毁时发出的光至今还未传到地球上,我们还处于光锥之外,要知道它现在是否已经毁灭了还需要等1000年。
这就好像,我看到了你的过去,却不知你现状如何。
同样,我们肉眼可见的夜空中最亮的恒星之一——参宿四,它的质量是太阳的16.5-19倍,如此大的质量已经远远超过了恒星发生超新星爆发的临界值,所以,参宿四有可能已经以超新星爆发这种壮丽的方式来宣告自己的消亡了。
令人担忧的是,由于它距离地球只有640光年,如果发生超新星爆发,产生的伽马射线暴可能会对地球造成一定威胁。


然而,不论参宿四的超新星爆发带来的后果有多严重,跟地球上的人类文明都没关系,因为我们处于光锥之外,永远无法知道它是不是已经爆发了,只能被动等待早已注定好的结局。
光锥之外,一无所知;光锥之内,无处可逃。我们无力掌控,甚至无力发现。
命运既已注定,但作为宇宙中唯一已知的有智慧的生命,人类会思考尚且还不知道的东西。人们会把理论和观测到的事实,根据逻辑和推理来作出预测来实现未雨绸缪。
有人说韦伯望远镜这100亿美元的超额花费值吗?
当然值。



韦伯望远镜(左)和哈勃望远镜(右)

我们虽然没有亲眼目睹太阳的诞生和毁灭,但透过船底座星云的浓密尘埃我们可瞥见新恒星的诞生,而行星状星云NGC3132也展示了垂死恒星的华丽谢幕,以此我们亦可推断太阳一生的始终。
系外行星WASP-96b首次详细揭示了太阳系外行星大气中水的特征,韦伯望远镜为探索类地行星大气的新方法打开了大门,甚至寻找到潜在可居住世界的迹象。



船底座星云

总会有人发出一些诸如“探测宇宙、研究移民火星怎么不想想如何保护地球”的言论,但这二者其实并不冲突,有人在致力于保护地球的同时,也应该欣喜有人去探索延续地球生命的更多可能性,某天当科技取得飞跃式突破,才能使得未来万一遇到太阳膨胀、小行星撞击、宇宙射线来袭等宇宙级别的灾难时有机会不再像7000万年前灭绝的恐龙一样完全无计可施。
这是韦伯望远镜的价值,是探索太空的目的,是物理存在的意义,也是人类不向命运屈服的证明。
<hr/>早在16世纪英国天文学家詹姆斯·弗格森曾说:在人类创建的所有学科中,天文学被公认是而且无疑是最崇高、最有趣、最有用的。我们的能力随着它所传达的思想的宏大而扩展,我们的心灵因为超越了低级狭隘的偏见而得到升华。
几个世纪过去了,这依然可称得上是真知灼见。
宇宙视角是使人释然的好方法,所有的问题,放在宇宙面前总是显得那么的渺小。当觉得走投无路时,当感到痛苦不堪时,不妨抬头看看这一片广袤的星空,趁这些星系还未离我们远去。
在写下这些文字的时候,正有千千万万恒星在星云里诞生,也有大质量恒星坍塌成黑洞,而我们只不过都是宇宙中的尘埃。
但,我们身体里的所有化学元素,都是在大质量恒星尤其是它们生命结束时产生剧烈爆炸的火焰中锻造出来的,我们活在宇宙之中,宇宙也存在于我们身体里。
我们是获得了生命的星尘,然后被宇宙赋予发现自我的使命——去探索,去发现,去超越。
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zzfsmsk 发表于 2023-8-26 15:40:09|来自:北京 | 显示全部楼层
我们就是光,照亮了我们的命运。
dreamvs 发表于 2023-8-26 15:40:31|来自:北京 | 显示全部楼层
哇[赞]
woyyaizn 发表于 2023-8-26 15:40:56|来自:北京 | 显示全部楼层
Thanks 多来些星辰大海,少一些蝇营狗苟。能够在同一时空相遇已经是庆典
dybb 发表于 2023-8-26 15:41:45|来自:北京 | 显示全部楼层
[红心]
anthrax 发表于 2023-8-26 15:42:30|来自:北京 | 显示全部楼层
写的太好了
火神 发表于 2023-8-26 15:43:19|来自:北京 | 显示全部楼层
谢谢[红心]
xiaozao 发表于 2023-8-26 15:43:38|来自:北京 | 显示全部楼层
用心了
ahgwork 发表于 2023-8-26 15:44:33|来自:北京 | 显示全部楼层
写的真好,有幸能看到,很不错[赞同]
狂刷排名 发表于 2023-8-26 15:45:12|来自:北京 | 显示全部楼层
[红心]

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