NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)再次打破纪录,它发现了目前已知最远的候选星系,编号为CEERS-93316,它的红移值高达惊人的16.7,这意味着该星系距离我们极其遥远,目前距离我们351亿光年。
这个星系发出的光用了135.65亿年的时间才来到地球上,也就是说我们现在看到的是135.65亿年前的宇宙,那时距离宇宙诞生才过去了仅仅2.35亿年。这是一个非常原始的星系,它才形成不久,可以说是宇宙中最早形成的一批星系之一,这是研究星系起源和演化的重要参考。
看到这里,大家可能会好奇,为什么这个最远星系距离我们351亿光年,但它发出的光只用135.65亿年的时间就到达地球,这岂不是超光速了?
事实上,这背后的原因在于自宇宙从138亿年前诞生开始,整个宇宙空间就一直在膨胀,绝大部分星系与星系之间的距离会不断拉大。在135.65亿年前,CEERS-93316星系与原始银河系的距离只有20亿光年。
如果宇宙没有膨胀,CEERS-93316星系发出的光只需耗时20亿年就能到达银河系。但由于空间不断膨胀,它与银河系的距离变得越来越远,使得光所走过的距离要远远长于20亿光年,所需耗时也会长于20亿年,最终总共耗时135.65亿年才走完去往银河系的路程。
135.65亿年过去了,由于空间的超光速膨胀(空间本身不是物质,不会受到相对论的光速限制),CEERS-93316星系与银河系的距离,早已从当年的20亿光年,增加到如今的351亿光年。
根据哈勃常数计算,这个星系如今以74.9万公里/秒的速度在远离银河系,即它的退行速度高达2.5倍光速(再次强调,其超光速退行是由空间膨胀造成的)。因此,这个星系现在发出的光,永远也不可能走完去往银河系的路程。#微博公开课#
这个星系发出的光用了135.65亿年的时间才来到地球上,也就是说我们现在看到的是135.65亿年前的宇宙,那时距离宇宙诞生才过去了仅仅2.35亿年。这是一个非常原始的星系,它才形成不久,可以说是宇宙中最早形成的一批星系之一,这是研究星系起源和演化的重要参考。
看到这里,大家可能会好奇,为什么这个最远星系距离我们351亿光年,但它发出的光只用135.65亿年的时间就到达地球,这岂不是超光速了?
事实上,这背后的原因在于自宇宙从138亿年前诞生开始,整个宇宙空间就一直在膨胀,绝大部分星系与星系之间的距离会不断拉大。在135.65亿年前,CEERS-93316星系与原始银河系的距离只有20亿光年。
如果宇宙没有膨胀,CEERS-93316星系发出的光只需耗时20亿年就能到达银河系。但由于空间不断膨胀,它与银河系的距离变得越来越远,使得光所走过的距离要远远长于20亿光年,所需耗时也会长于20亿年,最终总共耗时135.65亿年才走完去往银河系的路程。
135.65亿年过去了,由于空间的超光速膨胀(空间本身不是物质,不会受到相对论的光速限制),CEERS-93316星系与银河系的距离,早已从当年的20亿光年,增加到如今的351亿光年。
根据哈勃常数计算,这个星系如今以74.9万公里/秒的速度在远离银河系,即它的退行速度高达2.5倍光速(再次强调,其超光速退行是由空间膨胀造成的)。因此,这个星系现在发出的光,永远也不可能走完去往银河系的路程。#微博公开课#
既然宇宙是熵增的,世界会变得越来越混乱,为何还会产生人类?
有熵增就会在有熵减,宇宙的熵增。
体现在内部物质总熵增大于内部物质总熵减。
我们的宇宙实际还相当的年轻,氢原子数量占据宇宙原子总数的90%,比起中晚期的宇宙还足够的低熵。
大量的氢汇聚成恒星,并发生聚变,引力坍缩和恒星“燃烧”是当前宇宙熵增的主要来源。
宇宙中的星系或行星,不存在绝对的孤立系统。地球总是会接受到来自宇宙中的各种熵流,又以太阳带来的熵流为主。
而地球上的热量总是向宇宙中辐射,形成较稳定的负熵流。
太阳辐射大量光子,熵流向地球,地球熵增。
地球的熵大于外界,熵流向外界,地球熵减。
地球在动态稳定中,整个地球系统长期处于熵平衡中。
也就是说,地球的秩序处在一定程度的,相对有序和相对无序之间互相转变的动态平衡。
例如四季的熵增、熵减;昼夜的熵增、熵减;陆川河海的熵增、熵减……
以河流举例,阳光带来的能量令水汽化,熵增。水汽上升、再遇冷转化成水,又是熵减。虽然水从山上流下,重力势能转化成动能再到热能,再次熵增。但水的热能会向外辐射,这又出现熵减。
负熵流,令地球保持稳定的熵循环,维持着相对稳定的秩序。对于热平衡的地球来说,太阳带来的熵增有多大,地球的负熵流就有多强。
地球中的负熵流是那么的恰到好处,适宜的温度足可令碳与足够多的元素结合,又不至于热量太高而断裂。
源源不断的负熵流,可维持有机小分子的有序结构,但负熵流又是流动循环,这就造成了有序小分子生命的有限。
一些有机小分子互相结合在一起,成为有机大分子,获得了竞争更多负熵流的能力之后,便能存在更长的时间。
这些有机大分子复制出来的复制品,同样也能存在更长的时间。有机小分子很快就被寿命更长且有复制能力的有机大小分子所代替。
后来这些有机大分子在竞争负熵流的过程中,变得越来越复杂,最后出现细胞膜。
最终,真正的生命诞生了。
它们因负熵而生。
生命作为高度有序化的耗散结构,只有不停地食用负熵,才能维持自身秩序。
原始的微生物或者植物,其负熵流通常直接来源于太阳或海底热泉与环境的热能差。
当动物出现以后,则是直接食用低熵的生命体,然后排泄高熵的食物残渣,来获得更高的负熵效率。
然而整个地球,负熵流是有限的,且不停地周期变化。
这就让植物所能食用的负熵是相对有限的,动物能摄入的植物负熵,自然也是有限的。
为了获得足够多的负熵,动物之间互相竞争。最终,获得更多负熵的动物生存了下来。
要获得更多负熵,要么依靠繁殖能力,要么依靠战斗或防御能力。
这样动物就朝着不同的繁殖和生存策略进化了。
随着海洋生物量达到饱和,负熵流竞争空前残酷,动植物的登陆是为必然。
陆地负熵流也是有限的,在不断竞争的过程中,生存下来的生物,自然是拥有更强负熵流竞争力。
个体竞争负熵流,往往没有种群协作的竞争力强。
当动物拥有复杂生存技巧,或更多、更精细的协作后,智慧出现几乎是必然。
只不过受限于身体结构,智慧会存在一定的天花板。
人类脑容量在200万年前爆发,智慧有远高于其他动物的天花板,其实是存在一定巧合可能性的。
青藏高原的隆起,令非洲气候恶劣化。
我们的祖先必须和其他动物残酷竞争少量的负熵流,反而令我们快速演化。
而我们祖先晚期的树栖生活,才有了后来下地解放双手的基础。
总的来说,我们可以认为不同的物种体内有着各自的有序结构,不同的竞争环境,令这些有序结构有着不用方向进化的潜力。
不过生命的脆弱在于,获得的负熵流不能太高也不能太低,只能保持在一个合适的区间。这个区间目前看来是如此的狭窄,乃至于当前可知的,只有地球才有确切的生命。
对于生命这种靠负熵为食而繁衍生息的耗散结构,没有适宜的负熵流,便不会出现。
但没有太阳的熵流,就没有地球的负熵循环。
当宇宙中的氢全部聚变,整个宇宙的熵流会降低90%,局部系统的负熵循环也会减弱90%。
如那时还有生命,生存竞争会变得空前的激烈。
负熵循环为零时,便迎来了热寂时代。
然而,人类连宇宙是否真正的孤立系统,也完全没有弄明白。
最后做一个脑洞问题:
如果有两个(或多个)奇点在距离地球相对于一光年距离的比例尺度,两地开花,形成两个宇宙,其中一个是我们的宇宙,它们互相之间有人类目前无法察觉的微弱影响因素。那么等到人类发现影响因素以后,当前的物理大厦又会如何呢?
19世纪末,物理学家都认为物理理论,都相当的完美,不会再有什么新的发现,直到量子力学和广义相对论的发现。
是的,热寂只是一种可能的结局。
#微博新知博主# #科普大作战#
有熵增就会在有熵减,宇宙的熵增。
体现在内部物质总熵增大于内部物质总熵减。
我们的宇宙实际还相当的年轻,氢原子数量占据宇宙原子总数的90%,比起中晚期的宇宙还足够的低熵。
大量的氢汇聚成恒星,并发生聚变,引力坍缩和恒星“燃烧”是当前宇宙熵增的主要来源。
宇宙中的星系或行星,不存在绝对的孤立系统。地球总是会接受到来自宇宙中的各种熵流,又以太阳带来的熵流为主。
而地球上的热量总是向宇宙中辐射,形成较稳定的负熵流。
太阳辐射大量光子,熵流向地球,地球熵增。
地球的熵大于外界,熵流向外界,地球熵减。
地球在动态稳定中,整个地球系统长期处于熵平衡中。
也就是说,地球的秩序处在一定程度的,相对有序和相对无序之间互相转变的动态平衡。
例如四季的熵增、熵减;昼夜的熵增、熵减;陆川河海的熵增、熵减……
以河流举例,阳光带来的能量令水汽化,熵增。水汽上升、再遇冷转化成水,又是熵减。虽然水从山上流下,重力势能转化成动能再到热能,再次熵增。但水的热能会向外辐射,这又出现熵减。
负熵流,令地球保持稳定的熵循环,维持着相对稳定的秩序。对于热平衡的地球来说,太阳带来的熵增有多大,地球的负熵流就有多强。
地球中的负熵流是那么的恰到好处,适宜的温度足可令碳与足够多的元素结合,又不至于热量太高而断裂。
源源不断的负熵流,可维持有机小分子的有序结构,但负熵流又是流动循环,这就造成了有序小分子生命的有限。
一些有机小分子互相结合在一起,成为有机大分子,获得了竞争更多负熵流的能力之后,便能存在更长的时间。
这些有机大分子复制出来的复制品,同样也能存在更长的时间。有机小分子很快就被寿命更长且有复制能力的有机大小分子所代替。
后来这些有机大分子在竞争负熵流的过程中,变得越来越复杂,最后出现细胞膜。
最终,真正的生命诞生了。
它们因负熵而生。
生命作为高度有序化的耗散结构,只有不停地食用负熵,才能维持自身秩序。
原始的微生物或者植物,其负熵流通常直接来源于太阳或海底热泉与环境的热能差。
当动物出现以后,则是直接食用低熵的生命体,然后排泄高熵的食物残渣,来获得更高的负熵效率。
然而整个地球,负熵流是有限的,且不停地周期变化。
这就让植物所能食用的负熵是相对有限的,动物能摄入的植物负熵,自然也是有限的。
为了获得足够多的负熵,动物之间互相竞争。最终,获得更多负熵的动物生存了下来。
要获得更多负熵,要么依靠繁殖能力,要么依靠战斗或防御能力。
这样动物就朝着不同的繁殖和生存策略进化了。
随着海洋生物量达到饱和,负熵流竞争空前残酷,动植物的登陆是为必然。
陆地负熵流也是有限的,在不断竞争的过程中,生存下来的生物,自然是拥有更强负熵流竞争力。
个体竞争负熵流,往往没有种群协作的竞争力强。
当动物拥有复杂生存技巧,或更多、更精细的协作后,智慧出现几乎是必然。
只不过受限于身体结构,智慧会存在一定的天花板。
人类脑容量在200万年前爆发,智慧有远高于其他动物的天花板,其实是存在一定巧合可能性的。
青藏高原的隆起,令非洲气候恶劣化。
我们的祖先必须和其他动物残酷竞争少量的负熵流,反而令我们快速演化。
而我们祖先晚期的树栖生活,才有了后来下地解放双手的基础。
总的来说,我们可以认为不同的物种体内有着各自的有序结构,不同的竞争环境,令这些有序结构有着不用方向进化的潜力。
不过生命的脆弱在于,获得的负熵流不能太高也不能太低,只能保持在一个合适的区间。这个区间目前看来是如此的狭窄,乃至于当前可知的,只有地球才有确切的生命。
对于生命这种靠负熵为食而繁衍生息的耗散结构,没有适宜的负熵流,便不会出现。
但没有太阳的熵流,就没有地球的负熵循环。
当宇宙中的氢全部聚变,整个宇宙的熵流会降低90%,局部系统的负熵循环也会减弱90%。
如那时还有生命,生存竞争会变得空前的激烈。
负熵循环为零时,便迎来了热寂时代。
然而,人类连宇宙是否真正的孤立系统,也完全没有弄明白。
最后做一个脑洞问题:
如果有两个(或多个)奇点在距离地球相对于一光年距离的比例尺度,两地开花,形成两个宇宙,其中一个是我们的宇宙,它们互相之间有人类目前无法察觉的微弱影响因素。那么等到人类发现影响因素以后,当前的物理大厦又会如何呢?
19世纪末,物理学家都认为物理理论,都相当的完美,不会再有什么新的发现,直到量子力学和广义相对论的发现。
是的,热寂只是一种可能的结局。
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如果地球引力消失5秒会怎样?
地球引力牢牢地把我们束缚在地球上,它是地球万物得以存在的保障。如果地球有个控制引力的开关,想象有一天,地球跟我们开个玩笑,决定把引力关掉会怎样?换言之,如果地球的引力突然消失会怎样?即便只消失5秒会怎样?
什么是引力?引力是宇宙的四大基本自然力之一,可以让我们脚踏实地,也可以让宇宙中的天体有规律地运动。通过广义相对论我们知道,引力的本质是物质对时空的弯曲。
在地球上,我们所受到的重力是地球对万物施加引力的结果。只要有质量,就难逃地球引力的作用,都会被牢牢地束缚在地球上。你可能很羡慕太空中的宇航员,他们可以自由自在地飞来飞去。也许你会抱怨地球引力,为什么一直要把自己往下拽。然而,如果你完全理解了没有地球引力的后果之后,绝对会非常感谢地球的。
没有地球引力,一切都变得失重了。瞬间,所有的东西都会脱离原地。你可能会想,一旦没有重力,你就可以自由自在地遨游于天地之间。想想就开心,对吧?但等待你的是失落,而非惊喜。
在没有地球引力的情况下,你不会漫无目的地漂浮,相反你会像风滚草快速翻滚。地球上的一切东西都可能会动起来,包括建筑物、树木……一切东西都将开始在地球上疯狂地翻滚。这是因为此时地球仍然会像平时一样快速旋转,要知道,是地球的引力使一切保持原位。
然而,与其他破坏相比,这还算不上什么大问题。
没有地球引力的束缚作用,地球的大气也会消失,气体分子全都逃逸到太空中。这意味着空气压力骤变化,导致地球上所有人的内耳立即同时破裂。另外,大气消失意味着我们呼吸所需的氧气也没有了。
因此,没有地球引力,也就没有地球生命。在5秒之后,地球引力重新出现,但早已物是人非,这相当于地球的一次重启!#微博公开课[超话]# #科普大作战# #科普一下#
地球引力牢牢地把我们束缚在地球上,它是地球万物得以存在的保障。如果地球有个控制引力的开关,想象有一天,地球跟我们开个玩笑,决定把引力关掉会怎样?换言之,如果地球的引力突然消失会怎样?即便只消失5秒会怎样?
什么是引力?引力是宇宙的四大基本自然力之一,可以让我们脚踏实地,也可以让宇宙中的天体有规律地运动。通过广义相对论我们知道,引力的本质是物质对时空的弯曲。
在地球上,我们所受到的重力是地球对万物施加引力的结果。只要有质量,就难逃地球引力的作用,都会被牢牢地束缚在地球上。你可能很羡慕太空中的宇航员,他们可以自由自在地飞来飞去。也许你会抱怨地球引力,为什么一直要把自己往下拽。然而,如果你完全理解了没有地球引力的后果之后,绝对会非常感谢地球的。
没有地球引力,一切都变得失重了。瞬间,所有的东西都会脱离原地。你可能会想,一旦没有重力,你就可以自由自在地遨游于天地之间。想想就开心,对吧?但等待你的是失落,而非惊喜。
在没有地球引力的情况下,你不会漫无目的地漂浮,相反你会像风滚草快速翻滚。地球上的一切东西都可能会动起来,包括建筑物、树木……一切东西都将开始在地球上疯狂地翻滚。这是因为此时地球仍然会像平时一样快速旋转,要知道,是地球的引力使一切保持原位。
然而,与其他破坏相比,这还算不上什么大问题。
没有地球引力的束缚作用,地球的大气也会消失,气体分子全都逃逸到太空中。这意味着空气压力骤变化,导致地球上所有人的内耳立即同时破裂。另外,大气消失意味着我们呼吸所需的氧气也没有了。
因此,没有地球引力,也就没有地球生命。在5秒之后,地球引力重新出现,但早已物是人非,这相当于地球的一次重启!#微博公开课[超话]# #科普大作战# #科普一下#
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