高翔
关于天文学第一性原理的思考(七)
2022-9-2 09:52
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        LIGO发现的引力波来自于13亿光年外的两个黑洞(分别为36个太阳质量和29个太阳质量)碰撞、合并变为一个62个太阳质量的大黑洞,将损失的3个太阳质量化为能量以引力波的形式经过13亿年的漫长跋涉到达了银河系第二旋臂上一颗名叫太阳的普通恒星旁边的固态行星——地球。那么引力波的发现,为什么具有如此重要的意义呢?要解释这个问题,我们先谈一谈以电磁波作为信息载体观测的三个缺陷。

        1. 我们知道,人类对现实世界的认知主要基于五感:视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉。但仰望星空、观测宇宙的时候,除了视觉外的四感皆派不上用场,即便是视觉也要靠放大装置——望远镜、光谱仪等来延伸视觉的观测能力。也就是说无论是天文测距还是光谱分析,人类所能利用的媒介只有电磁波。除了光学望远镜外,无论是射电望远镜、X射线望远镜还是伽玛射线望远镜,只不过是电磁波在不同频率段的具体表象。

        但我们知道在宇宙大爆炸的早期,密度与温度都非常高,物质处于等离子态。这个时候的电磁波很难穿过这锅“稠密的等离子汤”,有效的传播开来。因此我们现在所能看到的宇宙最早期的光学信息——宇宙微波背景辐射,是大爆炸之后38万年发出的。也就是说通过电磁波我们所能了解的宇宙,是从大爆炸之后38万年到现在的图景,但人们更感兴趣的无疑是极早期宇宙的状态。如何采集极早期宇宙的相关数据进而完善宇宙学模型,精确的计算参数,用光学途径是做不到的。

        2. 众所周知,在宇宙中还存在大量不与电磁波发生作用的暗物质和暗能量,它们不但其内部机理完全未知,而且在宇宙中所占的质量比也很大(暗物质约占宇宙中总质量的26.8%,暗能量约占68.3%)。也就是说宇宙中有超过95%的物质和能量没法用电磁波进行测量,基于电磁波的宇宙学在取得了辉煌成就之时,却发现在浩瀚的宇宙面前,人类面对的依然是茫茫的未知。

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