宇宙解码纪录片《了解宇宙如何运行的 How The Universe Works》第3季介绍了,宇宙从大爆炸到星系,恒星,行星和卫星。这些都是从哪儿来的,它是如何结合在一起呢。任何人都会对于那些曾经仰望的夜空产生向往。标题,以太阳为中心出发from the center of the sun。我记得这一集我绝对的看过啊,看到一半想起来确实很熟悉。 太阳是个气态恒星,自己一个就占了整个太阳系99.8%的质量,真老大。自身重量造成了内部强大的压力,时时刻刻都在进行核反应。原子被压力合到一起的时候,形成一个新的原子,损失掉的一点质量就变成了光子,这时候是强大致命的Gamma射线。不用担心,还跑不出来,正常从太阳核心到太阳表面,按照距离和速度,直线走光子需要两秒,但是可怜的光子啊,这段路程平均是十万年。在radiation这一层,气体已经变成了第四种状态离子,光子在里面就跟被争抢的篮球一样,跳来跳去,目标还是向着外层前进的,就是速度比较慢。终于到了下一层Convection层,这里温度开始下降,光子搭上了原子的高速车,终于可以出去了。光子这时候已经能量下降损失,变成了X射线了。从表层逃走的时候,才是可见光。科学家多次感叹,可怜的光子。 地球内部是液态的铁,我们有一个正常的磁场,但太阳是气态的,赤道附近的气体旋转速度比两极的要快,磁场一直在扭曲,结果就是大混乱,这就是为啥太阳表面的太阳黑点和耀斑到处都是,这就是磁场被扭曲的后果,想象下太阳天天都在嘶吼啊。 我们的太阳发出的可见光会一直向着宇宙的深处和远处行进,在那遥远的地方,一定会有外星文明有足够强大的工具,可以看到我们的太阳。下一次当你望向太空的时候,别忘了招招手,也许遥远的外星文明也在向你打招呼呢。你们是真的乐观啊 ~ 标题,End of the universe。这个还真是掰开了揉碎了的讲,看来我上次看的DK的科普还不够完整。宇宙的三种结局,big freeze, balance, big crunch, 咱们目前是2的状态,正好处在平均密度上 ,这个谜底是上世纪20年代被发现的。上世纪70年代,暗物质被发现了,如果按照这么大的物质,那么结局就变成了坍缩。到时候星系会短暂的停止扩张,随后在几分钟里面坍缩,整个宇宙回到原点,也许会开启另一次大爆炸。但是上世纪90年代科学家发现,宇宙的扩张速度并没有减缓,反而是加速的,那么一定有力量在推动者宇宙的扩张,而且这种力量的正常和宇宙的大小有关系,就是宇宙空间越大,这种力量越强。这种力量就是暗能量,叫这个名字是因为不知道该给它叫什么名字。暗能量集中的地方就是星系出现的地方,那么很可能是暗能量吸引了物质,物质才组成了星系。这么强大的暗能量给宇宙扩张提供动力,那么我们可能会迎来第四种结局Big Rip, 这个确实可怕,一直会被撕裂到Proton的程度,不用担心,一点都不会痛苦,因为整个过程只会持续几分钟。2009年Plank探测器绘制了地球出生图,所有集中的地方都是日后会形成星系的地方。按照现在的研究,big freeze的可能性比较大。距今10 trillion年以后,超大恒星会首先燃烧殆尽,爆炸变成超新星,形成黑洞。然后是太阳大小的恒星,会变成红巨星,白矮星,黑矮星,还可能变成钻石。最后是red stars一个一个的都会熄灭,宇宙成为一个坟场,到处都是黑洞。黑洞互相吞噬,慢慢蒸发,最后一刻爆发Gamma射线,然后烟消云散。 还有一种可能phase transition,宇宙空间中的glitch,一个小宇宙的出现,会抹平所有现存的星系,死亡和新生交替存在,所有的物理规则都会被改写,过程也会非常迅速,而且我们根本就不会察觉。 标题,Jupiter gas giant。Jupiter,前一阵子学拉丁语的时候有一句话叫Jupiter throws his thunderbolt, 反反复复,学习语言真是一项洗脑活动。另外印象比较深刻的就是间之楔里面那个Jupiter的形象,随意变化,非常完美。回到我们太阳系的Jupiter,大概是1000个地球的大小,可以把太阳系的所有行星吃掉两边然后还有剩余空间,感觉科学家内心是吃货吗,后面还有个把Io说成是长的像披萨的。气态行星,大气层太厚了,当年放下去探测器98公里就挂了。90%都是Hydrogen, 温度超过300,风速超过每小时400。星球上的大红斑的大小是一个地球,是一个已经持续了300年的龙卷风。由于Jupiter本身自传速度较快,以及内部产生的热量,龙卷风根本停不下来。科学家做了个实验,推测出大气层的下面是液态氢,一锅热汤。 当年Jupiter最早形成,早起的鸟儿有虫吃,一路就奔着太阳的内轨道过去了。一个气态行星奔着太阳过去,这个结局肯定是悲剧。木星也不想啊,那是极力的挣扎想逃脱太阳的抓捕,要是被抓到,起码损失三分之一。还好土星来救场了,引力的均衡使得木星摆脱了内轨道,同时也给地球的形成留下了足够的剩余物质。木星和土星公转的时间差不多,当他们处于同一个地点的时候,对小行星产生了重大的牵引,这些小行星开始轰炸地球,同时也给地球带来了生命之源水。木星和土星相互作用,还改变了天王星和海王星的轨道,将他们推往更外层,它俩还交换了位置。 Io上面一直在火山喷发,原因就是木星强大的引力给这颗卫星施加了巨大的摩擦力,整个星球的内部都融化了,Io都变形了…400多座火山持续喷发。火山喷发出的各种物质和木星的磁场交汇,被木星带到了另外一颗卫星Europa,可以看到这颗卫星上充满冰裂纹,表面是冰,科学家怀疑内部有液体水,而且确实观测到了泉水的喷发,这喷发的规模相当大啊,124英里高啊。Europa冰融化的能量来自于木星强大的引力,不需要太阳的热量也可以融化。有了液态水就有生命的可能。 50亿年以后,当太阳变成红巨星吞噬地球,那个时候木星还是木星,很可能会幸存。Europa可能会成为新文明的发源地,也可能是地球的避难所。我记得太空漫游三部曲里面的设定,外星文明就是存在于液态水中,他们在水中进化生存。 标题,First second big bang宇宙爆炸后的第一秒发生了啥?引入一个时间,一下来自网络,在100多年前的1900年,物理学家马克斯•普朗克发现,能量可以分为不可再分割的单位,并将其命名为“量子”。为了描述量子的体积,人们通常使用基本量子即普朗克量子来形容。这一发现标志着量子力学的诞生,其对科学发展起的作用超出普朗克本人的想像。例如,把普朗克量子同光速和其他常数结合在一起,就可以得出空间和时间方面不可分割的量子,也就是最短的距离单位和最短的时间单位。普朗克长度为10的-35次方米。普朗克时间为10的-43次方秒。 宇宙可真是奇妙,星系那么浩渺,连最快的光都没有办法到达尽头。宇宙中又同时存在那么小的事物,小到最精密的仪器也看不到。宇宙最开始就是能量,不知道什么原因,这能量爆发了。这是空间本身的扩张,超过光速,这集还有当时提出inflation这个概念的科学家Alan Guth。大爆炸没有中心,每一个点都在夸张,中心是你我,也是宇宙的边缘。支持暴胀的证据就是无论看向宇宙的哪一个方向,物质基本都是均匀分布的,以及宇宙微波背景辐射的存在,电视上的雪花有一部分就是这个辐射。宇宙一开始是能量,那么现在的这些物质又是哪里来的呢?有请爱因斯坦的能量质量公式,能量质量只是同一事物的两种状态,就像水都有三种状态,能量质量可以相互转化。早期的高能粒子没有重量,是通过与Higgs filed相互作用才产生了重量,为了验证这个理论,3800名科学家在CERN工作了五年,终于证明了,真庞大的工程,现场一片沸腾,估计掉眼泪的那个就是Higgs? 宇宙诞生的一秒钟里面,产生了四种力,吸引力,强力,弱力,以及电磁力,宇宙运行所需要的四种力量都全了。 物质和反物质的这一段前面也看到过,按照理论来说我们不应该存在,我们把自己叫做物质,其实我们只是生存下来的那一种,即使幸存下来的是反物质,结果也是一样的,只不过我们还是把反物质叫做物质,可能我们现在是住着反物质的房子,看着反物质的电影。有的科学家真是一群纯粹浪漫的人啊,有个科学家提到了莎翁,突然笑场,你这奇怪的笑点~ 标题,Saturn土星,它美丽的环,以及60多个卫星。有个科学家说他四岁父母就给他买了望远镜,看来兴趣需要从小培养。这集的内容在第七季里面也有部分体现,就是卡西尼计划。土星一极的那个八角形的风暴,表面温度上万,环很薄,有现在的形状是因为卫星的作用,像牧羊犬一样放牧这些冰颗粒。土星的E环正常来说不可能存在,调查发现这是卫星Enceladus上面间歇泉喷发造成的,上百个同时喷发,规模惊人,形成了这个E环。而且通过采集样本,发现这个水完全具备生命形成的条件。这就给科学家造成了难题,科研经费有限,本来另外一个Titan更有研究价值。Titan上的河流里面留的是甲烷,地貌看起来跟地球很像,就是成分不一样。helium-3,这种地球稀缺的能量土星大量存在,科学家的设想是将来用无人机在土星采集,在titan上建立基地加工,这个卫星上基本没有风,温度比较冷,带上氧气,穿的厚一点就行了。还有科学家设想说,将来环绕卫星会建立起星级酒店,想想那个旅游团的场面。嗯,是很壮观,星际穿越的最后就是这样的。 标题,Extinction灭绝,可能最早吸引我看这个节目的原因,就是看一群科学家笑意盈盈生动活泼的跟你说,哎呀,以前灭亡过,以后也是会灭亡的,这事躲不掉的,我来给你讲讲有几种方式。 流浪星球,宇宙中20亿左右吧,40亿年前咱们的地球就被撞过脑袋,当时整个地球的表面都融化了,撞飞的那些物质就形成了月亮,月亮引发了地球的潮汐运动,将营养物质在陆地和海洋之间沟通,月亮还减缓了地球的自传,让地球有了更加适宜生命的时间,以前一天是6个小时。不过这种撞击再来一次,肯定就没有人类了。 Gamma射线,这种射线的爆发点如果离着咱们6000光年以内,然后你抬头一看,刚想问,这是啥,还没有问完,一切都已经结束了,就是这么致命。1967年的时候,美苏冷战,美国担心苏联在太空中实验核弹,就在空中检测,结果发现了巨量的射线,五角大楼慌了,一分析发现这么大能量不可能啊。可能,这是遥远的星系当年黑洞发出的射线,现在才到。 氧气是有毒的,海洋中的细菌产生了氧气,减缓了地球的温室效应,地球变成了冰球,大部分的生物都死亡了,是地球的火山喷发出的二氧化碳慢慢的让地球暖和起来了,生命得以重新繁衍。 6500万年前的小行星撞击地球,海洋中产生的海啸高达300英尺,被炸向天空的物质在接下来的几天里面以火球落下地面,恐龙灭绝,咱们人类的小体型祖先幸存,才有了咱们。 最后就是咱们的太阳,伴随着太阳内部的核聚变,温度越来越高,太阳会继续膨胀,这温室效应是扛不住的,我们终有一天要离开地球,能永远幸存的物种,是能够在星际之间迁移的物种。 天地不仁以万物为刍狗,换个说法就是The universe does not care. 标题,银河系milky way。咱们所在的这个银河系还挺大,个头能进宇宙前10%。黑洞从一种设想变成现实,而且还是在星系的中心。那么银河系的黑洞是如何形成的?是现有银河系还是现有黑洞?根据对一个小星系的观察发现中心黑洞的年龄要更大,证明是现有黑洞再有星系。那么黑洞早期是如何形成的?是大号的恒星爆炸吗?推测是直接形成的,气体快速坍塌到一点,密度质量足够大,直接形成黑洞,这些黑洞的质量是几十亿个太阳的质量。哈哈,一到宇宙的级别,基本就是怪兽类的大小。咱们银河系中心的黑洞是400万个太阳的质量。黑洞就像是星系的阀门,控制恒星的出生和死亡。黑洞早期释放的辐射,激发了星云的运动,形成了恒星。黑洞的成长过程就是大星系吃小星系,长这么大想想看那是吞掉了多少。黑洞的晚期,一边吃一边加热周围的气体,星云只有冷却下来才能形成恒星。对咱们地球有好处,要是银河系一直在形成新的恒星,各种超新星爆炸,地球上的生命就很危险。坏处也很明显,没有新的恒星生成,银河系正在走向死亡,最后所有的恒星行星卫星都会解体,都会被黑洞吞掉。黑洞既是创造者也是毁灭者,就像文学作品中经常的设定那样,是起点也是重点。银河系搭车指南这本经典小说里的那两个餐厅,一个看宇宙大爆炸,一个看宇宙大结束,同一个公司开的。 咱们银河系野蛮生长这么多年,终于要迎来对手了,就是仙后座。这位直接冲着咱们就来了,50亿年后的人们会在天空看到两条银河,星球不会直接相撞,但是轨道会被改变,星云被搅动,重新形成恒星,天空中不断有新的恒星形成,仿佛一场盛大的烟花大会。 标题,Starman 宇宙新家园。如何星际旅行发现新家园。首先是能量问题,科幻片里面都是用反物质的,看起来非常理想,问题是这东西遇到物质就爆炸,不好操作。最有可能还是使用核聚变的能量,宇宙中存在大量的氢气,来源不是问题,现场采集就行。可以达到光速的10%,到达最近的Alpha Centauri要42年。其次是路途中如何防止辐射问题。地球上是有大气层和磁场保护,宇宙中的辐射绝对是致命的含量。涂金属层是不靠谱的,他们吸收了辐射还会放出辐射,其实最有效的竟然是水,所以为了防止辐射,乘客舱的外面要有一层水,再外面才是燃料层。接下来是身体健康问题,不用就废,现在宇航员每天都得锻炼两个小时才能保持身体机能不会退化,这个方法简单,人造重力。想起来了,2001太空漫游里面就是这种。不只是身体问题还要考虑精神问题,几十年呆在一起会不会出现很多争吵争斗,这就涉及到乘客的形式了。超低温是不行的,咱们人体没有这种基因。直接送胚胎也不行,小孩到了外星球到时候怎么学会人类的这一套,机器人保姆也不能代替人类的相处。能可行的是减缓人类的代谢,这样老的慢一些。最后到了目的地发现跟地球环境不一样怎么办?他们都是伟大的志愿者,到时候只能现场基因改造了,能生存下去才是最重要的。 光速是上限,越是接近光速,质量会急速增大,如果想要到达更远的家园,探索更加广阔的星空,就必须超过光速。一个是Warp drive,科幻电影中常见,这个很可能会成为现实,可以达到10倍的光速。另外一个方法是虫洞,其形成需要巨大的质量,这个其实不太可能,因为这么大的质量形成的是黑洞。 说到最后,科学家突然想起来说,我们为啥要执着于把人类本身送往外太空啊,我们可以送纳米机器人啊,里面有人类的基因,送出成千上万个,有几个成功的就行,就像植物将大量的种子随风飘散,增大自己存货的记录。也许你家的后院下面就有外星人送来的纳米机器人,我们不过是他们携带的基因的后代。行,你们这想象力真天马行空。 标题,Second earth。怎么找新家园,这一集比较水,很多都是看过的。通过声音判断大小,通过光谱判断大气成分。最重要的一点,一定要有磁场,没有磁场就不能固定大气,不能防止辐射,一切都没有可能。如果是外星人研究太阳系的可居住的星球,他们会认为有两个,地球和火星的位置都很合适,火星以前也是有大气层的,只是后来内核冷却固定,磁场消失,大气层都被吹走了。也许说不定我们还可能是火星生活的后代。如果超级地球围绕红巨星旋转,轨道可以更近,极光会在低纬度的地方出现。生命在什么样的位置会出现,最重要的是取决于在星系内部的位置。地球诞生46亿年以来,已经经历过了6次大灭绝,用科学家的话来说,there are killers everywhere. 宇宙并不在乎我们,我们本来应该不存在。太阳系如果实在距离宇宙中心更近的位置,或者临近新恒星形成的位置,会长期定时处于各种大灭绝的致命辐射的范围之内。太阳系处于银河系外围两个螺旋臂之间的位置,属于生命可以产生的绿色区域,所以从这个角度来看,宇宙中有生命的星球可能没有原来想的那么多,但是肯定有,科学家相信未来20年肯定会出现。 看过三体的人都知道,这不是啥好事。
第1集:太阳
第2集:宿命
第3集:木星
第4集:第一秒
第5集:土星
第6集:大灭绝
第7集:银行系
第8集:星际行
第9集:新家园
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