173夸克和宇宙-大头梨一颗
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[00:01.73]夸克和宇宙
[00:04.07]得益于粒子物理大胆思想的推动和千兆像素的电荷耦合器件照相机也就是ccd
[00:13.03]以及计算机技术的飞速进步
[00:16.51]宇宙学正处于蓬勃的发展之中
[00:20.15]现在宇宙的基本图景已经确定了
[00:23.99]一百三十七亿年的历史
[00:26.69]平直的空间
[00:27.93]且正处于加速膨胀阶段
[00:31.12]宇宙由百分之四的原子
[00:33.54]百分之二十的暗物质
[00:35.58]百分之七十六的暗能量组成
[00:38.88]另外还有证据表明
[00:41.10]量子微扰是星系和其他结构形成的种子
[00:46.28]尽管我们已经对宇宙了解了很多
[00:49.70]但是距离完全的认识它还相差甚远
[00:54.32]随着我们对宇宙和它演化规律了解的不断深入
[00:58.58]宇宙学正处于它的黄金时期
[01:03.42]宇宙经常超乎我们的想象
[01:06.20]宇宙学的进步也往往得益于科技的进步和新想法的涌现
[01:12.54]二十世纪二十年代初
[01:14.68]哈勃在威尔逊山使用二点五米的胡克望远镜发现了宇宙膨胀
[01:21.61]爱因斯坦刚刚创立的广义相对论则为理解大爆炸提供了数学基础
[01:28.85]二十世纪六十年代
[01:30.75]随着在帕洛马山五米的海尔望远镜的建成
[01:35.29]天文学家们的视野也拓展到了可观测宇宙的边缘
[01:41.13]一九六四年
[01:42.63]应用射电技术
[01:44.55]阿莫彭齐亚斯和罗伯特
[01:46.65]威尔逊发现的宇宙大爆炸的微波背景辐射揭示了宇宙创生时的极高温度和极高密度
[01:56.57]二十世纪八十年代
[01:58.35]宇宙学滑入了低谷
[02:00.75]嗯
[02:01.31]桑德奇描述了当时的宇宙学主要是测量两个物理量
[02:06.41]宇宙膨胀率和减速因子
[02:09.47]尽管热大爆炸宇宙模型的根基是恰当的
[02:13.59]这其中也包括了宇宙结构是怎样通过引力从一个小的物质密度涨落
[02:20.49]进而形成了星系
[02:22.27]星系团
[02:23.25]超星系团的
[02:25.44]然而对于这些微小的密度扰动起源
[02:28.96]却并没有足够的证据
[02:31.52]而且当时我们只了解大爆炸零点零零零零一秒以后的宇宙
[02:38.20]对于更早期甚至是大爆炸时的宇宙
[02:41.52]我们还知之甚少
[02:44.43]因为缺乏物理理论基础
[02:46.95]早期的宇宙被认为是由质子
[02:49.75]中子和其他基本粒子所组成的海洋
[02:54.55]现在的宇宙学正处于蓬勃的发展之中
[02:58.91]在过去的十多年中
[03:01.03]该领域已经两次获得了科学杂志评出的年度进展
[03:07.01]一个是一九九八年发现的宇宙加速膨胀
[03:11.81]另一个是二零零三年建立的标准宇宙模型
[03:17.29]随着新想法的提出和科技的进步
[03:20.75]从夸克的发现
[03:22.71]Ccd 在空间望远镜上的使用以及弦理论
[03:27.27]二十世纪九十年代
[03:28.93]科学革命的足迹遍布了各个领域
[03:33.01]来自于粒子物理学的新思想改变了宇宙学的语言和交流方式
[03:39.38]我们最想知道的几个物理量是宇宙微波背景的温度谱图和各向异性
[03:47.20]宇宙的形状
[03:48.78]宇宙的组成
[03:50.56]现今物质的大尺度分布以及非均匀性的功率谱
[03:56.95]通过使用更大的望远镜
[03:59.13]更好的探测器和更快的电子计算机
[04:03.19]天文学家和物理学家们已经在更为精确的测量了这些基本量
[04:09.11]把处于混沌的宇宙学变成了精确的宇宙学
[04:14.07]在绝大多数情况下
[04:15.97]这不仅仅是一个测量
[04:18.05]更是一张相互补充
[04:20.31]环环相扣的网
[04:22.85]这张网限定了宇宙的参数
[04:25.65]巩固了宇宙学的框架
[04:27.81]改变了宇宙学的进程
[04:30.33]宇宙学不再是俄罗斯物理学家列夫朗道所说的那样
[04:35.55]宇宙学家们经常犯错误
[04:37.87]但却从来不被怀疑
[04:40.91]这就是我们的宇宙
[04:43.27]总体来说
[04:44.35]宇宙空间是平直的
[04:46.59]年龄为一百三十七亿年
[04:49.99]对此我们了解的精度已经达到了百分之一
[04:54.83]另外
[04:55.45]宇宙正以七十正负两千米每秒
[04:58.65]每百万秒差距的速率膨胀
[05:01.57]而且是加速膨胀
[05:04.53]此外
[05:05.23]宇宙有百分之二十四正负四的物质和百分之七十六正负四的暗能量组成
[05:13.25]物质的四点二正负百分之零点五是以原子形式存在的
[05:19.27]百分之零点一到百分之一是以中微子形式存在
[05:24.23]其余的大部分物质则是暗物质
[05:27.83]而暗物质到底是什么
[05:30.11]目前还不清楚
[05:32.68]恒星桑德奇宇宙模型中唯一的成分
[05:36.52]仅占整个宇宙成分的百分之一
[05:40.42]同时
[05:41.22]微波背景辐射的重要特征也已经被测量
[05:45.68]其温度为二点七二五正负零点零零一开
[05:50.60]而且在刚好于一度的分辨率下
[05:53.60]其微小的涨落大约百分之零点零零一也已经被测定
[05:59.82]组成中子和质子的基本单位夸克的发现和夸克之间渐进自由的特征为人们了解早期宇宙开启了一扇大门
[06:11.42]早期的宇宙是由夸克和其他的基本粒子组成的热汤
[06:16.72]但是它却像化学家所描述的理想气体一样简单
[06:22.16]像夸克汤一样的早期宇宙引发了许多问题
[06:27.08]反物质在哪儿
[06:28.70]非均匀性的起源是什么
[06:31.36]为什么宇宙如此的平直
[06:33.66]年龄如此大
[06:35.62]现今存在于宇宙微波背景光子中的大爆炸的热量从何而来
[06:41.98]是什么驱动了大爆炸
[06:45.05]关于早期宇宙创立瞬间的思索和对于上述问题的潜在解答
[06:50.77]都基于一个大胆的猜想
[06:53.47]即基本粒子和自然粒是怎样统一的
[06:57.73]又是怎样一分为四的
[07:00.80]许多想法都具有它深远的影响
[07:04.32]例如中微子和电荷与衬破缺能解释反物质为什么这样少
[07:10.94]但是有两个想法是当前宇宙学发展的中心
[07:16.45]一个是作为一种先物质形式存在的暗物质
[07:20.93]另一个是作为宇宙早期膨胀动力学解释的暴涨
[07:26.59]通过宇宙学观测
[07:28.59]从星系到超星系团的宇宙尺度
[07:31.93]暗物质的组成不可能是通常的原子
[07:36.00]而从粒子物理学提出的暗物质的三个候选者
[07:40.70]第一个候选者是中微子
[07:44.02]现在我们知道中微子有质量
[07:46.88]并且它是暗物质的一部分
[07:49.56]但仅仅是一小部分
[07:51.94]不超过百分之一
[07:54.65]现在希望放在了其他两个候选者身上
[07:58.53]第一 秒钟子
[08:00.67]它的质量是质子质量的一百倍
[08:03.95]是弦理论所预言的最轻的粒子
[08:07.71]第二 轴子
[08:09.85]它的质量比电子小一万亿倍
[08:13.50]暴涨的中心内容是宇宙在极早期经历了一种被称为暴涨场的标量场所驱动的猛烈加速膨胀
[08:24.20]但暴涨的物理原因还不明确
[08:27.57]这种加速膨胀导致了一个光滑平直
[08:32.03]高温的宇宙热量
[08:34.77]源自暴涨场的能量传递给了宇宙中其他的粒子
[08:39.63]与此同时
[08:40.73]量子涨落也会从亚原子尺度暴涨到宇宙学尺度
[08:46.15]产生了形成宇宙结构所需要的密度不均匀性
[08:51.29]把暴涨和暗物质放在一起
[08:53.85]就是宇宙结构形成的冷暗物质模型
[08:57.65]也就是cdm
[09:00.27]冷指的是暗物质粒子如秒钟子或轴子运动缓慢
[09:06.01]这又导致了这一模型的相关结构不会依赖暗物质的质量
[09:11.91]Cdm 详细的描述了宇宙结构是怎样形成的
[09:16.63]以及宇宙是怎样变量的
[09:19.83]这也激发了观测
[09:22.21]这种观测或许只有得益于新技术才能够实现
[09:26.37]来认识我们的宇宙
[09:28.81]从大爆炸之后不超过十亿年
[09:31.61]第一代恒星形成
[09:33.77]不久后的星系和宇宙大尺度结构的形成与演化
[09:38.41]一直到现在
[09:40.56]美国宇航局nasa 的宇宙背景探测器在一九九二年首先探测到了全天空范围内宇宙微波背景各向异性的微小变化
[09:53.32]证实了导致大尺度结构形成的非均匀性的存在
[09:58.40]进而为宇宙学翻开了全新一页
[10:02.52]通过对宇宙微波背景各向异性的了解
[10:06.10]我们可以探知宇宙的过去
[10:08.40]现在和未来
[10:10.92]二零零六年
[10:12.38]约翰
[10:12.90]马瑟和乔治
[10:14.10]斯穆特由于他们在宇宙背景探测器上的工作而获得了当年的诺贝尔物理学奖
[10:22.44]亲爱的听众朋友们
[10:24.00]本章内容已经播讲完毕
[10:26.44]感谢您的收听
[10:27.88]咱们下章再见
[00:01.73]夸克和宇宙
[00:04.07]得益于粒子物理大胆思想的推动和千兆像素的电荷耦合器件照相机也就是ccd
[00:13.03]以及计算机技术的飞速进步
[00:16.51]宇宙学正处于蓬勃的发展之中
[00:20.15]现在宇宙的基本图景已经确定了
[00:23.99]一百三十七亿年的历史
[00:26.69]平直的空间
[00:27.93]且正处于加速膨胀阶段
[00:31.12]宇宙由百分之四的原子
[00:33.54]百分之二十的暗物质
[00:35.58]百分之七十六的暗能量组成
[00:38.88]另外还有证据表明
[00:41.10]量子微扰是星系和其他结构形成的种子
[00:46.28]尽管我们已经对宇宙了解了很多
[00:49.70]但是距离完全的认识它还相差甚远
[00:54.32]随着我们对宇宙和它演化规律了解的不断深入
[00:58.58]宇宙学正处于它的黄金时期
[01:03.42]宇宙经常超乎我们的想象
[01:06.20]宇宙学的进步也往往得益于科技的进步和新想法的涌现
[01:12.54]二十世纪二十年代初
[01:14.68]哈勃在威尔逊山使用二点五米的胡克望远镜发现了宇宙膨胀
[01:21.61]爱因斯坦刚刚创立的广义相对论则为理解大爆炸提供了数学基础
[01:28.85]二十世纪六十年代
[01:30.75]随着在帕洛马山五米的海尔望远镜的建成
[01:35.29]天文学家们的视野也拓展到了可观测宇宙的边缘
[01:41.13]一九六四年
[01:42.63]应用射电技术
[01:44.55]阿莫彭齐亚斯和罗伯特
[01:46.65]威尔逊发现的宇宙大爆炸的微波背景辐射揭示了宇宙创生时的极高温度和极高密度
[01:56.57]二十世纪八十年代
[01:58.35]宇宙学滑入了低谷
[02:00.75]嗯
[02:01.31]桑德奇描述了当时的宇宙学主要是测量两个物理量
[02:06.41]宇宙膨胀率和减速因子
[02:09.47]尽管热大爆炸宇宙模型的根基是恰当的
[02:13.59]这其中也包括了宇宙结构是怎样通过引力从一个小的物质密度涨落
[02:20.49]进而形成了星系
[02:22.27]星系团
[02:23.25]超星系团的
[02:25.44]然而对于这些微小的密度扰动起源
[02:28.96]却并没有足够的证据
[02:31.52]而且当时我们只了解大爆炸零点零零零零一秒以后的宇宙
[02:38.20]对于更早期甚至是大爆炸时的宇宙
[02:41.52]我们还知之甚少
[02:44.43]因为缺乏物理理论基础
[02:46.95]早期的宇宙被认为是由质子
[02:49.75]中子和其他基本粒子所组成的海洋
[02:54.55]现在的宇宙学正处于蓬勃的发展之中
[02:58.91]在过去的十多年中
[03:01.03]该领域已经两次获得了科学杂志评出的年度进展
[03:07.01]一个是一九九八年发现的宇宙加速膨胀
[03:11.81]另一个是二零零三年建立的标准宇宙模型
[03:17.29]随着新想法的提出和科技的进步
[03:20.75]从夸克的发现
[03:22.71]Ccd 在空间望远镜上的使用以及弦理论
[03:27.27]二十世纪九十年代
[03:28.93]科学革命的足迹遍布了各个领域
[03:33.01]来自于粒子物理学的新思想改变了宇宙学的语言和交流方式
[03:39.38]我们最想知道的几个物理量是宇宙微波背景的温度谱图和各向异性
[03:47.20]宇宙的形状
[03:48.78]宇宙的组成
[03:50.56]现今物质的大尺度分布以及非均匀性的功率谱
[03:56.95]通过使用更大的望远镜
[03:59.13]更好的探测器和更快的电子计算机
[04:03.19]天文学家和物理学家们已经在更为精确的测量了这些基本量
[04:09.11]把处于混沌的宇宙学变成了精确的宇宙学
[04:14.07]在绝大多数情况下
[04:15.97]这不仅仅是一个测量
[04:18.05]更是一张相互补充
[04:20.31]环环相扣的网
[04:22.85]这张网限定了宇宙的参数
[04:25.65]巩固了宇宙学的框架
[04:27.81]改变了宇宙学的进程
[04:30.33]宇宙学不再是俄罗斯物理学家列夫朗道所说的那样
[04:35.55]宇宙学家们经常犯错误
[04:37.87]但却从来不被怀疑
[04:40.91]这就是我们的宇宙
[04:43.27]总体来说
[04:44.35]宇宙空间是平直的
[04:46.59]年龄为一百三十七亿年
[04:49.99]对此我们了解的精度已经达到了百分之一
[04:54.83]另外
[04:55.45]宇宙正以七十正负两千米每秒
[04:58.65]每百万秒差距的速率膨胀
[05:01.57]而且是加速膨胀
[05:04.53]此外
[05:05.23]宇宙有百分之二十四正负四的物质和百分之七十六正负四的暗能量组成
[05:13.25]物质的四点二正负百分之零点五是以原子形式存在的
[05:19.27]百分之零点一到百分之一是以中微子形式存在
[05:24.23]其余的大部分物质则是暗物质
[05:27.83]而暗物质到底是什么
[05:30.11]目前还不清楚
[05:32.68]恒星桑德奇宇宙模型中唯一的成分
[05:36.52]仅占整个宇宙成分的百分之一
[05:40.42]同时
[05:41.22]微波背景辐射的重要特征也已经被测量
[05:45.68]其温度为二点七二五正负零点零零一开
[05:50.60]而且在刚好于一度的分辨率下
[05:53.60]其微小的涨落大约百分之零点零零一也已经被测定
[05:59.82]组成中子和质子的基本单位夸克的发现和夸克之间渐进自由的特征为人们了解早期宇宙开启了一扇大门
[06:11.42]早期的宇宙是由夸克和其他的基本粒子组成的热汤
[06:16.72]但是它却像化学家所描述的理想气体一样简单
[06:22.16]像夸克汤一样的早期宇宙引发了许多问题
[06:27.08]反物质在哪儿
[06:28.70]非均匀性的起源是什么
[06:31.36]为什么宇宙如此的平直
[06:33.66]年龄如此大
[06:35.62]现今存在于宇宙微波背景光子中的大爆炸的热量从何而来
[06:41.98]是什么驱动了大爆炸
[06:45.05]关于早期宇宙创立瞬间的思索和对于上述问题的潜在解答
[06:50.77]都基于一个大胆的猜想
[06:53.47]即基本粒子和自然粒是怎样统一的
[06:57.73]又是怎样一分为四的
[07:00.80]许多想法都具有它深远的影响
[07:04.32]例如中微子和电荷与衬破缺能解释反物质为什么这样少
[07:10.94]但是有两个想法是当前宇宙学发展的中心
[07:16.45]一个是作为一种先物质形式存在的暗物质
[07:20.93]另一个是作为宇宙早期膨胀动力学解释的暴涨
[07:26.59]通过宇宙学观测
[07:28.59]从星系到超星系团的宇宙尺度
[07:31.93]暗物质的组成不可能是通常的原子
[07:36.00]而从粒子物理学提出的暗物质的三个候选者
[07:40.70]第一个候选者是中微子
[07:44.02]现在我们知道中微子有质量
[07:46.88]并且它是暗物质的一部分
[07:49.56]但仅仅是一小部分
[07:51.94]不超过百分之一
[07:54.65]现在希望放在了其他两个候选者身上
[07:58.53]第一 秒钟子
[08:00.67]它的质量是质子质量的一百倍
[08:03.95]是弦理论所预言的最轻的粒子
[08:07.71]第二 轴子
[08:09.85]它的质量比电子小一万亿倍
[08:13.50]暴涨的中心内容是宇宙在极早期经历了一种被称为暴涨场的标量场所驱动的猛烈加速膨胀
[08:24.20]但暴涨的物理原因还不明确
[08:27.57]这种加速膨胀导致了一个光滑平直
[08:32.03]高温的宇宙热量
[08:34.77]源自暴涨场的能量传递给了宇宙中其他的粒子
[08:39.63]与此同时
[08:40.73]量子涨落也会从亚原子尺度暴涨到宇宙学尺度
[08:46.15]产生了形成宇宙结构所需要的密度不均匀性
[08:51.29]把暴涨和暗物质放在一起
[08:53.85]就是宇宙结构形成的冷暗物质模型
[08:57.65]也就是cdm
[09:00.27]冷指的是暗物质粒子如秒钟子或轴子运动缓慢
[09:06.01]这又导致了这一模型的相关结构不会依赖暗物质的质量
[09:11.91]Cdm 详细的描述了宇宙结构是怎样形成的
[09:16.63]以及宇宙是怎样变量的
[09:19.83]这也激发了观测
[09:22.21]这种观测或许只有得益于新技术才能够实现
[09:26.37]来认识我们的宇宙
[09:28.81]从大爆炸之后不超过十亿年
[09:31.61]第一代恒星形成
[09:33.77]不久后的星系和宇宙大尺度结构的形成与演化
[09:38.41]一直到现在
[09:40.56]美国宇航局nasa 的宇宙背景探测器在一九九二年首先探测到了全天空范围内宇宙微波背景各向异性的微小变化
[09:53.32]证实了导致大尺度结构形成的非均匀性的存在
[09:58.40]进而为宇宙学翻开了全新一页
[10:02.52]通过对宇宙微波背景各向异性的了解
[10:06.10]我们可以探知宇宙的过去
[10:08.40]现在和未来
[10:10.92]二零零六年
[10:12.38]约翰
[10:12.90]马瑟和乔治
[10:14.10]斯穆特由于他们在宇宙背景探测器上的工作而获得了当年的诺贝尔物理学奖
[10:22.44]亲爱的听众朋友们
[10:24.00]本章内容已经播讲完毕
[10:26.44]感谢您的收听
[10:27.88]咱们下章再见
