过去100年里最重要的十大宇宙科学突破
2016-07-08
你心目中的宇宙是什么样子的？
由于我们对宇宙的认识和了解不同，所以每个人心中的宇宙都会有所不同。在过去的100年中，我们对宇宙的认识发生了翻天覆地的变化。100年前，我们心目中的宇宙是这样的：
银河系中的恒星、星团和星云就是宇宙的全部。
所有的物质都是由原子核和电子组成的。
但随着科学技术的飞速进步，我们对宇宙的认识被不断刷新。看看这些变化吧。
20世纪10年代——
爱因斯坦分别在1905、1916年提出了石破天惊的狭义相对论和广义相对论。广义相对论解释了牛顿万有引力定律所不能解释的事情——水星围绕太阳轨迹的岁差问题而名声大震。
但对一个科学理论来说，只解释我们已经观测到的东西是不够的，更需要对一些未被观测到的事物做出预测。在过去的一个世纪里，相对论已经做出了很多预测——引力时间膨胀、强和弱引力透镜、惯性系拖曳效应、引力红移等等。从此，我们对宇宙的看法开始了一个前所未有的改变。
20世纪20年代——宇宙一直这么大吗？现在是变大还是变小？从古到今，很多科学家们都在思考着这些问题。
但20世纪20年代以前，我们仍然不知道银河系之外还有宇宙的存在，直到著名天文学家埃德温·哈勃有了新发现：他一直不间断地测量了十几个星系的退行视速度和距离，从而发现了一个惊人的秘密：广袤的宇宙正在膨胀！
20世纪30年代——
宇宙里究竟有什么东西？人们一度认为如果能测量出所有恒星的质量，再加上气体和尘埃，就能测量出宇宙中的所有物质。但瑞士天文学家弗里茨·兹威基发现了宇宙石破天惊的秘密：星系中存在着大量暗物质！它们既不发光，电磁波也探测不到。
当然，现在据我们所知，宇宙中的暗物质比普通物质多，质量之比为5：1。
20世纪40年代——
宇宙是怎么形成的？有科学家提出：是大爆炸产生的。这个科学家就是乔治·伽莫夫。1945年，乔治·伽莫夫对宇宙膨胀做出了最终的推断：如果现在宇宙正在不断膨胀与冷却，那它在过去应该更热，密度更大。在宇宙的过去，一定有一个时间点，那时的宇宙太过炙热、密度太高，以至于无法形成中性原子，而在那之前连原子核也无法形成，宇宙就像一锅涣散的原子浓汤。
但是，这锅浓汤在某一刻发生了爆炸，形成了高温高压的物质，宇宙快速膨胀和冷却，一些密度较大的物质吸引周围的物质，逐步形成星云、恒星、行星等物质。
——这就是著名的宇宙大爆炸理论，它是20
世纪40年代产生的最伟大的思想。
20世纪50年代——
英国天文学家弗雷德·霍伊尔等人认为，今天地球上所有稍重一些的元素不是在早期炙热且稠密
的状态下形成的，而是形成于最
初几代恒星。
20世纪60年代
经过大约20年的辩论，人们终于获得了决定宇宙历史命运的重要发现：观测发现了来自大爆炸的残留辉光，也就是宇宙微波背景辐射。这种均匀分布、绝对温标2.725K的辐射是由阿诺·彭西亚和鲍勃·威尔逊在1965年发现的，进一步证实宇宙真的开
始于一次“大爆炸”。
20世纪了70年——
1979年末，一位年轻的科学家阿兰·古斯认为：在宇宙的炙热致密状态之前，存在一个呈指数膨胀的状态，所有能量都束缚在一个空间当中。
20世纪80年代——
1987年发生了近100年来离地球最近的超新星爆发，这也是人类拥有超新星探测器以来，首次探测到超新星爆发。
20世纪90年代——
1998年，科学家们对宇宙未来如何终结做出了几种预测——
大挤压：宇宙的膨胀将不足以克服一切物质的引力，最终宇宙会在一次大挤压中崩溃。
大冷寂：宇宙的膨胀将会超过所有物质引力的总和，从而使宇宙中的一切都会相互远离，最终导致大冷寂。
临界宇宙：或者我们将处在上述两种情况之间，宇宙膨胀的速度将会趋向于零而永远不会达到零。
远处的超新星爆发暗示着宇宙正在加速膨胀，并且，随着时间的推移，远处的星系相互远离的速度正在加快。不仅宇宙最终会冷却，这些相互不关联的星系最终也会消失在我们的宇宙视野中。除了我们本身的星系，其他的星系将不会和我们的银河系相遇，我们最终的命运将会是寒冷而孤独的。在1000亿年以后，除了我们自己所处的星系，我们将再也看不到其他的星系。
21世纪伊始——
21世纪伊始——
大型星系巡天项目的宇宙大尺度结构数据和遥远的超新星爆发数据相结合，绘出了一幅宇宙的现代图景：
0.01%的辐射以光子的形式存在；
0.1%是中微子，非常轻微地导致了星系团周围的引力晕；
4.9%是正常物质，包括由原子构成的所有事物；
27%是暗物质，或者说一种神秘的，不与任何物质发生相互作用（引力除外）的粒子，塑造了我们今天所观察到的宇宙结构。
68%是暗能量，这是空间本身所固有的属性。
2010年～2020年之间，又会有什么样的重大发现呢？是否会开创引力波天文学？我们是否会发现暗物质的真面目？上世纪关于宇宙暴胀的预测是否会被证实？或者，我们是否可以发现宇宙中的地外生物？
我们尚不知道。让我们共同期待吧。
