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    广东快乐十分任三规律:第一道光(2)

    《中国科技财富》 2008年12月29日 作者:李杰信

        

       黑暗期后的光明



       中性氢原子出现于“大霹雳”后的37.6万年,这个时间,因为精确宇宙背景电磁微波的测量,天文学家信心十足。



       中性氢原子出现时,和黑暗物质均匀地混合在一起,用现代语言来形容,就像一盘拌匀的色拉。大家都是一母所生,你在哪儿,我也跟到哪儿,何必分彼此。



       此时的中性氢原子和黑暗物质没有多大差别,反正都不带电,只对牛顿的万有引力有倾向性。于是它们似乎就这样没完没了地纠缠在一起,如果没有别的力量加进来搅和一下,我们宇宙的演化将就卡住,无法走上凝聚的道路,那以后的星云、恒星、行星、生命,以及你、我,肯定无法出现。所以,中性氢原子和黑暗物质一定要迈出下一步,这出戏才能继续唱下去。



       下一步也可能是同步的?;谎灾?,中性氢原子怎么走,黑暗物质也随之跟进。在“大霹雳”后37.6万年时它们有没有走出这一步,没人知道。唯一能肯定的是,如果它们朝前迈了这一步,最终就能造成你和我在这里热烈地侃大山。



       这一步是我们人类在计算机中为它们虚拟出来的。因为我们熟悉氢原子的个性,于是就只全神灌注于氢原子,暂时把陌生的黑暗物质搁在一边。



       一大堆氢原子均匀地分布在一个空间,会发生什么事?别急,把它们放进计算机的虚拟空间,提供符合物理定律的游戏规则,闭起眼晴,计算机算呀算,算到外婆桥。睁眼一看,有些氢原子连接成一小段细丝(filaments),有些细丝更进一步,通过一个较厚的结(nodes),竟然首尾接起来了。



       在“结”中的氢原子因为数目多些,彼此间的牛顿万有引力强些,于是开始互相吸引、收缩(contract),氢原子间相互挤压,温度可增至上千度K。在高温下,有些氢原子(atoms)取得足够能量,结合成微量的中性氢分子(molecules)。



       中性氢分子出现后,和周遭众多的中性氢原子碰撞。如果这类碰撞的方向和强度恰好对了眼,中性氢分子就会释放一些在红外线波段的电磁波能量,开始冷却至200至300K,收缩成密度较高、由重力场掌控的团块(clumps)。



       黑暗物质也可能如影随形地在计算机虚拟空间形成细丝、成结,甚或通过重力场相吸、塌陷、增温(能吗?),形成只有上帝才知道的黑暗物质分子。但氢分子释放红外线电磁波降温,收缩成团块,是电磁世界的绝招,与黑暗物质的纯重力世界了无因缘,黑暗物质即使修行亿万年,也无法练就这身本领。



       自此,我们熟悉的物质世界和黑暗物质世界分道扬镖,各奔前程。



       氢分子释放红外线电磁波降温后,从和黑暗物质均匀混合状态游离出来,在仍然尚称均匀分布的黑暗物质中央,以滚雪球效应,凝聚成一个比我们太阳质量大过千万倍的圆盘(disk)。氢原子和氢分子(以下皆称氢)凝聚越多,本身的重力场越大,在圆盘核心的氢所受的压力越大,在“大霹雳”后约2亿年,终于引发了氢核聚变反应,星星诞生了,射出第一道光,照亮了黑暗的宇宙。



       宇宙这么大,这第一道光由哪个方向射出来的,天文学家当然很想知道。2005年收集分析的红外线数据显示,这第一道光看来发生在天龙座(Draco)方向(图6)。天龙座是分布在北极星(Polaris)附近的一个巨大星座。



       氢从黑暗物质中,以电磁威力,经近2亿年的时间,脱身而出。这宇宙起始的2亿年,除开“大霹雳”时强光一闪外,几乎全是黑暗无光时代,天文学家叫这2亿年为“黑暗期”(Dark Age)。



       第一道光开始射出后,上亿个星星几乎同步形成巨大的星系,宇宙中先后出现了上千亿个星系,璀璨瑰丽,终于演化成我们熟悉的可见光宇宙。



       结语



       第一道光,照亮了我们的宇宙。找到第一道光,我们应为伟大的人类文明骄傲。但第一道光,和以后万亿个璨烂的星系,其实只照亮了宇宙的百分之零点四的世界,其它的是星尘,是黑暗物质,是黑暗能量,它们才是宇宙幕后的黑色推手,掌握着我们宇宙的命运,直到地老天荒,永恒无限。





    图1:1965年,彭齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)使用号角型无线电天线(The Horn Antenna),侦测到“大霹雳”后残留下来的宇宙背景电磁微波(the cosmic microwave background)。因此项贡献,两人获1978年诺贝尔物理奖。





    图2:以太阳系为中心测量出的全宇宙在“大霹雳”375,938年后的宇宙背景电磁微波分布图。宇宙背景电磁微波分布极为均匀,五年累积的数据(2001-2006)呈现出不均匀部份仅为均匀部份的十万分之一级数。不同颜色表示电磁微波强度的不同。



    图3:宇宙物质组成示意图。







    图4:在大熊星座方向的螺旋星系M101,距地球2,700万光年,直径近银河系的两倍,含上万亿颗恒星。从对这类螺旋星系外围晕部位转速的测量,黑暗物质的存在终于被天文界接受认可。





    FORTUNE WORLD 2008.12



    图5: Abell 1689星系距地球22亿光年,以它为重力场透镜,将128亿光年外的A1689-zD1星系在哈勃望远镜的焦点上,以圆弧形状成像。这类物理现象为黑暗物质存在提供了另一个坚实的佐证。





    图6:2005年红外线数据显示,宇宙的第一道光很可能由天龙座(Draco)方向发出。图左为现代天龙座红外线影像。图右为将所有噪声信号过滤后所剩下的幽幽之光,为宇宙在2亿年前留下的第一道光的遗痕。





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