博文
超新星照耀诺贝尔奖
精选
|||
在北斗七星的星座中，现在有一颗明亮的超新星正在闪耀。这是40年来距我们最近的Ia型超新星爆发。
在这颗超新星的光芒下，珀尔马特、施密特和里斯荣获2011年诺贝尔物理奖。他们通过对Ia型超新星的观测，在1998年发现了宇宙在加速膨胀。这是一个非常令人意外结果。
通过星星光谱的红移现象，我们知道所有的星星都在离我们远去，红移的大小表明离开我们的速度。星星越明亮，可能是因为它离我们越近，也可能是它本身的光度高。仅靠亮度观测，难以确定它离我们的距离。哈勃利用光度与光变周期成正比的造父变星做为标尺，通过光变周期确定最大光度，再根据观测到的亮度算出距离，结果发现它们飞离我们的速度与距离成正比，这表明宇宙大致是均匀膨胀的。是正好完全均匀地膨胀，还是稍微加速膨胀或减速膨胀？哈勃的数据不够用，需要观测更遥远，红移更大的星系才能分辨出来。由于引力的作用，一般我们相信膨胀是在减速的。
超新星爆发的时间很短，但是特别明亮，因此可以观测到非常远的超新星。Ia型超新星由于光度恒定，可以用观测到的亮度来确定它离我们的距离。通过对遥远的超新星的观测，珀尔马特和施密特两个小组发现高红移的超新星比均匀膨胀预期的要暗。这说明宇宙在加速膨胀。
加速膨胀是一个与引力作用相违背的结果，必然存在一种未知的“反引力”的作用，现在我们把它叫“暗能量”，占宇宙总质量的3/4。这是一个崭新的天地，它到底是什么，我们一无所知，只知道它的存在是“必须的”。由于我们对暗能量知道得太少，有不少人觉得不会这么快给这项工作发奖。
在爱因斯坦的广义相对论方程中，暗能量的贡献可以用宇宙学常数来描述。在他最初的方程解中，宇宙不是收缩就是膨胀。刚开始他认为宇宙应该是静态的、稳定的，既不收缩也不膨胀，所以人为地加了一个宇宙学常数，凑出了一个静态宇宙的解。哈勃发现宇宙在膨胀后，爱因斯坦删掉了这个常数。本来一个简洁漂亮的方程，画蛇添足地加了一个来历不明的常数，反而使结果错了。因此，爱因斯坦视之为一生最大的错误。但是，由于引力的作用，删掉宇宙学常数后，解出的宇宙是减速膨胀的。为了描述加速膨胀的宇宙，还得把宇宙学常数加回来，不过是与静态宇宙相反的方向。
详细的解读见陈学雷的博文：
2011诺贝尔奖
https://blog.sciencenet.cn/blog-296183-493481.html
上一篇：科学的公众参与之中美比较
下一篇：我太落伍了
扫一扫，分享此博文
全部作者的精选博文
全部作者的其他最新博文
全部精选博文导读
相关博文
- • 中国学者如何应对国际期刊投稿的语言挑战？
- • Integration of Traditional and Modern Medicine by DIKW（初学者版）
- • The Evolution of Modern Medicine by Networked DIKWP （初学者版）
- • Standardization for Evaluation and Testing of DIKWP（初学者版）
- • Standardization for DIKWP-Based Artificial Consciousne（初学者版）
- • Standardization of Whitebox Evaluation for AC（初学者版）