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这次平衡的打破,刻画了人间万物

时刻: 2020年01月06日 | 作者: Frank Wilczek | 来历: 举世(www.22vfpn.com)
现代世界学标明,世界在诞生初期具有惊人的简略性和均匀性。系外行星的发现则提醒出了当时世界的杂乱性与多样性。


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第21回 | 19年的诺贝尔物理学奖含义深远



撰文 | 弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek)

翻译 | 胡风 梁丁当


2019年的诺贝尔物理学奖颁给了詹姆斯·皮布尔斯 (James Peebles)、米歇尔·马约尔(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)。其间,皮布尔斯因对世界物理理论的奉献独享一半奖金,而马约尔和奎洛兹因为发现了绕着类日恒星运动的太阳系外行星而同享另一半奖金。


这些方向的研讨从不同的视点协助咱们知道世界以及地球在世界中的方位。现代世界学标明,世界在诞生初期具有惊人的简略性和均匀性。系外行星的发现则提醒出了当时世界的杂乱性与多样性。两者的比照引发出一个很大的疑问:世界的杂乱性是怎么从均匀性中发作的?


在世界前史的初期,一切的物质都处于一种高温、细密、 近乎均匀的状况,而且敏捷胀大。这是规范世界大爆炸模型的中心思维。它可以解说许多地理观测成果,包含悠远星系远离咱们的速度,以及不同化学元素的相对丰度。


特别值得一提的是,该模型猜测世界中还残存着大爆炸的余晖,即充满了整个世界空间的微波布景辐射。所以不出意外,这个余晖被观测到了,为咱们展现了前期世界的概貌。皮布尔斯将这些依据结合起来,构建出一个连接的世界前史结构,阐明晰它们是怎么影响星系的巨细、形状和散布的。


充盈着前期世界的火热气体的分子运动与化学组成彻底是随机的,十分挨近物理学家们称之为“ 彻底热平衡”的状况。一般来说,当体系达到了热平衡后,就会一向处于这个态:始终保持一种均匀单调的状况,不会衍生出任何结构乃至生命。


走运的是,咱们的世界逃脱了这种凄惨的命运。在万有引力对广袤时空的效果下,均匀态不再安稳,物质愈加倾向于集合在一起。所以,在引力的效果下,高度均匀的世界逐步支离破碎开来,构成了巨大的类云状结构。


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刚开端,这些云还很淡薄飘渺。跟着时刻的推移,其间的物质在引力的持续影响下进一步发作凝集。世界因此逐步演化成今日的形状——在广袤、虚无的世界空间中零散散落着一个个星系,其间散布着恒星和行星。


构成行星的物质温度较低,密度较高。它们持续在一个新的层次上进行分解并衍生出更多的方式——构成杂乱的化合物,乃至是构成才智生命。因为行星相对较小,自身又不发光,咱们很难从悠远的间隔勘探到它们的存在。马约尔和奎洛兹创始了系外行星勘探技能的先河。从此以后,系外行星的探究不再仅仅科幻小说的情节。它敏捷鼓起为一个蓬勃发展的、由数据驱动的科技领域。


咱们现在这个杂乱世界大约便是这样构成的。人类现已建立了规范世界学来描绘这一进程,尽管还有许多要害的细节尚待添补,但它的基本内容是很明晰并被广泛承受的,即从简略的初始状况依照简略的规律演化出丰厚的杂乱性,需求绵长的时刻和很多的物质(或许不需求其他任何条件)。谢天谢地,咱们的世界在这两方面都很丰厚。