宇宙的命運

Siu影

        1924年，我們現代的宇宙圖像才被奠定。那是因為美國天文學家埃得溫.哈勃證明了，我們的星系不是唯一的星系。事實上，還存在許多其他的星系，在它們之間是巨大的空虛的太空。為了證明這些，他必須確定這些星系的距離。這些星系是如此之遙遠，不像鄰近的恒星那樣，它們確實顯得是固定不動的。所以哈勃被迫用間接的手段去測量這些距離。眾所周知，恒星的表觀亮度決定於兩個因素：多少光被輻射出來(它的絕對星等)以及它離我們多遠。對於近處的恒星，我們可以測量其表觀亮度和距離，這樣我們可以算出它的絕對亮度。相反，如果我們知道其他星系中恒星的絕對亮度，我們可用測量它們的表觀亮度的方法來算出它們的距離。哈勃注意到，當某些類型的恒星近到足夠能被我們測量時，它們有相同的絕對光度；所以他提出，如果我們在其他星系找出這樣的恒星，我們可以假定它們有同樣的絕對光度---這樣就可計算出那個星系的距離。如果我們能對同一星系中的許多恒星這樣做，並且計算結果總是給出相同的距離，則我們對自己的估計就會有相當的信賴度。
        埃得溫.哈勃用上述方法算出了九個不同星系的距離。現在我們知道，我們的星系只是用現代望遠鏡可以看到的幾千億個星系中的一個，每個星系本身都包含有幾千億顆恒星。圖3.1所示的便是一個螺旋星系的圖，從生活在其他星系中的人來看我們的星系，想必也是類似這個樣子。我們生活在一個寬約為10萬光年並慢慢旋轉著的星系中；在它的螺旋臂上的恒星繞著它的中心公轉一圈大約花幾億年。我們的太陽只不過是一個平常的、平均大小的、黃色的恒星，它靠近在一個螺旋臂的內邊緣。我們離開亞里士多德和托勒密的觀念肯定是相當遙遠了，那時我們認為地球是宇宙的中心！
        恒星離開我們是如此之遠，以致使我們只能看到極小的光點，而看不到它們的大小和形狀。這樣怎麼能區分不同的恒星種類呢？對於絕大多數的恒星，只有一個特徵可供觀測---光的顏色。牛頓發現，如果太陽光通過一個稱為棱鏡的三角形狀的玻璃塊，就會被分解成像彩虹一樣的分顏色(它的光譜)。將一個望遠鏡聚焦在一個單獨的恒星或星系上，人們就可類似地觀察到從這恒星或星系來的光譜線。不同的恒星具有不同的光譜，但是不同顏色的相對亮度總是剛好和一個紅熱的物體發出的光譜完全一致。(實際上，從一個不透明的灼熱的物體發出的光，有一個隻依賴於它的溫度的特徵光譜---熱譜。這意味著可以從恒星的光譜得知它的溫度。)並且，我們發現，某些非常特定的顏色在恒星光譜裏找不到，這些失去的譜線可以因不同的恒星而異。既然我們知道，每一化學元素都有非常獨特的吸收光譜線族，將它們和恒星光譜中失去的譜線相比較，我們就可以準確地確定恒星大氣中存在什麼元素。
         光的不同波長正是人眼看到的不同顏色，最長的波長出現在光譜的紅端，而最短的波長在光譜的藍端。想像在離開我們一個固定的距離處有一光源---例如恒星---以固定的波長發出光波。顯然我們接收到的波長和發射時的波長一樣(星系的引力場沒有強到足以對它產生明顯的效應)。現在假定這恒星光源開始向我們運動。當光源發出第二個波峰時，它離開我們更近一些，這樣兩個波峰之間的距離比恒星靜止時更小。這意味著，我們接收到的波的波長比恒星靜止時更短。相應地，如果光源離開我們運動，我們接收的波的波長將更長。這意味著，當恒星離開我們而去時，它們的光譜向紅端移動(紅移)；而當恒星趨近我們而來時，光譜則藍移。這個稱之為多普勒效應的頻率和速度的關係是我們日常所熟悉的，例如我們聽路上來往小汽車的聲音：當它開過來時，它的發動機的音調變高(對應於聲波的高頻率)；當它通過我們身邊而離開時，它的音調變低。光波或無線電波的行為與之類似。警察就是利用多普勒效應的原理，以無線電波脈衝從車上反射回來的頻率來測量車速。
          哈勃證明了其他星系存在之後的幾年裏，他花時間為它們的距離以及觀察到的光譜分類。那時候大部份人相信，這些星系的運動相當紊亂，所以預料會發現和紅移光譜一樣多的藍移光譜。但是，十分令人驚異的是，他發現大部份星系是紅移的---幾乎所有都遠離我們而去！更驚異的是1929年哈勃發表的結果：甚至星系紅移的大小也不是雜亂無章的，而是和星系離開我們的距離成正比。換句話講，星系越遠，則它離開我們運動得越快！這表明宇宙不可能像原先人們所想像的那樣處於靜態，而實際上是在膨脹；不同星系之間的距離一直在增加著。

bohemian

無人會知~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

s09176

咁鬼多嫁:em800_124:
o左-_-

今天天氣晴

130幾億年歷史...:em800_37:

hoaxkiller

不會終止 ....:no: