我们有蔚蓝色的天空,有蔚蓝色的大海。在蓝天和白云下面,大地有各种不同的颜色。从皑皑的白雪到碧绿的草原,或是苍黄色大漠!地球所有的颜色,都来自于太阳。
阳光是一个包含着几乎所有电磁波频谱的光,所有色光混色的结果就是白色。
》万物的颜色,就是它们散射或者是反射阳光的颜色。
雪其实就是透明的,因为它散射并且反射所有颜色的阳光,所以雪看起来才是白色的。植物的叶子是绿色的,因为它们吸收的主要是红光和黄光,而反射的是蓝绿光。
未被污染的纯净天空是蔚蓝色的,那是因为空气散射的是蓝绿光,纯净的海水也是因为同样的原因表现出蓝色。
目前人类可观测的宇宙是960亿光年左右。距离我们最近的恒星是4.2光年之外的比邻星,但是相比于银河将近20万光年的直径来说4.2光年其实就是非常短的一个距离。
由于宇宙在高速的膨胀,很多星光到达我们肉眼的时候都已经变得非常微弱,以至于要借助专用的仪器才能够检测出来。
在哈勃望远镜的镜头里,一个非常小的区域,虽然我们肉眼看不到,但是在镜头下面却有了无数的星系。
》我们所在的宇宙并不是黑的,从宇宙大爆炸之后2亿年第1颗恒星被点亮之时,宇宙就开始有光了。
宇宙现在的年龄是138亿年,无数的繁星点缀在夜空中。科学家把宇宙描绘成由一个密度无限大、质量无限大的点,高速爆炸后形成的辽阔的特殊几何结构。所以宇宙是一个超几何体,由空间维度形成的极其特殊的结构。
但是我们所在的宇宙却只有三个维度的空间。即使在这三个维度的空间里,也充满了各种粒子。宇宙大爆炸随着空间的扩张,不断的冷却,最初上万亿度的高温火焰,慢慢的冷却到了比绝对零度稍微高一点的温度。
这个温度对应的电磁波的波长是3~75公分。它是肉眼看不到的,但是弥散在整个宇宙空间,被称为宇宙微波背景辐射。老式真空显像管电视机上面的雪花噪点,就是由微波背景辐射引起的。
多元宇宙产生于暴涨理论。广义相对论认为空间因为物质的存在而存在,不存在没有物质的空间。但是实际上,目前的观测事实:空间可以独立于物质进行高速的膨胀,所以我们的宇宙才会膨胀,遥远的星光才会红移。
》真空允许所有的基本粒子无害通过,不和真空发生任何反应,包括电磁波。
宇宙微波背景辐射只是因为被宇宙的扩张拉长了波长,但是它们从宇宙诞生以来一直没有改变,所以我们也可以把微波背景辐射看成是一个绝对静止的坐标系。
传统上的电磁波是有两个相互垂直的电场与磁场震荡产生的。根据量子力学,电磁波其实就是光子。电磁波的电场分量和磁场分量分别是全同光子的不同量子态的统计之和。
但是量子力学认为,太空其实就是一个能量的0基态,是物质的一种特殊存在形式,是虚粒子的海洋。每时每刻这个零基态都会产生起伏,因为起伏会产生正负能量的电子对,然后又会瞬间对消(物理学上称之为湮灭)。
》按照量子力学的描述,太空其实就是粗糙的和有颗粒的,这和普朗克时间和普朗克尺度的概念相吻合。
而且,真空是虚粒子的海洋,已经为各种实验所证实。我们手机电脑里面的集成电路半导体器件,工作原理全部来自于这个理论。
一般的情况下,光线通过任何有粗糙颗粒的结构都会发生散射,但是茫茫的太空却允许光线无阻挡地通过。这就是怎么回事太空成为黑色的原因,因为太空既不反射任何光线,也不散射任何光线。
所以太空是黑色的,实际上涉及到真空到底是什么这样的一个问题。
》这样的一个问题触及到了物理的最核心争论:时空到底是离散的还是光滑的?
假如真空会和光线发生作用,会散射和反射光线,那么就从另一方面代表着光线能够把能量传递给真空。
这会带来几个问题,首先是我们正真看到的这些遥远的星光,就不是原来本身的颜色。那么人类望远镜镜头下面的这些星星,让天文学家们研究起来就会格外的困难。
太阳光照到地球上也会变色,而且由于真空吸收了一部分光线的能量,宜居带可能要往内侧移。
而且真空本身也会被加热,最后宇宙会变成一锅均匀的热汤。这对宇宙的结构存在是非常不友好的。
所以我们现在只能说,真空是黑色的,宇宙才这么美丽,这是宇宙的一种设定!知道真正答案的人可能是下一个爱因斯坦。