「摘錄」穿越蟲洞 第一季

最近在看紀錄片 Through the Wormhole With Morgan Freeman 已看完兩季。對於一個久不接觸物理，對天文宇宙有些許興趣，卻不甚了解的人來說，這部片子倒也還算通俗。每一集都有其中心話題，再通過眾多科學家的論述及相關實驗例證不同前沿觀點，但不給出唯一的解答，當然，目前也沒有確切的結論。對於宇宙的探索還在不停深入，也許終有一天會得到終極答案，也或許沒有。大概在有生之年我也無法望見。人類之於宇宙何其渺小。影片里，那些科學家們，窮其數年數十年時間，探究各自領域裡困擾人類已久的問題，這一份專註也讓人佩服不已，於是偶爾會有一種想法閃出，如若早一些看到這樣的片子，也許，我不會是現在的我了吧。對宇宙奧秘的追尋道路漫漫，於我而言，對天文的了解，才剛剛開始。基本上，這部片子是比較容易理解的，一些陌生的理論和名詞，通過淺顯平白的語言、趣味的動畫、生動的例子描述，並不會顯得生澀。但也有少許部分有些暈乎乎，需要再查閱其他資料才能搞懂一些。另外，對科學家們的採訪通常是選擇在一個輕鬆的環境里，比如戶外、教堂、餐廳、衝浪的海邊、家裡，當然還有實驗室，有時會利用身邊的物品對其觀點或名詞做講解，有時會現場做一個實驗……因此不會覺得是在刻板的說教，反倒能激起看官的好奇心。邊看節目的時候，我也做了一些摘錄。並不那麼完善，零零碎碎的。權當做個記錄。現在再理一遍，也算加強記憶了。【穿越蟲洞 S01E01】http://www.tudou.com/programs/view/Xu0EIp5MdS8/Is There a Creater?存在造物主嗎？現實中所有的力，是由四種基本的力量構成的，即重力、電磁力、弱相互作用力、強相互作用力。這四種力量的精確平衡，便構成了我們的宇宙。微微調整這四種力量組合的參數，宇宙，便不會是現在這樣。於是，有科學家認為，若非存在造物主，純粹靠自然碰巧達到了四種力量的平衡，就如同擲骰子般，是難以實現的。但，另一方研究者認為，假設多重宇宙的存在可以很好的解釋這一現象。他們認為，不同的宇宙中的物理定律可能是不同的，而我們的宇宙，只是在無數個多重宇宙中巧合的一個，是無數種參數組合的其中之一。小概率事件，也是有可能發生的。一些科學家正在致力於尋找一種適用於整個宇宙運行模式的數學定律。如今已經找到電磁力、弱相互作用力、強相互作用力所對應的粒子，但是，重力所對應的粒子，卻一直隱匿不見。這是他們尋找宇宙統一數學定律的絆腳石。那麼重力和其他作用力之間的代數組合是否存在呢？到底又是如何呢？這一點難倒了眾多學者。如今，一位科學家的研究結果，可能，已經接近了事實的邊緣。如果能證實他的「萬有理論」的正確性，我們就能勾畫出整個宇宙的藍圖。但也可能，這個理論完全錯誤。甚至，其實並不存在統一的定律。另有一派學者認為，所謂的造物者，其實存在於我們的大腦。一位神經學家主持了一個實驗，將被實驗者置身於一個無聲無光的密室里，並對其大腦進行某種電磁刺激，同時觀察她的腦電波情況。實驗結束後，根據被實驗者的描述，在大腦受到刺激後，會產生出某種幻覺，比如看到某種生物的降臨，或者類同火的燃燒之類鮮艷的畫面。這種幻覺和許多偉大的宗教思想家聲稱的曾接收到的來自造物主的訊息十分類似。因此，造物主不是真實存在的，只是在某種刺激下，產生的幻覺。另一種觀點卻是相反，即，造物主是真實的，而我們，是虛擬的。如果造物主是一個宇宙電腦程序員，那麼我們和我們的宇宙，只是一個模擬器。未來幾十年，當計算機運行速度達到，甚至超過人腦計算速度之後，這種假設是很可能成真的。【穿越蟲洞 S01E02】http://www.tudou.com/programs/view/twExaoEifoU.htmlThe Riddle of Black Holes黑洞之謎這一集，簡要拎出一些關鍵詞和關鍵句：- 超新星爆炸與黑洞的產生 - 銀河系中心可能存在黑洞- 出雙入對的黑洞共舞華爾茲- 我們不能看見黑洞，但或許，能聽到，聽見兩個黑洞彼此旋繞時發出的聲響- 一個小黑洞圍繞一個大黑洞旋轉的軌跡是三葉草的形狀，這種軌跡，卻同質量微小的粒子運動模式類似，例如原子里的質子和電子- 愛因斯坦的相對論只適用於宏觀物體- 微觀理論-量子力學-粒子和反粒子- 在黑洞附近，存在一道看不見的界限，成為事件界限。界限之外，黑洞引力很弱，無法約束光線；界限之內，卻沒有任何東西能逃脫黑洞的引力- 假設一對粒子和反粒子，在泯滅之前，一個穿越界限之內，一個落入界限之外，作為輻射發出（稱為霍金輻射），那麼黑洞就並不會是完全漆黑的，而會微微發光。- 落入黑洞的事物，是簡單地被抹去了，還是被黑洞記憶了？霍金認為：黑洞吞噬一切，無法追溯。但物理學的基礎定理認為，信息並不會消失。二者是個悖論。Leonard Susskind，弦理論的創始人，研究認為，落入黑洞的物體，在質量中心留下記號，而在事件界限會留下閃微光的全息圖像，當黑洞從界限發出霍金輻射時，輻射和落入黑洞的事物相聯繫，信息並未丟失。他的這一理論不僅僅應用於黑洞，對於我們認識整個宇宙都有新的啟發。三維空間的信息，會在位於宇宙邊緣的二維的某全息膠片上有所反應。但，這兩種情況是如何共存的，現還未有結論，其中一大挑戰就是，對空間本身的認識。【穿越蟲洞 S01E03】http://www.tudou.com/programs/view/Yda_hHK2pxA.htmlIs Time Travel Possible?時間旅行可能嗎？同樣是一些關鍵詞和關鍵句：- 時間和空間有關。- 到未來旅行是可能的，但卻只能有去無回。- 離開引力（例如離開地球表面），運動速度越快，與地球上時間差異越大。- 如果蟲洞存在，它們比原子還要小，如果我們想要穿過去，必須擴大它們並使其保持開放，這需要極大的能量，例如反能量（反引力的，排斥時空結構，阻止引力消滅蟲洞）。- 一種假設：利用宇宙弦創造捷徑，使你的速度快過光速，從而回到過去。- 雖然還不確定宇宙弦的存在性，但科學家們相信它的存在。它是宇宙大爆炸的殘留物，高密度真空能量碎片，比原子核還袖珍，有些很短，有些無限長，會產生極大引力。- 存在極大引力的地方，就有可能產生穿越時空的捷徑。- 兩個宇宙弦之間可能產生黑洞。- 在原子深處，愛因斯坦的相對論不再其作用，反而，做主的是量子力學。- 「非定域性」，即兩個粒子彼此存在感應，不管它們相距多遠。- 有些人認為可以利用非定域性，向過去發送信息。- 假如可以穿梭回過去，平行宇宙可以解釋祖父悖論的問題。- 因此，儘管回到過去在理論上有可能性，但需要難以想像的巨大能量和神一般的科技。- 也許我們可以通過計算機模擬模擬，重建過去。【穿越蟲洞 S01E04】http://www.tudou.com/programs/view/-pnv4QtuEFg.htmlWhat Happened Before the Beginning?起點之前發生了什麼？宇宙在膨脹---反向推導---宇宙的初始是一個體積極小密度極大的奇點在大爆炸之前沒有時間沒有空間，一無所有大爆炸創造了時間和空間，和我們從天空中看到的一切。隨著所有輻射和物質向四面八方射出，宇宙開始冷卻，引力導致物質聚集，形成了恆星。之後又繼續爆炸，灰塵和岩石圍繞著恆星旋轉，後來才形成行星。宇宙創始的雜訊---大爆炸的殘留熱量宇宙初始的照片（其實是宇宙各處溫度的情況，根據照片看出，那時的宇宙並不是混沌的，而是有秩序、均一和光滑的）那麼由大爆炸而產生的宇宙，不應該是不規則和混亂的嘛？1、膨脹說。在某種條件下，引力能夠產生排斥力，在宇宙爆炸的過程中，產生巨大的加速作用。關鍵在於，最早的宇宙至少要存在一小塊反引力物質，於是大爆炸產生了反引力的效果。在大爆炸後很短很短的時間內，一個力量場開始起作用，把空間擴展開來。2、時間序列圖像。伴隨著這種光滑有序的膨脹，宇宙形成了。大多數科學家相信，宇宙大爆炸的三幕：1、一個凝聚了宇宙所有能量的奇點，突然出現在不知何處、不知何時。2、膨脹突然開始，空間以無法想像的速度，平滑而均勻地擴張。3、宇宙冷卻，物質在引力的作用下聚集起來，組成恆星、星系和行星。另一種說法：想像大爆炸前宇宙正在崩塌，體積在收縮，但它並不會像廣義相對論所述的那樣，收縮至奇點，按照時間和空間的原子性，當它收縮到一定程度時，引力的吸引性改變了，在如此高的密度下，變成了斥力，崩塌停止了。由於斥力，宇宙又開始膨脹了。周而復始。似乎沒有一個真正的起點。第三種說法：我們的宇宙是無數個宇宙之一，宇宙是由一系列爆炸驅動的，無盡的循環，爆炸會一直持續下去。另外，也有科學家並不認同大爆炸的說法，企圖通過弦理論，找到答案。他們認為，可能大爆炸，其實是一次碰撞。弦理論企圖用單一的理論來解釋世界萬物，弦理論中，所有東西都是由很短的震蕩的弦組成，從數學上說，空間的維度必須超過3維，確切地說，一共有10維。時空是彈性的物質的膜狀物。我們的三維世界是嵌在一個膜世界的，若干膜世界沿著一個額外的空間維度分布，彼此之間存在很小的間隙。相對論認為，時空-4維弦理論中的「m-理論"卻認為，包括時間在內，有11維。兩個三維空間（就像兩片中間有空隙的有彈性的可以被拉伸扭曲的膜，兩個膜之間的空隙非常非常小，但是，我們卻看不到另一個維度），受到很微弱很微弱的力量作用，相互靠近，隨著距離越來越近，力就越來越大，直到發生碰撞（其實就是大爆炸），碰撞時，膜的動能就轉化成熱輻射，充滿了這兩個三維世界，這導致膜再次被拉伸和冷卻，創造了新的恆星星系行星。在大爆炸前，膜是存在的，即時間和空間是存在的，那麼大爆炸就不是起點。改進：暗物質會導致宇宙加速膨脹，以至於最終宇宙冷卻下來。暗物質相拉伸我們的三維世界，使它們變得非常平，且相互平行。之後兩張膜相互靠近，碰撞，相互注入能量，再分離，變平，再靠近碰撞，如此循環。引力波（這個沒太懂）【穿越蟲洞 S01E05】http://www.tudou.com/programs/view/PQ-n-QK9CkU.htmlHow Did We Get Here?我們是怎麼來的？生命產生的時間和地點：「冥時代」的地球 the age of hell40多億年前，太陽系和如今大不同，太陽要冷許多，而地球卻要熱許多，它剛從一團團融化的岩漿漸漸固化，來自彗星和隕石的激烈衝撞頻繁發生。地球上的面貌也許如今不同。現在，地球上最極端的環境下都有微生物生存，那麼，早期地球即使環境十分惡劣，但也不能排除它孕育生命的可能。科學家發現了一塊來自38億年前海洋中的石頭，石頭上布滿了古代碳成分留下的痕迹，從成分上說，這或是原始生命存在的證明。但我們不知道，這種生命形式，到底是什麼樣子的。科學家們認為，即使在40億年前被太空隕石頻繁轟炸的地球，仍然存在生命的庇護所，它們可能存在於地下，或者海底。但，生命是如何起源的呢？一堆無生命的化合物是如何混在一起轉化為生命的？科學家們試圖通過實驗室進行模擬試驗。常識：生命是由蛋白質構成的，氨基酸是構成蛋白質的基本材料，另外，最最重要的是，DNA。1、通過模擬早期地球海洋、大氣、閃電等環境，發現，在「海洋」中產生了氨基酸。但這只是簡單的化合物，而生物是由更為高分子複雜單體構成的。2、有的科學家認為，早期生命的原料來自撞擊地球的彗星。在衛星捕獲的太空彗星碎片中，發現了氨基酸。那麼，有機化合物能否在這種劇烈撞擊的環境下保存下來呢？實驗模擬發現，在彗星傾斜著（垂直不行）撞擊地球的情況下，氨基酸可能保存下來，並且，不同氨基酸之間會發生化學反應，產生組合產物。3、每個細胞都有細胞膜，把基因分子裹在裡面。那麼早期生命形式是如何為自己築起壁壘的呢？早期地球的熱水泉中，會產生組成細胞膜的原始化學物質。在科學家的實驗中，通過模擬熱水泉的環境，最終創造了一些脂肪酸，將它們混入水、鹽、氨基酸，觀察到一片一片的膜狀物產生了，之後它們開始了自我封閉，形成了微型的球形結構。輕輕地晃動這些膜，它們會開始自發的生長，從小泡，變成了長條形的管子，它們會自我複製，完成分裂。這與原始細胞的生長與分裂很相似。4、關於RNA。科學家們製造出構成RNA的糖與核酸，再重現「加濕、乾燥、加熱、冷卻」的環境，可以創造出RNA四種基本成分中的兩種。現在需要做的是，想辦法將它們串起來。現在地球上已知的生物，都來自於同一棵進化樹，也就是說，我們有一些共同的特徵，來自於同一個祖先。但，另外一些科學家認為，可能地球上還會存在另一棵進化樹。我們需要在地球上，尋找不同於其他物種的微生物，也許，已經有眉目了。這也說明，或許，在宇宙中，還存在著多種多樣的生命形式。有研究發現早期火星的地理環境，可能會比同期的地球，更適應於生物的生長，雖然現在已經不適合了。並且，在南極洲發現的，來自早期火星的隕石中也有疑似生命的跡象。也許，我們正是從火星「遠渡」而來的生物呢？【穿越蟲洞 S01E06】http://www.tudou.com/programs/view/2X75S3m5lD8.htmlAre We Alone?我們孤獨嗎？地球上的生命能在極端環境下生存，但是生命能在其他星球存活嘛？科學家們在一塊幾乎與太陽系同歲的隕石上，發現了構建生命的基本材料——氨基酸等化合物，說明在地球出現以前，構建生命的材料就已經存在於太陽系了。如果這些生命材料是在宇宙間傳播的，那麼也許其他行星上的生物會和地球生物很相似。但並不一定是外形相似。其中，重力就是很重要的影響因素。科學家們試圖用射電望遠鏡掃描天空，捕獲來自外星人有意識發送給地球的無線電信號，但多年來，除了很早以前的一次，此後就再一無所獲了。這個計劃最大的問題在於，忽視了宇宙的巨大規模。無線電信號在星球間的傳輸，是以光年計算的。而我們，第一次向太空發射信號，大約是在100年前。因此，一些科學家們轉而試圖搜尋可以孕育生命的行星。但是由於行星本身是不發光的，導致我們無法看到這些行星的存在。科學家們想到一個辦法，即，由於行星圍繞恆星轉動時，行星對恆星的引力會導致恆星抖動，我們可以通過觀察恆星星光的多普勒效應（星星靠近地球，光波壓縮，遠離，則拉伸，表現在光的顏色偏藍-偏紅的變化）。通過這個方法，科學家們證實了約450個行星，但實際上好像存在幾十億個。科學家們的目標是，尋找在合適軌道上運行的，適合孕育生命的類地行星。但是，類似地球的行星很小，而其圍繞旋轉的恆星光芒太盛，是其幾十億倍，因此很難觀察到它們。並且，由於它們對恆星的引力太小，恆星的搖擺也不容易觀察到。2009年，NASA發射了開普勒太空望遠鏡，以尋找太陽系以外的行星，特別是適合孕育生命的行星的探測器。它通過觀察行星經過主星的光線強弱變化，來判斷行星的大小。隨著科技的發展，我們現在已經可以觀察到行星表面反射的光，有助於判斷大氣的化學成分。每種科技形式，都會在環境中留下痕迹，我們就是要觀察空間中任何的痕迹、異常，任何可能不是自然產物的東西。但，至今為止，我們都沒有發現外星人。只有沉默。也許，外星人並不是以我們以為的生命形式存在的。他們的科技極其發達，可能已經超越了有機體而存在，他們可能是一種機器文明。也許，他們也正向我們發射信號，但由於我們還不夠發達，無法探測到。也許，他們並不友好。也許，他們覺得我們並不值得交流，又或者他們太過智慧，對於其他環境已經沒有興趣研究了。也許，他們曾經存在，而今已經消亡了。【穿越蟲洞 S01E07】http://www.tudou.com/programs/view/esWx5p8WEbU.htmlWhat Are We Really Made of ?我們由什麼組成？- 土氣火水--原子--更複雜- 原子核的直徑只有原子直徑的十萬分之一。- 質子和中子組成了原子核，電子環繞著原子核。- 原子組成分子，分子組成更複雜的結構。- 物質的原子：帶負電荷的電子圍繞著帶正電的體積質量巨大的原子核運轉- 反物質，可能蘊含著物質之謎的秘密。- 當物質與反物質相接觸，兩者會發生極其劇烈的相互消滅——湮滅。- 不到半克的反物質，可以產生13萬噸當量的爆炸，相當於廣島原子彈的威力。- 質子加速器，可以把物質打碎成小物件，觀察亞原子世界- 要觀察到反物質，需要從原子核中取出質子，將它們束縛在真空中，然後將它們射入一個有巨大電磁場的環中。質子在質子加速器中做圓周運動，並不斷加速至接近光速。之後不同方向的質子，相互碰撞，質子被打碎，釋放巨大能量，併產生反質子和反中子。- 正電子+反質子- 機器操作幾千年才能產生幾克反物質- particle zoo 利用更大的加速器，科學家們發現了更多的，組織混亂的粒子，- 夸克，上夸克下夸克（組成質子和中子） 中微子 光子 - 所有物質都是凝結成粒子形態的能量- 原子中間看起來是空的，但是，這一空間內充滿了某種交換的力量。- 有四種基本力量：引力電磁力強相互作用力弱相互作用力- 弱相互作用力決定了放射性衰變；- 強相互作用力將質子組合在一起，將夸克組成質子。- 電弱統一- 粒子物理學的標準模型- 當某種粒子與這個域發生交互，這種交互就會賦予粒子質量- higgs玻色子 higgs理論- 是質量因素造成了粒子動物園有那麼多的粒子- LHC創造粒子，創造原始爆炸- 尋找higgs粒子----------- 補充知識：電弱統一理論是在假設存在higgs boson 和其他62種基本粒子的基礎上建立的 第61種頂夸克早在1994年就被發現了 如果higgs boson 不存在 整個電弱統一理論就會崩潰 而這個理論現在已經被很廣泛的接受…所以說它狠重要 它不存在 就會是一場物理學革命…http://www.360doc.com/content/12/0707/18/153944_222839337.shtmlhttp://baike.baidu.com/link?url=csU1QIRqL92Wcz9Uq_telBr00d7jGpZZ3y6Ttbuc-c7bsuv1Orrn__Hg1tKE8BIz【穿越蟲洞 S01E08】http://www.tudou.com/programs/view/VAx_MjTw9WM.htmlBeyond the Darkness黑暗深處根據牛頓的引力定律，距離中心越近的星球運行速度越快。但對其他星系中的星球進行研究，發現它們的運行速度竟是一樣的。這完全不同於太陽系。這說明，與中心距離無論多遠，它們受到的引力是一樣的，那麼，星系中一定存在著人們看不見的物質。實際上，星系中大約90%-95%的物質都是不可見的。——暗物質 dark matter如果僅僅利用我們能夠看見的材料，通過計算機實驗模擬宇宙中星系的形成，往往得不到如今宇宙的現實結果。因為，沒有足夠的引力，氣體凝聚不到一起。如果在公式中加入暗物質，當暗物質加到普通物質的5倍時，卻發現，氣體在暗物質的引力中，相互凝結融合，形成了星系。引力透鏡。任何有質量的物質都會造成旁邊的空間/光線彎曲，如果暗物質存在，我們觀察到的遙遠的星系圖像看上去也會扭曲。實際上確實是這樣。計算遙遠星系傳來的光線的彎曲程度，並將之與前景星系的可見物質的效應進行對比，發現產生效應所需的質量，比可見的質量大得多。結論：所有的星系被暗物質包圍了，這些暗物質大約是正常物質的5倍。- 觀察一部分宇宙分布圖發現，存在普通物質的地方，就存在著暗物質- 暗物質是宇宙的框架- 宇宙網- 子彈簇暗物質相撞時，它們可以直接相互穿過，似乎感覺不到自身。兩團星系相互碰撞，暗物質跑的要比普通物質遠的多，也是基於上述的特性。發生於半個宇宙外的星系撞擊，證實了暗物質的存在。暗物質粒子——微交互作用質粒子 weakly interacting massive particles WIMP它們幾乎不與普通物質發生作用宇宙中所有的物質都產生引力，彼此影響。理論上說，膨脹應該減緩的，但實際上，研究發現，宇宙在加速膨脹。科學家們把這種宇宙中不知名的斥力，稱為暗能量。WMAP 通過研究宇宙中大爆炸回聲的微波的特性，來判斷早期宇宙的特性原子4.6%-5% 、暗物質23% 、暗能量72%宇宙誕生的最初70億年間，暗物質是決定宇宙形成的支配性力量，利用它無形的質量吸引普通物質，保證了星系的形成，在接下來的70億年里，暗能量成長起來，頂替了暗物質的位置，甚至奪取了宇宙的統治權，將星系分離地越來越遠。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第一季完結。擱了好久，終於弄完啦~~第二季有空再說~~—— 2014.03.03舉報
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