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宇宙学中暗能量的研究论文

发布时间:2024-07-05 21:08:12

宇宙学中暗能量的研究论文

通过对遥远星系团发出的X射线进行观测和分析,欧洲航天局科学家得出了与暗能量理论不符的结果。不过专家指出,新结果是否意味着人们一直探讨的宇宙暗能量“或许并不存在”,仍需更多的观测研究来证明。爱因斯坦的广义相对论做出过暗能量的假设。据推测,不可见的暗能量可能占据了宇宙质量的大部分,能够产生与引力相反的排斥力,这也许可以解释为什么宇宙会出现加速膨胀现象。关于暗能量理论,一些科学家认为,要验证暗能量是否存在,办法之一是比较各星系团中炽热气体的比例。星系团由成百上千个星系组合而成,其半径达数百万光年。星系团的特点之一是其中有大量炽热气体,温度在1000万到1亿摄氏度之间。欧洲航天局的XMM牛顿天文望远镜捕捉到了古老的遥远星系团发出的X射线。科学家对此进行分析后得出了这些古老星系团中炽热气体所占的比例。他们将这些数据与距地球最近也就是最年轻的星系团中炽热气体所占比例进行了比较,结果发现二者没有差别。科学家认为,只有假设宇宙中没有暗能量才能解释这一现象。 天文学家确认暗能量存在,证实宇宙加速膨胀据英国广播公司(BBC)网站报道,运用最先进的天文测量技术,日前天文学家通过巡天观测确认了神秘的暗能量的存在。暗能量占据宇宙全部物质的74%,它是宇宙加速膨胀的推手。宇宙的膨胀进程处于两种相克的力量平衡之中,如同阴阳相克。其中的一种力量是引力,它们的作用使膨胀减速,而另一种强大的反制力量则是暗能量,它使宇宙加速膨胀。而现在看来,暗能量胜出了。这项研究基于科学家们对20万个星系进行的观测。研究人员运用两种不同的手段来对先前的暗物质观测结果进行验证。《英国皇家天文学会月刊公告》已经接受了该小组提交的两篇论文,并将刊载。此次运用的两种天文测量方法中,一种手段是对宇宙中星系的分布状况进行考察,找出其中的模式。这种模式被称为“重子声学振荡”(baryon acoustic oscillations, BAO)。第二种手段是测量宇宙中不同时期星系团的形成速度差异。这两种方法的结果都证实了宇宙中暗能量的存在以及宇宙的加速膨胀事实。暗能量的概念最早是上世纪90年代,天文学家们在对遥远的超新星进行观测时首次提出来的。爱因斯坦是正确的为了解释宇宙为何会加速膨胀,天文学家和物理学家们面临两种选择:或者重写爱因斯坦的理论,或者去接受这样一种观点,那就是宇宙中充满着一种全新的,我们完全不了解的神秘能量。克里斯·布莱克(Chris Blake)博士来自澳大利亚墨尔本的斯威本科技大学,也是这一研究的合作者之一。他说:“暗能量起到的作用就像是你向上抛出一个球,然后你发现它加速向上飞去。并且越飞越快。这样的结果告诉我们,暗能量是一个宇宙常数,正如爱因斯坦最初提出的那样。如果只考虑引力,我们不可能观察到这样的现象。”这些最新的发现结果来自一项名为“WiggleZ”的星系巡天项目,这一项目始于2006年,于2013年完成。这一项目使用了美国宇航局星系演化探测器(Galex)和澳大利亚赛丁泉天文台英-澳望远镜的数据。这一巡天项目对前所未有的广袤空间内的星系分布进行了考察,相当于回溯80亿年的时间,当时的宇宙仅有今天年龄的一半。宇宙学家鲍勃·尼科(Bob Nicholl)表示:“这是一项重大的进展。这些参与者都是这方面的大家,我们等待他们的结果已经有一段时间了。”尼科博士本身是英国朴茨茅斯大学的天体物理学教授,他说:“这是对暗能量存在的再次确证,让我们能更好的修正我们的理论并为我们指明未来的道路。接下来很快会有更多的天文学家跟进这项研究工作。”然而,尽管科学家们已经确认暗能量和暗物质确实存在,但是至今我们仍然无法对这两种神秘现象进行解释。 神秘的暗能量(dark energy)真的在加速宇宙的膨胀吗?一支由50余位天文学家组成的国际研究小组通过计算一万多个星系的合并速率,进一步加深了人们对宇宙暗能量奥秘的认识。新的研究技术也将成为日后测量暗能量如何发挥作用的强大工具。相关研究论文发表在2008年1月31日的《自然》杂志上。 美国空间望远镜科学研究所Adam Riess领导的研究小组在《天体物理学杂志》上发表论文称,宇宙的膨胀在加速进行,而非许多科学家认为的那样变慢或开始收缩。这一发现的影响是巨大的:宇宙的大尺度上不仅存在着一种比引力更强大的反作用力,而且这种“力”(后来即被称为暗能量)似乎组成了宇宙物质的四分之三还多。不过,关于暗能量一些基本问题的争论依然存在,甚至就暗能量到底存在与否也是众说纷纭。造成这一状况的关键在于关于宇宙膨胀还存在其它可能的解释。比如,在宇宙的最大尺度上,引力的作用方式和表现可能与一般情况下截然不同。作为欧空局VIMOS-VLT深度巡天计划(VVDS)的一部分,在新的尝试中,51位研究者利用欧空局甚大望远镜(VLT)的可见光多目标光谱仪(VIMOS),确定了在相同宇宙邻域中大约13000个松散关联星系的运动速度,这些星系与地球的距离大致相同,为70亿光年。研究人员明白,随着时间过去,许多星系会趋于合并,最终成为超星系团。因此,在大量星系刚刚开始发生联系时就检测它们的运动状态,有助于揭示暗能量是否阻碍了令星系结合的引力作用。这些70亿光年外的星系所反映的宇宙寿命只有宇宙寿命的一半。研究结果到目前为止是不错的。将最新研究与此前在现今宇宙中进行的2度视场星系红移巡天(Two-degree-Field Galaxy Redshift Survey,简称2dFGRS)研究数据进行对比后,研究人员发现,在单纯的引力之外,确实有一些东西“扭曲”着星系的速度。因此,随着时间的推移,星系的合并速度越来越慢,所要克服的障碍也越来越大。而唯一的问题是科学家认为此次的研究还是太有限,不能得到无可辩驳的结论。论文第一作者、意大利布雷西亚天文台(Osservatorio Astronomico di Brera)的Luigi Guzzo说,“我们在星系形成星团之前抓住了它们。”论文合著者、意大利罗马大学的Enzo Branchini表示,这是该技术首次用于暗能量的探测,而他们下一步将通过研究更多不同距离、不同年龄时期的星系(有可能达到1亿颗),努力证实第一轮研究得出的答案。Branchini说,最终足够的样本数量将能够让暗能量的某一种解释凌驾于其它之上。对于最新研究结果,前辈Riess评价说,“这是一个令人振奋的消息,暗能量仍然是宇宙学和物理学中最紧迫的问题之一。”美国达特茅斯学院(Dartmouth College)的宇宙学家Robert Caldwell也表示,尽管这只是初步结果,但星系合并速率的测定将对科学家计算宇宙为何加速膨胀十分有用。

一个科学家小组预测了南希·格雷斯·罗曼太空望远镜的高纬度广域调查对宇宙学中关键问题的科学影响。 这个观测项目将包括成像和光谱,前者揭示了像遥远的星系这样的天体的位置、形状、大小和颜色,后者则是测量来自这些天体的不同波长的光的强度,跨越宇宙的同一巨大范围。科学家们将能够利用这个丰富的数据集,利用各种交叉检查技术的力量,这有望对宇宙学中一些最棘手的问题进行前所未有的观察。

当它在2027年开始工作时,罗曼太空望远镜将产生使用现有望远镜无法实现的结果。它的影响将通过与其他新设施(如与薇拉·库珀·鲁宾天文台合作)而得到进一步加强。薇拉·库珀·鲁宾天文台(Vera C. Rubin)是一个全新的宽视场望远镜,目前正在智利Cerro Pachón山顶建造。鲁宾天文台计划于2024年开始全面运行,其计划中的10年调查将延伸至罗曼的五年主要任务。

“通过预测罗曼的科学回报,我们希望帮助科学界制定观察宇宙的最佳策略,”亚利桑那大学的副教授Tim Eifler说。“我们急切地等待着任务将发回的图像和数据,以帮助我们更好地了解宇宙中一些最大的谜团。”

该团队的结果在Eifler领导的两篇论文中进行了描述,并发表在10月版的《皇家天文学会月报》上。这项研究是更广泛的世界顶级科学家团队努力的一部分,他们准备分析罗曼的宇宙学数据。

Eifler说:"我们的研究之所以能够进行,是因为所有的专业知识,从理论家到观察员,都存在于这个更大的团队中。

罗曼太空望远镜任务的多面性归功于它在一个巨大的视野中结合了成像和光谱学,这使得两个主要的宇宙学技术得以实现:星系集群和弱引力透镜。第一项技术测量数以亿计的微弱星系的确切位置。弱透镜测量星系的图像是如何被介入物质的引力所扭曲的。凭借其宽广、深邃的视野,罗曼将使科学家们能够研究宇宙的结构和演变,并以前所未有的方式 探索 宇宙加速的概念。

了解宇宙如何演化到现在的状态,将提供关于什么在加速宇宙膨胀的线索。除了弱透镜和星系集群,罗曼还将通过多种方式研究这一奥秘,包括勘察天空中一种被称为Ia型超新星的特殊类型的爆炸星。这项任务还将通过测量星系团的质量和红移来探测宇宙加速,星系团是宇宙中最大的结构。这些结构的数量和大小取决于宇宙膨胀的速度如何变化。

日本名古屋大学副教授、这些论文的共同作者Hironao Miyatake说:“使用几种不同的方法来研究宇宙加速背后的原因将帮助天文学家大大减少困扰着膨胀测量的不确定性。每种方法都会对其他方法进行交叉检查,这是罗曼能够提供极其精确的结果的原因之一。”

结合如此多的观测方法,将使天文学家也能调查更多的谜团,包括确定暗物质的数量--只有通过其引力效应才能检测到的不可见物质--以及追踪早期宇宙中形成大质量星系种子的黑洞的成长。

亚利桑那大学助理教授、论文的共同作者Elisabeth Krause说:“罗曼是专门为解决宇宙加速等谜题而设计的,但它对宇宙的巨大视野将揭示出一个数据宝库,可能也有助于解释其他谜题。这项任务甚至可以帮助回答还没有人想到要问的问题。”

罗曼并不是唯一一个旨在探测宇宙加速的观测站。在一篇论文中,研究小组探讨了罗曼将如何与另一个望远镜携手合作:鲁宾天文台。鲁宾天文台以美国天文学家薇拉·库珀·鲁宾命名,鲁宾表明星系主要由暗物质构成,鲁宾天文台将利用其米(英尺)的主镜对天空进行真正巨大的调查,在10年内覆盖大约44%的天空。

Eifler说:“就波长而言,罗曼的观测将从鲁宾的观测结束时开始。罗曼计划观察较小的天空区域,但是它将看到更深的地方,并产生更清晰的图片,因为它将位于地球的大气层之上。”

目前罗曼的高纬度广域调查的观测策略将能够在大约一年的时间里观测大约5%的天空。然而,该团队说明了改变调查的设计如何能够产生引人注目的结果。例如,该调查可以被扩展,以覆盖更多的鲁宾将观察的相同区域。或者,它可以使用一个单一的广泛的过滤器来观察星系,而不是用四个独立的过滤器来成像,这样可以更快地进行观察,同时仍然保持调查的深度。

Krause表示:“考虑到我们将从合并两台望远镜的观测中获得的好处是令人兴奋的。罗曼将从鲁宾更大的观测场中获益,而鲁宾将从罗曼更好的图像质量中获得一些更深的观测,从而获得巨大的收益。这些任务将大大增强彼此的实力。”

南希·格雷斯·罗曼太空望远镜由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心管理,美国宇航局喷气推进实验室和位于南加州的加州理工学院/IPAC,位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所,以及由各研究机构的科学家组成的科学团队参与其中。主要的工业伙伴是位于科罗拉多州博尔德的波尔航空航天和技术公司;位于佛罗里达州墨尔本的L3Harris技术公司;以及位于加利福尼亚州千橡树市的Teledyne科学和成像公司。

元宇宙论文研究

关于博物馆管理现状与改进策略的研究 博物馆在现代人类文明中是一个具有独特意义的场所,它担负着保护、展示、研究人类历史上的重要发明、生产和生活资料、不同民族文化等重要记忆元素的重任。以下是一篇关于博物馆管理现状与改进策略的论文范文,希望对大家有帮助。 论文摘要: 博物馆是国家文化事业单位的重要组成部分,目前我国博物馆管理体系中存在着许多不尽如人意的地方。文章简述了从加强博物馆建设的意义,分析了目前博物馆管理工作中存在的问题,并就改进策略提出了见解与建议。 论文关键词: 博物馆 管理 现状 改进策略 博物馆作为人类文明成果最集中展示的窗口在任何一个国家和地区都占有极其重要的地位。我国作为一个历史文明古国历来都十分重视博物馆的建设。然而,基于我国博物馆的特殊属性,长期以来面临着资金缺乏、技术落后、人才队伍不足等困境,全国各地博物馆的管理并不尽如人意。 一、加强博物馆建设的意义 博物馆在现代人类文明中是一个具有独特意义的场所,它担负着保护、展示、研究人类历史上的重要发明、生产和生活资料、不同民族文化等重要记忆元素的重任。博物馆是人类文明各个发展时期真实与客观现实的具象表现,兼具收藏历史和创造未来的作用,它揉合了自然文明与人造文明,推动着人类文化的传承与持续发展。博物馆是国家、民族重要的文化标志物,也是社会文明和发展进步的窗口与形象。加强博物馆建设,是社会主义精神文明建设的重要组成部分,对培养和教育下一代了解自己民族的历史与文化、激发爱国主义精神具有十分重要的意义,也对帮助本国公民和外国友人了解国家的历史、传统、文化具有十分积极的意义。 二、博物馆管理工作中存在主要问题 (一)缺乏完善的规章制度 进入新世纪以来,国家开始加快公共文化事业的建设,以保障人民群众的基本文化需要并提高社会主义精神文明建设水平,各类博物馆开始迅速兴建。至2009年,全国有合法登记的博物馆数量已经达到3020个,是1949年时博物馆拥有量的倍、1978年的倍,目前还在以每年100个左右的速度持续增加。然而,伴随着新建博物馆的增长,相应的法律法规与规章制度的设置却明显滞后,无论是博物馆的新馆设置和监管,还是馆建工程的立项、设计、施工,亦或是文物的保护、博物馆的教育与服务等各环节都未建立健全科学性、系统性的管理条例、监控标准、评价依据,造成大量博物馆管理工作的疏漏与失误。 (二)存在较多安全隐患 2011年5月,故宫博物院展品被盗事件让世人震惊,在这件看似偶发事件的背后,是全国各地大量博物馆安全措施不力的现状。由于我国的博物馆属于公益性机构,其运营主要依靠国家财政拨款,在实行免费参观政策之前已属勉强维持状态。实行免费参观以后,伴随着急剧增加的参观者,博物馆需要额外投入大量的服务费用,导致本就紧张的运营经费更加捉襟见肘,因此大量博物馆根本无法配置足够的电子监控设备或增加其他安防设施,每年文物丢失或受损的情况都有发生。与此同时,部分博物馆的管理人员安保意识不足,对安保工作的重要性缺乏足够重视,加上本就缺失的安保管理法律法规,使得我国众多博物馆的安全保卫问题层出不穷又难以解决。 (三)管理人员素质有待提高 无论是新建还是已有的博物馆,其维持运营与服务的主导因素都是人,但目前我国博物馆管理人员中具备高级技术职称的仅占,中级技术人员也不过13%,其余大多数工作人员或对文物缺乏深入研究,或完全不具备文物鉴定能力,导致无法判断对文物有损或有害的物质或行为,在出现突发事件时也做不到及时、正确的处置。与文物打交道是一项专业性极强的工作,无论是文物的收藏还是展出,都需要科学性、系统性、规范性的管理。高水平的博物馆管理人员队伍对于全行业的生存与发展都具有举足轻重的作用。 (四)文物管理方法与手段落后 在规章制度不健全、资金投入有限、专业人员匮乏的现实环境中,我国各地博物馆均存在管理方法与手段落后的共同困境,大量博物馆至今仍然没有健全的电子管理和监控设备,几乎全部只能依靠人工管理和提供服务,使得管理效率低下的同时管理成本居高不下。 三、强化博物馆管理工作的有效策略 (一)建立健全管理制度 进入21世纪以来,随着国家越来越重视公共文化事业的建设,涉及文物保护与博物馆管理的法规和条例相继出台。我国的《文物保护法》分别在2002年和2007年得到两次修订,2003年国务院颁布了《文物保护法实施条例》和《公共文化体育设施条例》,提出对博物馆进行更加科学与规范的管理。2005年,国务院又颁布了《关于加强文化遗产保护的`通知》,提出“高度重视博物馆建设、提高文物保护和展示水平”的要求。2006年1月1日,文化部颁发《博物馆管理办法》,首次明确了博物馆的地位、定义和性质,制定了博物馆建立、检查与终止等相关制度,并对馆藏文物的管理、展览、服务等环节提出了专业化、系统化的要求。2010年1月,七部委联合下发了《关于促进民办博物馆发展的意见》,对加强民间博物馆的办理与监管给予了政策支持,进一步促进了国家各类博物馆完善自身功能、提高运营水平。国家政策与法规的陆续颁布,对于博物馆事业的全面健康发展具有重要推动作用,必将促进我国博物馆事业朝着良性循环方向持续发展。 (二)加强安全管理工作 1.提高安全意识。加强宣传和教育,提高从业人员尤其是管理层人员的安保意识,对新进员工开展安保培训,培训合格者方允许上岗。 2.健全安全制度。管理层与基层从业人员均须签定《安保协议》或《安保保证书》,与个人绩效考核挂钩,出现安保事故根据协议或保证书规定予以处罚。上级领导部门应定期或不定期开展安保巡查,对出现安保漏洞或管理失误的地方立即指出并限期整改,在整改完成后进行复检并建立安保档案,对安保情况详细记录并归档。 3.多种安全手段并举。条件允许的情况下全面设置电子监控与管理设施,结合人防、物防、技防与犬防综合进行安保工作。定期开展安保演练,发现安保漏洞及时整改。 (三)构建高素质的管理队伍 1.强化培训与教育。对现有员工开展在岗技术培训,培训考核通过后上岗或根据考核成绩适当调整岗位,多次考核未通过人员可暂时留岗查看,若仍未通过考核则考虑解除聘用关系。 2.聘请高水平技术人员。向社会公开招聘具备专业技术职称的工作人员,招聘过程公开、公示,新聘任员工须持证上岗。 3.健全考核评价机制。建立健全绩效考核制度,结合日常工作中的服务质量、安保措施、学习成果等因素开展评价与奖惩。鼓励工作人员创新管理手段,营造“创新型”工作氛围,对合理化建议积极采纳、应用并给予物质与精神奖励。 (四)引进先进的现代化管理技术 尝试建立“数字博物馆”,充分利用互联网、多媒体、音视频等技术打造虚拟博物馆,方便人民群众足不出户也能观赏到历时千年的文物,一方面避免了节假日人群集中参观给博物馆带来的超负荷的压力,另一方面扩大了博物馆的影响力、增强了学习效果。同时,在博物馆内健全电子管理与监控设施,提高管理效率与安保程度,减少人工成本,建成系统化、规范化的博物馆管理体系。 结束语 国家大力推进公共文化事业建设的举措是推动博物馆全面健康发展的优良契机,各地博物馆管理人员应该深入挖掘博物馆潜在的文化价值,充分利用国家政策,带动博物馆管理工作提升到一个新高度。 参考文献: [1] 刁红娟.当前博物馆管理工作中存在的问题及对策[J].大众文艺,2014(1) [2] 罗纯新.博物馆文物管理工作普遍存在的问题与对策分析[J].福州,2012(2) [3] 张驰昊.博物馆文物管理现状和改进措施[J].办公室业务,2012(1) ;

全世界似乎都在谈“元宇宙”。到底什么是“元宇宙”?它为什么突然火了?它离我们还有多远? 比拼想象力的时候到了 什么是“元宇宙”?截至目前,还没有一个被广泛认可的确切定义,人们对它的描述,还处在“比拼想象力”阶段。 近日,美国社交媒体平台Facebook宣布,该平台的品牌部分更名为“Meta(元宇宙)”,其创始人提出的“元宇宙”,打算让真人置身网络。他在演讲视频里说:“下个阶段的平台和媒体,会让人更有身临其境之感,你将不仅仅是从旁观看,而是置身‘实体互联网’之中。这就是‘元宇宙’……当我把小孩的视频发给我父母时,他们会觉得自己就像和我们在一起样,而不是只通过一个小小的屏幕观看;当你和朋友玩 游戏 时你会觉得跟他们同处同一世界,而不是独自面对电脑。” 他在视频里还呈现出多种设想的“元宇宙”场景,比如,开会时,真人、虚拟人、机器人出现在同一空间中。一位女士想通过网络连线分享自己在现实街道上看到的涂鸦,这幅涂鸦瞬间就逼真地展现在所有人眼前。 紧随其后,不少互联网从业者也纷纷抛出自己对“元宇宙”的理解。有的说,这事精彩就精彩在它的不确定性上。有的说,人们必须改变思维方式,“比如,现在我们以为AR(增强现实)是进入虚拟世界的通道,但未来它可能还将成为我们回到真实世界的纽带。” 那么,科研人员怎么看“元宇宙”?智能信息处理研究学者陈捷援引了“元宇宙鼻祖”、科幻作家尼尔·斯蒂芬森1992年在其著作《雪崩》中提出的概念:“元宇宙”是平行于现实世界的始终在线的虚拟世界。在这个世界中,除了吃饭、睡觉需要在现实中完成,其余都可以在虚拟世界中实现。 在陈捷看来,虽然“元宇宙”的出现与发展,将面临诸多技术层面及 社会 规范层面上的挑战,但它是人类交互愿望与技术发展的必然走向。多年从事人工智能研究的张军平则认为:“‘元宇宙’就是让真人真正生活在虚拟世界里。” 清华大学新闻与传播学院新媒体研究中心沈阳团队尝试给“元宇宙”下一个规整的定义。 他们在近期发布的《2020-2021年元宇宙发展研究报告》中提道:“元宇宙”是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和 社会 形态,它基于扩展现实技术提供沉浸式体验, 基于数学孪生技术生成现实世界的镜像,基于区块链技术搭建经济体系,将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合,并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。这串概念下面还有一排小字:“元宇宙”仍是一个不断发展、演变的概念,不同参与者以自己的方式不断丰富着它的含义。 鼓励 探索 ,警惕忽悠 即便“元宇宙”概念尚不清楚,也无法阻挡它成为资本和舆论的焦点。陈捷说,人类不满足烽火狼烟、飞鸽传书的通信方式,于是发明了电话、电报,不满足只听到声音,于是发明了视通话,不满足简单看见平面的已有的影像,于是发展出了拟现实、增强现实等技术;为了满足畅游世界的梦想,一方面在现实世界发展 科技 ,另一方面通过技术构建虚拟世界。 不过,当人们看到“元宇宙”概念里出现的扩展现实、数字孪生、区块链、人工智能等广为人知的技术名词时,仍不免冒出一串问号:“‘元宇宙’就是这些?没什么新东西呀!是不是炒作?” 前不久,教育部 科技 发展中心原主任李志民连发两文,表达了对“元宇宙”概念的谨慎态度。他认为,“任何产业或行业的重大改变,都是技术上逐步积累的结果,是有明显征兆的”,而这次的“元宇宙”概念,仿佛是被资本包装之后“突然蹦了出来”一样。 也有一种声音认为,恰恰是平静催生了热闹。沈阳就“‘元宇宙’为啥突然火了”给出三方面理由: 社会 进步以技术为本,但近些年互联网领域的技术概念有些枯竭;普通用户对手机审美疲劳,期待新鲜事物;资本缺乏新热点,需要新方向。 秉承理性和开放的态度,李志民对“元宇宙”的走红评论道:“任何对人类未来发展的 探索 都应该鼓励,任何以科学为名义的忽悠都需要警惕。”技术这把尺子现在量不出来不论“元宇宙”是虚火还是真火,它都制造了一个让全世界集中审视热门技术的机会。人们渴望知晓“元宇宙”距离现实到底有多远,就必须先把目光聚焦到 科技 本身。正如陈捷所说,现实世界的 科技 水平决定了“元宇宙”的上限。 为了查明“元宇宙”的技术可行性,张军平浏览了国内最近出版的《元宇宙通证》,书中一幅“‘元宇宙’六大支撑技术”的分析图令他印象深刻。他认为,“元宇宙”就像是一个“水果拼盘”,“目前技术上没有太多突破,但业界又希望整合这些技术形成一个全新的应用。” 作为全球 科技 巨头之一,微软也布局了“元宇宙”,他们认为,“元宇宙”的本质在于构建一个与现实世界持久、稳定连接的数字世界。 高通公司在XR(扩展现实,虚拟现实、增强现实、混合现实的统称)领域已经积累了十余年。当被问到“XR技术距离让人‘虚实难辨’还有多远”时,该公司 XR业务中国区负责人表示不好预测。 再把目光转向国内互联网大厂,“元宇宙”似乎更远了。某知名互联网企业的员工透露,他们目前不便谈论“元宇宙”,原因有二:一是这一概念涉及货币等因素,政策风险较高;二是当今技术水平还远远达不到创造“元宇宙”的要求。 陈捷坦言,目前“元宇宙”更像是人们的愿景,这种愿景可能承载了人们对技术发展的信心,也承载了人们对各种“梦想成真”的渴望。 张军平直白地说:“目前很多核心技术问题没有解决。”当被问及“‘元宇宙’距离现实还有多远”时,他话锋一转,说:“我想起网上一个关于区块链的玩笑,说‘目前区块链的盈利,主要集中在区块链的相关讲座上’。”

你好,当前博物馆元宇宙还只是初级阶段,有钱的博物馆做的是建模,也只是初级版,包含展厅,体验等等,更多是为了迎合“潮流”。而未来的博物馆元宇宙应该是展厅,文物挖掘和历史过程以及修复制作等等一体化的呈现在大家面前,让我们真正实现人工智能的时间穿梭,而不是现在的“摆设”!

对元宇宙的理解和看法如下:

“元宇宙”是2021年国际热词,2021年被称为“元宇宙元年”。作为人类前沿科技领域的一个新生事物,目前元宇宙不仅在概念界定上存在不小争论,而且人们对其前世今生的发展嬗变和关键特征也有许多不同看法。

汉语“元宇宙”直译自英语名词metaverse。其前缀“meta-”有“元的”“超越的”之义,词根“verse”代表宇宙(universe),二者组合起来为“超越宇宙”,意即元宇宙。也有人将之译为“超宇宙”“超元域”“虚拟实境”“虚拟世界”等。

《牛津英语词典》网页版将元宇宙定义为“一个虚拟现实空间,用户可在其中与电脑生成的环境和其他人交互”。“维基百科”则将其定义为“通过虚拟现实的物理现实,呈现收敛性和物理持久性特征,是基于未来互联网的具有连接感知和共享特征的3D虚拟空间”。

元宇宙热潮由产业界兴起。在全球产业界,对元宇宙有不同界定。元公司创始人马克·扎克伯格设想的元宇宙是一个融合了虚拟现实技术、用专属硬件设备打造的具有超强沉浸感的社交平台。腾讯公司认为元宇宙是一个独立于现实世界的虚拟数字世界,用户进入这个世界之后就能用新身份开启全新的“全真”生活。

学术界对元宇宙也有不同界定。北京大学新闻与传播学院陈刚和董浩宇认为,“元宇宙是利用科技手段进行链接与创造的,与现实世界映射与交互的虚拟世界,具备新型社会体系的数字生活空间”。清华大学新闻学院沈阳指出,元宇宙是一个理念和概念;元宇宙仍是一个不断发展、演变的概念,不同参与者以自己的方式不断丰富着它的含义。

沈阳的研究团队界定,“元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态,它基于扩展现实技术提供沉浸式体验,基于数字孪生技术生成现实世界的镜像,基于区块链技术搭建经济体系,将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合,并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑”。

关于宇宙熵的研究论文

关于宇宙的起源,科学界的主流观点认为,宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸。有始便有终,人终有一死,死亡不仅仅是生命才存在的特有现象,万物都有终结,太阳在几十亿年后会走向死亡,宇宙终有一天也会死亡。

那宇宙究竟会以什么方式结束呢?宇宙未来的命运将会走向何方?

关于这个问题,科学家现在已经有了初步的答案,普遍认为宇宙的终极命运将会是以下三种方式中的其中一种。

宇宙的终极命运是现代物理学研究的最重要的问题之一,根据科学家的分析,宇宙未来会走向何方,主要取决于暗能量及宇宙的空间几何结构,并由此诞生了三大假说:大撕裂、大冻结和大坍缩。

关于宇宙的空间几何结构,科学家认为存在三种可能性:平坦、闭合和开放,分别类比于平面、球面和马鞍面。

学过广义相对论的都知道,有质量的物质能够弯曲时空,影响时空的几何结构。研究发现,宇宙中占比最多的物质不是由原子构成的普通物质,而是暗能量和暗物质。根据质能方程,质量和能量本质上没有区别,是物质存在的不同形式。若以质能总量来计算,目前已知宇宙中暗物质约占24%,暗能量约占71%,普通物质约占5%。

暗物质究竟由什么粒子构成,目前不得而知,但这种物质不参与电磁相互作用,也就是说我们通过电磁波看不见它。不过,普通物质和暗物质都能够产生引力。

至于暗能量,就更加神秘了,这种物质我们肉眼不可见,但它却在宇宙中均匀弥漫分布,是一种带有负引力性质的物质。引力能让两个物体相互吸引靠近,而这种负引力则具有斥力属性,在宇宙大爆炸138亿年之后,宇宙还在加速膨胀,就是源于暗能量的作用。

关于暗能量的性质,科学家们通常用压强与密度之比的状态方程来刻画。现阶段,不同暗能量模型下的暗能量状态方程不同,有些模型下状态方程是不随时间变化的,而有些模型下状态方程是随时间变化的。

1,大撕裂假说

科学家认为,如果暗能量的密度随着时间的增加而增加,它将使宇宙的膨胀速度越来越快,最终宇宙中的所有物质甚至时空本身都会被逐渐撕裂,最终只剩下不受束缚的基本粒子和辐射。

“大撕裂”之所以排第一,就是因为宇宙现在受暗能量的影响正在加速膨胀。探测器发回的数据显示,距离每增加326万光年,宇宙空间中那些遥远星系远离我们的速度大约就会增加“74公里每秒”。

而在上世纪90年代发现暗能量之前,物理学家们普遍认为因大爆炸而产生的宇宙膨胀正在减缓甚至停止。不过后来通过对数量众多的超新星的观测,科学家终于发现宇宙膨胀其实正在加速。而且,相对于以往的膨胀速度,宇宙现在正以过山车式的速度膨胀。研究显示,这种加速膨胀的过程大约始于50亿年前。

2,大冻结假说

大冻结也被称为“热寂”,在这种状态下,宇宙温度趋近绝对零度(零下摄氏度),生命都将不复存在,宇宙中的万物将停止运转,整个宇宙将陷入一片黑暗。

该理论认为,宇宙应该是一个孤立封闭的系统,由于宇宙中的熵(系统的无序程度)一直在增加,宇宙最终会演化到一种热力学平衡的状态。此时,宇宙中的熵达到了最大值。当熵达到它的最大值时,宇宙中的所有能量将均匀地分布在整个宇宙空间内,同时宇宙温度也趋近(但并不能达到)绝对零度。在这种极端低温条件下,万物的运动变化几乎趋于静止,生命自然也就不存在了。

由于暗能量的性质尚不明确,宇宙未来可能是先发生大冻结,再进入大撕裂;亦或是进入其中一种命运。

3,大坍缩假说

前面说到宇宙正在加速膨胀,部分科学家认为,如果暗能量的密度会随着时间的增加而减小,未来引力将成为占据支配地位的力量,那么宇宙将会停止膨胀并收缩,最终导致星系乃至万物开始坍塌,收缩到一个很小的空间范围内。

然而在坍缩之后又将发生什么?科学家们推测出了其中一种可能,认为随着宇宙不断的坍缩,甚至是加速坍缩,宇宙很有可能会回到它的初始状态,并再一次发生大爆炸。

如果宇宙真的会以这种方式结束,那么或许正应验了很多人的想法,人死后会回归大自然,成为新生命的养料,宇宙也会在“大爆炸”和“大坍缩”之间循环往复。

不过,目前的观测数据并不支持“大坍缩”假说。

除了上面所说的三种假说,关于宇宙的终极命运,比较著名的还有‘大吞噬’假说。

该理论认为,宇宙中的黑洞会逐渐吞噬掉宇宙中的一切,并且大黑洞不断吞噬小黑洞,最终整个宇宙就只剩下一个大黑洞,或者说整个宇宙成为了一个超级黑洞。

不过,这种假说我认为根本不可能发生。因为黑洞不是贪吃蛇,它不会在宇宙空间中到处乱跑,它只会吞噬掉进它视界内的物质,黑洞周围的物质只要距离它足够远,且围绕着它运转的速度较快,就不会掉进去。况且,黑洞并不是只进不出的,而且现在宇宙正在加速膨胀,相距较远的两个黑洞,根本不可能出现互相吞噬的情况,别说吞噬万物了。

说了这么多,这些都只是假说,我们也不必太为宇宙的终极命运担心,毕竟人类进入文明 社会 才不到1万年,科学发展还很有限,对宇宙的认知也很有限。就算是最有可能的大撕裂,科学家们也不敢完全确定。

对于宇宙的寿命,在2018年的时候,一个国际研究团队发表论文称,通过对暗物质和暗能量的分析后得出结论,宇宙可能会一直膨胀下去,宇宙的寿命至少还有1400亿年。

这么长的时间,如果人类的发展能够持续下去,不灭绝、不倒退,究竟能够进入到什么水平的 科技 文明呢?简直不可想象。如果只有一个宇宙,那么人类不管如何发展,最终都抵挡不住大趋势。扭转宇宙的命运,我们或许办不到,但如果真的存在其它宇宙,或许未来的人类能够通过某种技术手段到达那里,以延续人类文明的火种。

1842年确立了能量守恒与转换定律,人们认识到热不是流体,不存在“热质”或者“热素”等东西,热是组成物体的大量的粒子无规则运动的宏观表现,热只是能量的一种形式,热和功可以相互转化。

这就向人们提出一个问题,能量守恒与转换定律和卡诺定理之间是否存在矛盾:能量守恒与转换定律指出,能量既不会创生,也不会消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。也就是说,功可以转变成热,热也可以转变成功,这不违背能量守恒定律。卡诺定理却向人们表明:热不能全部转变成为功,当热量从高温热源流向低温热源时,热不能自动地全部转变成功。由此可见,虽然自然界中违背能量守恒与转换定律的过程不可能发生,但是满足能量守恒与转换定律的过程却并不一定都能实现。

克劳修斯在考察了大量的能量转化现象后,将能量转化分为两类:一类是在没有外界干预,无需任何补偿的情况下,能够自行发生的转变,例如摩擦生热、气体真空膨胀、热从高温热源到低温热源的传递等,克劳修斯将这种类型的转变称为正转变;另一类是必须在外界干预或补偿的条件下才能实现的转变,这些过程不能自动发生,例如热变为功、气体压缩、热从低温向高温的传递等,克劳修斯称之为负转变。要使负转变发生,必须伴随着正转变一同发生。

克劳修斯还发现,负转变就是正转变的逆过程,正转变可以自发进行,而负转变不能自发进行,即正转变是一种不可逆的变化。

克劳修斯为了研究正、负转变的数量、度量不可逆性,花了15年的时间进行研究。19世纪中叶,由于引入了“热功当量”,使热力学第一定律(包括热现象在内的能量守恒定律)有了数学解析表达式。这给克劳修斯一个有益的启示,应该寻找一个“转变含量”或者“变换容度”,把不同形式的转变相互比较,从而使热力学第二定律定量化。

克劳修斯从热变换理论着手,在计算变换的“等价量”中提出了熵,熵的变化规律表征了不可逆过程的共同特征。他于1857年发表《论热运动的类型》的文章,以十分明晰和使人信服的推理,建立了理想气体分子模型和确定压强公式,引入了平均自由程的概念。汤姆逊在1852年发表的论文——《论自然界中机械能散失的一般趋势》中,导出结论:在自然界中占统治地位的趋向是能量转变为热而使温度趋于平衡,最终导致所有物体的工作能力减小到零,达到“热寂”状态。

1865年,克劳修斯又写道:“如果在宇宙发生的全部状态变化中,一个确定方向的变化在量上总是超过相反方向的变化,那么宇宙的全部状态必定愈来愈多地按第一种方向变化,因而宇宙必然逐渐趋于一个终态。”在这篇论文的结尾,他利用能和熵这两个概念,非常精练地把热的动力理论的两条基本原理表述为:“宇宙的能量恒定不变”,“宇宙的熵趋于一个极大值”。1867年,在《关于热的动力理论的第二原理》的演讲中,他又进一步提出:“我们应当导出这样的结论,即在所有一切自然现象中,熵的总值永远只能增加,不能减少。因此,对于任何时间、任何地点所进行的变化过程,我们得到如下所表示的简单规律:宇宙的熵力图达到某一个最大的值。”他继续说道:“宇宙越接近于其熵的最大值的极限状态,它继续发生变化的可能就越小;当它最后完全到达这个状态时,也就不再出现进一步的变化了,于是宇宙就将永远处于一种惰性的死寂状态。”在克劳修斯看来,宇宙现在处于不平衡状态,而任何不平衡状态总是要在有限时间内达到平衡状态的。

随着熵的无限增加,一切其他的运动形式(机械的、光的、电磁的、化学的、生命的)都将最终转化为热运动,热量又不断从高温处向低温处放散,最终达到处处温度均衡,于是宇宙便进入一切运动过程都终止的“热寂”状态。

克劳修斯这一论断是否正确呢?在科学界引起了许多争论。格林、兰金、台特、普列斯顿等人曾举出了一些与克劳修斯原理相矛盾的例子。但是克劳修斯等证明了这些反对意见的错误性,并进一步断言不可能找到与第二定律相矛盾的过程。尽管如此,一些物理学家还是认为,把在与宇宙的发展相比是极短暂的时间内,以地球上的实验为根据建立的原理,推广到整个宇宙,这是不足凭信的。他们还指出,第二定律的绝对适用性意味着从实质上消灭了第一定律,因为不能转化的能量就不是能量。

另一种意见认为热力学第二定律本身就蕴含着运动要逐渐消灭的思想,因为承认自然过程的不可逆性,必然要否认过程向相反方向的转化,这就会导致运动消灭的结论。因此,要批判“宇宙热寂论”,必须首先否定热力学第二定律,否定自然过程的不可逆性。这种看法是缺乏充分科学根据的,因而是不正确的。“宇宙热寂论”并不是热力学第二定律的必然结论,而是对热力学第二定律的反科学的推论。事实上,热力学第二定律和其他已发现的许多自然科学规律一样,也有其特定条件,因而是有局限性的,只是在一定领域里才适用。

热力学的进一步发展表明,熵增加原理也可以推广到初态和终态不处于完全平衡态的情况,但是必须不远离平衡态,而宇宙则是一个远离平衡态的无限系统。

另外,一个孤立系,必然满足绝热的条件,所以也可以说:孤立系中熵不能减少。但是,孤立系是全脱离了外界环境的系统,而世界上的事物都是互相联系着的,根本没有绝对的孤立系统。热力学的孤立系,只是一种抽象假想,在实际上只能在小的空间范围和短的时间内近似地得到体现。这时系统所受到的外界的影响还是存在的,只是小得可以忽略或总的影响近似地被消除而已。比如,在不长的时间内,一只暖水瓶里的系统就可以看做是一个孤立系,但它并不是一个真正的孤立系。很显然,这种作为抽象概念的孤立系同整个宇宙在本质上是根本不同的,不能把由此得出的适用于局部范围现象的结论应用于整个宇宙。

所以,热力学第二定律所揭示的熵增加过程,只是无限多样的运动过程的一个局部表现,只是在一定条件下、有限范围内和热运动有关的宏观物质运动的一个特殊规律;它既不适用于微观世界,也不能外推到宇宙范围。“宇宙热寂论”正是形而上学地把热力学第二定律当做宇宙的普遍规律而走向了谬误。

按照辩证唯物主义的基本原理,宇宙中导致物质和能量逸散的过程必然与导致物质和能量集中的过程不可分割地联系着。在一定条件下熵要增加,能量要发散,而在另一些条件下熵则减小,能量则集结。

近几十年来,人们通过天文观测了解到:各种天体无不处在聚集和分散、塌缩和爆发、生成和死亡的不断转化之中。年老的星体渐渐冷下去,年轻的星体正在热起来,宇宙空间丝毫没有走向热平衡的趋势。这些事实表明,在宇宙中,热并不是单一地由高温物体向低温物体发散而使宇宙体系走向热寂状态,而是到处发生着热不断放散和热重新集结的转化过程。

近些年来,天体物理学中发展起来的“黑洞”理论认为,质量大体相当于三个太阳质量的那些恒星,在其晚年将会由于强大的引力作用而自动地收缩下去,这种无限引力塌缩的结果将形成“黑洞”。它的强大引力会把一切掉进去的物质和辐射吞下去,即使有巨大速度的光线也只能进不能出。于是它就形成一个封闭的视界,不再有任何光或物质的信息从它的表面上发送出来,外界观察者将不可能获得有关视界内的任何信息,所以它是黑的,“黑洞”的名称就是这样来的。按照这个理论,大质量的天体系统在其晚期演化中总免不了要成为黑洞。近年来关于中微子也具有质量的发现,使我们所观测到的这部分宇宙的平均物质密度大大增加了,因而其引力作用也比人们原来估计的要大得多。因此,虽然我们观测范围大约在150亿光年以上的宇宙体系目前正在膨胀,但终归有一个时候要在其内部引力的作用下转变为收缩的。这种收缩一旦开始,就势必向无限塌缩进行下去。从这个意义上说,我们也是处在一个黑洞之中。

当然,这还只是个粗略的揣摩。随着自然科学的进展,对于放射到太空中的热,如何重新集结和活动起来的问题,必定会获得解决。那时,包括热力学在内的整个科学理论,也将获得重大的进展。

生活中的热学现象

热学现象是自然界和生活中广泛存在的一种现象,它和人们的生活息息相关。为什么在冬春季节里风会从乡下吹向大城市?为什么地球上的气温在近年来会逐步升高?为什么冬天穿棉袄或羽绒服会感到非常暖和呢?为什么因纽特人住在冰雪制成的房间里会起到保暖的作用……

在不了解热学基本原理之时,人们会觉得这些现象非常神秘。实际上,这一切现象都可以用非常简单的热学原理来解释。用热学基本原理来分析我们身边所发生的这些热学现象是一件非常有趣而且有益的事情。它不但可以激起大家学习热学知识的兴趣,还可以提高我们用科学的眼光来分析自然现象的意识。

厄尔尼诺的恶劣影响

“厄尔尼诺”一词来源于西班牙语,原意为“圣婴”。19世纪初,在南美洲的厄瓜多尔、秘鲁等西班牙语系的国家,渔民们发现,每隔几年,从10月至第二年的3月便会出现一股沿海岸南移的暖流,使表层海水温度明显升高。南美洲太平洋东岸本来盛行的是秘鲁寒流,随着寒流移动的鱼群使秘鲁渔场成为世界四大渔场之一,但这股暖流一出现,性喜冷水的鱼类就会大量死亡,使渔民们遭受灭顶之灾。由于这种现象最严重时往往在圣诞节前后,于是遭受天灾而又无可奈何的渔民将其称为上帝之子——圣婴。后来,在科学上此词语用于表示在秘鲁和厄瓜多尔附近几千千米的东太平洋海面温度的异常增暖现象。当这种现象发生时,大范围的海水温度可比常年高出3℃~6℃。太平洋广大水域的水温升高,改变了传统的赤道洋流和东南信风,导致全球性的气候反常。

生活中的热学现象厄尔尼诺现象又称厄尔尼诺海流,是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象,是沃克环流圈东移造成的。正常情况下,热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲,使太平洋表面保持温暖,给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每2~7年被打乱一次,使风向和洋流发生逆转,太平洋表层的热流就转而向东走向美洲,随之便带走了热带降雨,出现所谓的“厄尔尼诺现象”。

厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高,海水水位上涨,并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域,结果引起海啸和暴风骤雨,造成一些地区干旱,另一些地区又降雨过多的异常气候现象。厄尔尼诺现象发生时,由于海温的异常增高,导致海洋上空大气层气温升高,破坏了大气环流原来正常的热量、水汽等分布的动态平衡。这一海气变化往往伴随着出现全球范围的灾害性天气:该冷不冷、该热不热,该天晴的地方洪涝成灾,该下雨的地方却烈日炎炎、焦土遍地。一般来说,当厄尔尼诺现象出现时,赤道太平洋中东部地区降雨量会大大增加,造成洪涝灾害,而澳大利亚和印度尼西亚等太平洋西部地区则干旱无雨。

厄尔尼诺的全过程分为发生期、发展期、维持期和衰减期,历时一般一年左右,大气的变化滞后于海水温度的变化。

在气象科学高度发达的今天,人们已经了解:太平洋的中央部分是北半球夏季气候变化的主要动力源。通常情况下,太平洋沿南美大陆西侧有一股北上的秘鲁寒流,其中一部分变成赤道海流向西移动,此时,沿赤道附近海域向西吹的季风使暖流向太平洋西侧积聚,而下层冷海水则在东侧涌升,使得太平洋西段菲律宾以南、新几内亚以北的海水温度渐渐升高,这一段海域被称为“赤道暖池”,同纬度东段海温则相对较低。对应这两个海域上空的大气也存在温差,东边的温度低、气压高,冷空气下沉后向西流动;西边的温度高、气压低,热空气上升后转向东流,这样,在太平洋中部就形成了一个海平面冷空气向西流,高空热空气向东流的大气环流(沃克环流),这个环流在海平面附近就形成了东南信风。但有些时候,这个气压差会低于多年平均值,有时又会增大,这种大气变动现象被称为“南方涛动”。20世纪60年代,气象学家发现厄尔尼诺和“南方涛动”密切相关,气压差减小时,便出现厄尔尼诺现象。

20世纪60年代以后,随着观测手段的进步和科学的发展,人们发现厄尔尼诺现象不仅出现在南美等国沿海,而且遍及东太平洋沿赤道两侧的全部海域以及环太平洋国家;有些年份,甚至印度洋沿岸也会受到厄尔尼诺带来的气候异常的影响,发生一系列自然灾害。总的来看,它使南半球气候更加干热,使北半球气候更加寒冷潮湿。

由于科技的发展和世界各国的重视,科学家们对厄尔尼诺现象通过采取一系列预报模型,海洋观测和卫星侦察,海洋大气偶合等科研活动,深化了对这种气候异常现象的认识。首先认识到厄尔尼诺现象出现的物理过程是海洋和大气相互作用的结果,即海洋温度的变化与大气相关联。所以在20世纪80年代后,科学家们把厄尔尼诺现象称为“安索”(enso)现象。其次是热带海洋的增温不仅发生在南美智利海域,而且也发生在东太平洋和西太平洋。它无论发生在哪,都会迅速地导致全球气候的明显异常,它是气候变异的最强信号,会导致全球许多地区出现严重的干旱和水灾等自然灾害。

据统计,每次较强的厄尔尼诺现象都会导致全球性的气候异常,由此带来巨大的经济损失。我国1998年夏季长江流域的特大暴雨洪涝就与1997~1998年厄尔尼诺现象密切相关,气象部门正是主要依据这一因子很好地提供了预测服务。

此外,通常在厄尔尼诺现象发生的当年,我国的夏季风会较弱,季风雨带偏南,北方地区夏季往往容易出现干旱、高温天;厄尔尼诺可能会使冬季出现暖冬的几率增大;夏季东北地区出现低温的几率增大;西北太平洋的台风产生个数及在我国沿海登陆个数均较正常年份偏少。由此可见,我国的气候也在厄尔尼诺现象的影响范围之内。

我国地域辽阔,横跨热带、亚热带、温带和寒带四个温区,而且又地处太平洋西岸,因此厄尔尼诺现象也不可避免地影响到我国的气候。分析表明,盛产于我国黄海和渤海的对虾产量与厄尔尼诺现象密切相关。每当发生厄尔尼诺现象时,对虾的产量就明显下降,平均下降幅度为30%。发生强厄尔尼诺现象时,产量的下降就更为显著,平均下降幅度达70%之多。在最强的厄尔尼诺年1982年,对虾产量只有高产年份(1956年和1979年)的1/7。

科学家认为,厄尔尼诺现象的发生与人类自然环境的日益恶化有关,是地球温室效应增加的直接结果,与人类向大自然过多索取而不注意环境保护有关。

根据对近百年来太阳活动变化规律与厄尔尼诺关系的研究,科学家发现太阳黑子减少期到谷值期是厄尔尼诺的多发期,并有2~3次厄尔尼诺发生。

几十年过去了,人们对厄尔尼诺现象已有全新理解,特别对生态、环境、气候乃至世界经济的影响,有了较深刻的认识。科学家确信,厄尔尼诺特别是强厄尔尼诺会给世界经济带来巨大灾难。美国《纽约时报》和《洛杉矶时报》提供的评估材料显示:1982~1983年的暖事件中,秘鲁是受害最重的国家之一。事件发生前,秘鲁供应的鱼粉占世界38%,1982~1983年秘鲁的捕鱼量从过去的1030万吨锐减到180万吨;美国作为鱼粉的代用品——黄豆的价格暴涨3倍,饲料价格上涨反过来又使鸡的零售价猛涨;菲律宾干旱严重,导致椰子价格大幅度上扬,又使制造肥皂和清洁剂的成本大大提高……1997年8月,世界气象组织的一份报告指出,1982~1983年的厄尔尼诺,造成全球130亿美元的直接经济损失,间接和潜在影响难以估计。

至于厄尔尼诺形成原因,则是当代科学之谜。大多数科学家认为不外乎两大方面:一是自然因素,赤道信风、地球自转、地热运动等都可能与其有关;二是人为因素,即人类活动加剧气候变暖,也是赤道暖事件剧增的可能原因之一。

人类最终彻底走出“厄尔尼诺”怪圈,也许就取决于人类自己对自然的态度。1998年2月3日至5日,来自世界各国的100多名气象专家聚集曼谷,研讨对付厄尔尼诺的良策。科学家认为,在预测厄尔尼诺现象方面,人类已取得了长足的进步。不少因厄尔尼诺造成的灾害得到了较为准确和及时的预测,使人类能够未雨绸缪。科学家发出了这样的呼吁:拯救大自然,也就是拯救人类自己。

对宇宙的认识论文研究

宇宙(Universe)在物理意义上被定义为所有的空间和时间(统称为时空)及其内涵,包括各种形式的所有能量;

比如电磁辐射、普通物质、暗物质、暗能量等,其中普通物质包括行星、卫星、恒星、星系、星系团和星系间物质等。宇宙还包括影响物质和能量的物理定律,如守恒定律、经典力学、相对论等。

大爆炸理论是关于宇宙演化的现代宇宙学描述。根据这一理论的估计,空间和时间在±亿年前的大爆炸后一同出现,随着宇宙膨胀,最初存在的能量和物质变得不那么密集。最初的加速膨胀被称为暴胀时期,之后已知的四个基本力分离。

宇宙逐渐冷却并继续膨胀,允许第一个亚原子粒子和简单的原子形成。暗物质逐渐聚集,在引力作用下形成泡沫一样的结构,大尺度纤维状结构和宇宙空洞。

巨大的氢氦分子云逐渐被吸引到暗物质最密集的地方,形成了第一批星系、恒星、行星以及所有的一切。空间本身在不断膨胀,因此当前可以看见距离地球465亿光年的天体,因为这些光在138亿年前产生的时候距离地球比当前更近。

虽然整个宇宙的大小尚不清楚,但可以测量可观测宇宙的大小,估计其直径为930亿光年。在各种多重宇宙论中,一个宇宙是一个尺度更大的多重宇宙的组成部分之一,各个宇宙本身都包括其所有的空间和时间及其物质。

随着巡天观测技术水平的逐步提高,人类不断尝试绘制整个宇宙的全貌。2021年1月14日,国家天文台北京-亚利桑那巡天(BASS)团队和暗能量光谱巡天(DESI)团队联合发布最新巨幅二维宇宙地图。

宇宙暗能量

宇宙膨胀加速的原因仍然难以捉摸,这通常归因于暗能量。暗能量是一种被假设为渗入空间中的未知能量形式。在质能等价的基础上,暗能量的密度(约7×10-30 g/cm³)比星系内普通物质或暗物质的密度要低得多。然而,在当前的暗能量时期,它主宰着宇宙的质能,并且它在空间之中是均匀的。

暗能量的两种拟议形式是宇宙常数和标量场。宇宙常数以恒定的能量密度均匀的填充空间,标量场能量密度可能因时间和空间而动态变化。标量场的贡献通常也包括在宇宙常数中。公示化表达的宇宙常数相当于真空能量。仅具有少量空间不均匀性的标量场将很难与宇宙学常数区分开。

宇宙是目前公认的最大的三维物体,包括了目前所有的物体,是时间、空间、能量、物体集一体的物体。宇宙的形状 宇宙的形状现在还是未知的,人类在大胆想象。有的人说宇宙其实是一个类似人的这样一种生物的一个小细胞,而也有人说宇宙是一种拥有比人类更高智的电脑慧生物所制造出来的一个程序或是一个小小的原 艺术家的宇宙件,或者宇宙是无形的。为什么宇宙的星球都是圆的? 宇宙那么大,为什么星球都是圆的,或者椭圆.在宇宙中由于摩擦力几乎不存在,因此,物体之间只要有一丝力就会互相影响、互相吸引。我们可以先假设一下,一些不规则的物体,它们分别互相吸引,并且逐渐靠近,由于质量越大、重力(引力)也就会越大,因此,当它们积聚到一定程度时,质量变的越大,导致了重力越大。这些物质就会不断的向内‘挤’(也叫坍缩)。由于中心点对外面的影响是呈现均匀分布的。所以,当物质分布不均匀时也会互相‘调节’,相互渗透。使得这些物质分布的较为均匀,然后在加上中心对外引力是等效的,就造成了这些物质都呈相同的速率向内坍缩。就使得最后形成的物质为类球体。 另外,我国的太极图也是圆形的,而这图是我们的祖先俯仰天地,探宇究宙而作,所以,宇宙也是圆的!!!(赵月斌)编辑本段宇宙年龄年龄定义宇宙年龄定义:宇宙年龄(age of universe)宇宙从某个特定时刻到现在地时间间隔。对于某些宇宙模 自然颜色下的土星型,如牛顿宇宙模型、等级模型、稳恒态模型等,宇宙年龄没有意义。在通常的演化的宇宙模型里,宇宙年龄指宇宙标度因子为零起到现在时刻的时间间隔。通常,哈勃年龄为宇宙年龄的上限,可以作为宇宙年龄的某种度量。年龄推算宇宙年龄约为亿年 使用整个星系作为透镜观看其他星系,目前研究人员最新使用一种精确方法测量了宇 宇宙宙的体积大小和年龄,以及它如何快速膨胀。这项测量证实了“哈勃常数”的实用性,它指示出了宇宙的体积大小,证实宇宙的年龄约为亿年。 研究小组使用一种叫做引力透镜的技术测量了从明亮活动星系释放的光线沿着不同路径传播至地球的距离,通过理解每个路径的传播时间和有效速度,研究人员推断出星系的距离,同时可分析出它们膨胀扩张至宇宙范围的详细情况。 科学家经常很难识别宇宙中遥远星系释放的明亮光源和近距离昏暗光源之间的差异,引力透镜回避了这一问题,能够提供远方光线传播的多样化线索。这些测量信息使研究人员可以测定宇宙的体积大小,并且天体物理学家可以用哈勃常数进行表达。 KIPAC研究员菲尔-马歇尔(Phil Marshall)说:“长期以来我们知道透镜能够对哈勃常数进行物理性测量。”而当前引力透镜实现了非常精确的测量结果,它可以作为一种长期确定的工具提供哈勃常数均等化精确测量,比如:观测超新星和宇宙微波背景。他指出,引力透镜可作为天体物理学家的一种最佳测量工具测定宇宙的年龄。编辑本段宇宙生态如果把任意一个时刻扩展开来,形成一个【时间膜】(宇宙万物映射在上面) 那么在这个时间膜上,从低级到高级的物质都是连续存在着的 原子量小到大,智慧度从小到大,年龄从小到大都连续存在着 并且:低级的物质总是比高级的物质要来得多,并向高级发展 【全集然文明】将这种奇怪的物质【续存】现象,称之为【宇宙生态】 宇宙观念宇宙结构观念的发展 远古时代,人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态,他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。在中国西周时期,生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为,天穹像一口锅,倒扣在平坦的大地上;后来又发展为后期盖天说,认为大地的形状也是拱形的。公元前7世纪 ,巴比伦人认为,天和地都是拱形的,大地被海洋所环绕,而其中央则是高山。古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子,大地的中央则是尼罗河。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上,而象则站在巨大的龟背上,公元前7世纪末,古希腊的泰勒斯认为,大地是浮在水面上的巨大圆盘,上面笼罩着拱形的天穹。 也有一些人认为,地球只是一只龟上的一片甲板,而龟则是站在一个托着一个又一个的龟塔... NGC 5139 半人马座Ω最早认识到大地是球形的是古希腊人。公元前6世纪,毕达哥拉斯从美学观念出发,认为一切立体图形中最美的是球形,主张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承,但直到1519~1522年,葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ,地球是球形的观念才最终被证实。 公元2世纪,C.托勒密提出了一个完整的地心说。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动,月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星运动的不均匀性,他还认为行星在本轮上绕其中心转动,而本轮中心则沿均轮绕地球转动。地心说曾在欧洲流传了1000多年。1543年,N.哥白尼提出科学的日心说,认为太阳位于宇宙中心,而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。到16世纪哥白尼建立日心说后才普遍认识到:地球是绕太阳公转的行星之一,而包括地球在内的八大行星则构成了一个围绕太阳旋转的行星系── 太阳系的主要成员。1609年,J.开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转,发展了哥白尼的日心说,同年,伽利略·伽利雷则率先用望远镜观测天空,用大量观测事实证实了日心说的正确性。1687年,I.牛顿提出了万有引力定律,深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因,使日心说有了牢固的力学基础。在这以后,人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。恒星在哥白尼的宇宙图像中,恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年,乔尔丹诺·布鲁诺大胆取消了这层恒星天,认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶,由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计,布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶,T.赖特、I.康德和.朗伯推测说,布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。弗里德里希·威廉·赫歇尔首创用取样统计的方法,用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例,1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图,从而奠定了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中,H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂,以及许多人对银河系直径、厚度的测定,科学的银河系概念才最终确立。 太阳18世纪中叶,康德等人还提出,在整个宇宙中,存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程,直到1924年,才由.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。 近半个世纪,人们通过对河外星系的研究,不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统,而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。 宇宙演化观念的发展在中国,早在西汉时期,《淮南子·俶真训》指出:“有始者,有未始有有始者,有未始有夫未始有有始者”,认为世界有它的开辟之时,有它的开辟以前的时期,也有它的开辟以前的以前的时期。《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。在古希腊,也存在着类似的见解。例如留基伯就提出,由于原子在空虚的空间中作旋涡运动,结果轻的物质逃逸到外部的虚空,而其余的物质则构成了球形的天体,从而形成了我们的世界。 太阳系概念确立以后,人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。1644年,R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说;1745年,.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说;1755年和1796年,康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。银河系1911年,E.赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图;1913年,伯特兰·阿瑟·威廉·罗素则绘出了恒星的光谱-光度图,即赫罗图。罗素在获得此图后便提出了一个恒星从红巨星开始,先收缩进入主序,后沿主序下滑,最终成为红矮星的恒星演化学说。1924年 ,亚瑟·斯坦利·爱丁顿提出了恒星的质光关系;1937~1939年,.魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应。这两个发现导致了罗素理论被否定,并导致了科学的恒星演化理论的诞生。对于星系起源的研究,起步较迟,目前普遍认为,它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。 银河系1917年,A.阿尔伯特·爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型,奠定了现代宇宙学的基础。1922年,.弗里德曼发现,根据阿尔伯特·爱因斯坦的场方程,宇宙不一定是静态的,它可以是膨胀的,也可以是振荡的。前者对应于开放的宇宙,后者对应于闭合的宇宙。1927年,G.勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型.1929年 哈勃发现了星系红移与它的距离成正比,建立了著名的哈勃定律。这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。20世纪中叶,G.伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型,他们还预言,根据这一模型,应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。从此,许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型。1980年,美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的 基础上又进一步提出了大爆炸前期暴涨宇宙模型。这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。宇宙图景当代天文学的研究成果表明,宇宙是有层次结构的、像布一样的、不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。 层次结构 行星是最基本的天体系统。太阳系中共有八颗行星:水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星。 (冥王星目前已被从行星里开除,降为矮行星)。除水星和金星外,其他行 蜘蛛星云星都有卫星绕其运转,地球有一个卫星 月球,土星的卫星最多,已确认的有28颗。行星 小行星 彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系。太阳占太阳系总质量的,其直径约140万千米,最大的行星木星的直径约14万千米。太阳系的大小约120亿千米(以冥王星作边界)。有证据表明,太阳系外也存在其他行星系统。2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内,从侧面看很像一个“铁饼”,正面看去?则呈旋涡状。银河系的直径约10万光年,太阳位于银河系的一个旋臂中,距银心约3万光年。银河系外还有许多类似的天体系统,称为河外星系,常简称星系。现已观测到大约有10亿个。星系也聚集成大大小小的集团,叫星系团。平均而言,每个星系团约有百余个星系,直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形,其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团,只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间,它称为总星系。编辑本段宇宙起源所谓大爆炸理论,简单地说就是宇宙开始的时候是由一个火球爆炸而形成的。近代科学研究发现宇宙不是永恒的,而是在不断的膨胀中。宇宙的不平衡现象最早是由一位德国的医生发现的。他在夜空观查星星时发现,每个星球间的距离并没有因为万有引力的关系而彼此靠近。那么,在星球之间必定存在另一种力量抵消了它们彼此之间的万有引力。他就把这现象假设为宇宙在不断地膨胀。 后来科学家们又发现了红移现象,就是远距离星球射向地球的光以红光为多,近距离的则以紫光为主。这说明了星球在远离地球。接着爱因斯坦提出了广义相对论,他提出加速度不等于零的理论,其中即包含了宇宙膨胀的学说。1931年,美国天文学家以先进的天文望远镜发现,在银河系外仍有很多银河系,并且在不断地膨胀,这才使得宇宙膨胀的理论得到证实。 到了40年代,科学家们预测宇宙是由大爆炸产生的,那么它爆炸之后必定会有残馀物质留在太空之中。这遗留的物质就是电子波(辐射波),其所代表的温度约为零下273度。这假设在当时并没被证实。在60年代时,贝尔实验室的科学家为电讯研究架起天线时发现一直听到噪音,而这噪音所代表的温度为零下260度左右。在此同时普林斯顿大学的物理学家们也在凭理论找寻大爆炸后的馀波,后来这两组工作研究联合表示,这天线所收到的噪音即为大爆炸后的馀波,其温度约为零下270度,这一发表证实了大爆炸的理论。编辑本段宇宙大爆炸学说宇宙大爆炸(Big Bang)仅仅是一种学说,是根据天文观测研究后得到的一种设 麦哲伦星云[NGC 265]想。 大约在150亿年前,宇宙所有的物质都高度密集在一点,有着极高的温度,因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的,现在只能从理论研究的基础上,描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质,形成了当今的宇宙形态,人类就是在这一宇宙演变中诞生的。宇宙的不断膨胀科学家认为它起源为137亿年前之间的一次难以置信的大爆炸。这是一次不可想像的能量大爆炸,宇宙边缘的光到达地球要花120亿年到150亿年的时间。大爆炸散发的物质在太空中漂游,由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的,我们的太阳就是这无数恒星中的一颗。原本人们想象宇宙会因引力而不再膨胀,但是,科学家已发现宇宙中有一种 “暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀。 大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争,爆炸产生的动力是一种斥力,它使宇宙中的天体不断远离;天体间又存在万有引力,它会阻止天体远离,甚至力图使其互相靠近。引力的大小与天体的质量有关,因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀,还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小,这完全取决于宇宙中物质密度的大小。 理论上存在某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度,宇宙就会一直膨胀下去,称为开宇宙;要是物质的平均密度大于临界密度,膨胀过程迟早会停下来,并随之出现收缩,称为闭宇宙。 问题似乎变得很简单,但实则不然。理论计算得出的临界密度为5×8^-30克/厘米3。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。星系间存在广袤的星系间空间,如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间,那么,平均密度就只有2×10^-31克/厘米3,远远低于上述临界密度。 然而,种种证据表明,宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质,其数量可能远超过可见物质,这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。因此,宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题。不过,就目前来看,开宇宙的可能性大一些。 恒星演化到晚期,会把一部分物质(气体)抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程中气体可能越来越少(并未确定这种过程会减少这种气体。)。以致于不能再产生新的恒星。10^14年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗。同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大。(根据质能守恒定律,形成恒星的气体并不会减少而是转换成其他形态。所以新的恒星可能会一直产生.) 10^17~10^18年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定。10^32年后,质子开始衰变为光子和各种轻子。10^71年后,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。 10^108年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逃逸出。宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙“末日”到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。(但质子是否会衰变还未得到结论,因此根据质能守恒定律。宇宙中的质能会不停的转换。) 闭宇宙的结局又会怎样呢?闭宇宙中,膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小。如果假设平均密度是临界密度的2倍,那么根据一种简单的理论模型,经过400~500亿年后,当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时,引力开始占上风,膨胀即告停止,而接下来宇宙便开始收缩。 以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样,大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百亿年后,宇宙的平均密度又大致回到目前的状态,不过,原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿年,宇宙背景辐射会上升到400开,并继续上升,于是,宇宙变得非常炽热而又稠密。 在坍缩过程中,星系会彼此并合,恒星间碰撞频繁。 这些结局也只是假想推论的。 近几年来,一批西方的天文学家发表了关于“宇宙无始无终”的新论断。他们认为,宇宙既没有“诞生”之日,也没有终结之时,而就是在一次又一次的大爆炸中进行运动,循环往复,以至无穷的。 至于“宇宙无始无终”的新论是否正确,科学家认为,过几年国际天文学界可望对此做出验证。宇宙的创生1.有些宇宙学家认为,暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇宙中所有的物质和能量从无中产生的观点,这种观点之所以在以前不能为人们接受,是因为存在着许多守恒定律,特别是重子数守恒和能量守恒。但随着大统一理论的发展,重子数有可能是不守恒的,而宇宙中的引力能可粗略地说是负的,并精确地抵消非引力能,总能量为零。因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙从无中演化出来的问题。这种“无中生有”的观点在哲学上包括两个方面:①本体论方面。如果认为“无”是绝对的虚无,则是错误的。这不仅违反了人类已知的科学实践,而且也违反了暴涨模型本身。按照该模型,我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的很小的一部分,在观测宇宙之外并不是绝对的“无”。现在观测宇宙的物质是从假真空状态释放出来的能量转化而来的,这种真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式,并不是创生于绝对的“无”。如果进一步说这种真空能起源于“无”,因而整个观测宇宙归根到底起源于“无”,那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。②认识论和方法论方面。暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙概念。这个宇宙不论多么巨大,作为一个有限的物质体系 ,也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与大统一理论结合起来,认为观测宇宙中的物质与能量形式不是永恒的,应研究它们的起源。它把“无”作为一种未知的物质和能量形式,把“无”和“有”作为一对逻辑范畴,探讨我们的宇宙如何从“无”——未知的物质和能量形式,转化为“有”——已知的物质和能量形式,这在认识论和方法论上有一定意义。 2. 宇宙是如何起源的?空间和时间的本质是什么?这是从2000多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的探索宇宙三部曲,宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辩,而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。 目前学术界影响较大的“大爆炸宇宙论”是1927年由比利时数学家勒梅特提出的,他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里,在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片,形成了今天的宇宙。1948年,俄裔美籍物理学家伽莫夫等人,又详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后,经一系列元素演化到最后形成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。但是该理论存在许多使人迷惑之处。 宏观宇宙是相对无限延伸的。“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初仅仅是一个点,而它周围却是一片空白,即将人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一种臆测。况且从能量与质量的正比关系考虑,一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢? 人类把地球绕太阳转一圈确定为衡量时间的标准——年。但宇宙中所有天体的运动速度都是不同的,在宇宙范围,时间没有衡量标准。譬如地球上东西南北的方向概念在宇宙范围就没有任何意义。既然年的概念对宇宙而言并不存在,大爆炸宇宙论又如何用年的概念去推算宇宙的确切年龄呢? 1929年,美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快--星系红移量与星系距离呈正比关系。但他没能发现很重要的另一点--星系红移量与星系质量也呈正比关系。 宇宙中星系间距离非常非常遥远,光线传播因空间物质的吸收、阻挡会逐渐减弱,那些运动速度越快的星系就是质量越大的星系。质量大,能量辐射就强,因此我们观察到的红移量极大的星系,当然是质量极大的星系。这就是被称作“类星体”的遥远星系因质量巨大而红移量巨大的原因。另外那些质量小、能量辐射弱的星系(除极少数距银河系很近的星系,如大、小麦哲伦星系外)则很难观察到,于是我们现在看到的星系大多呈红移。而银河系内的恒星由于距地球近,大小恒星都能看到,所以恒星的红移紫移数量大致相等。 导致星系红移多紫移少的另一原因是:宇宙中的物质结构都是在一定范围内围绕一个中心按圆形轨迹运动的,不是像大爆炸宇宙论描述的从一个中心向四周作放射状的直线运动。因此,从地球看到的紫移星系范围很窄,数量极少,只能是与银河系同一方向运动的,前方比银河系小的星系;后方比银河系大的星系。只有将来研制出更高分辨程度的天文观测仪器才能看到更多的紫移星系。 宇宙中的物质分布出现不平衡时,局部物质结构会不断发生膨胀和收缩变化,但宇宙整体结构相对平衡的状态不会改变。仅凭从地球角度观测到的部分(不是全部)可见星系与地球之间距离的远近变化,不能说明宇宙整体是在膨胀或收缩。就像地球上的海洋受引力作用不断此涨彼消的潮汐现象并不说明海水总量是在增加或减少一样。 1994年,美国卡内基研究所的弗里德曼等人,用估计宇宙膨胀速率的办法计算宇宙年龄时,得出一个80~120亿年的年龄计算值。然而根据对恒星光谱的分析,宇宙中最古老的恒星年龄为140~160亿年。恒星的年龄倒比宇宙的年龄大。 1964年,美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射,是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效果。宇宙中的物质辐射是时刻存在的,3K或5K的温度值也只是人类根据自己判断设计的一种衡量标准。这种能量辐射现象只能说明宇宙中的物质由于引力作用,在大尺度空间整体分布的相对均匀性和星际空间里确实存在大量我们目前还观测不到的“暗物质”。 至于大爆炸宇宙论中的氦丰度问题,氦元素原本就是宇宙中存在的仅次于氢元素的数量极丰富的原子结构,它在空间的百分比含量和其它元素的百分比含量同样都属于物质结构分布规律中很平常的物理现象。在宇宙大尺度范围中,不仅氦元素的丰度相似,其余的氢、氧……元素的丰度也都是相似的。而且,各种元素是随不同的温度、环境而不断互相变换的,并不是始终保持一副面孔,所以微波背景辐射和氦丰度与宇宙的起源之间看不出有任何必然的联系。 大爆炸宇宙论面临的难题还有,如果宇宙无限膨胀下去,最后的结局如何呢?德国物理学家克劳修斯指出,能量从非均匀分布到均匀分布的那种变化过程,适用于宇宙间的一切能量形式和一切事件,在任何给定物体中有一个基于其总能量与温度之比的物理量,他把这个物理量取名为“熵”,孤立系统中的“熵”永远趋于增大。但在宇宙中总会有高“熵”和低“熵”的区域,不可能出现绝对均匀的状态。所以,那种认为由于“熵”水平的不断升高而达到最大值时,宇宙就会进入一片死寂的永恒状态,最终“热寂”而亡的结局,是把我们现在可观测到的一部分宇宙范围当作整个宇宙的误识。 根据天文观测资料和物理理论描述宇宙的具体形态,星系的形态特征对研究宇宙结构至关重要,从星系的运动规律可以推断整个宇宙的结构形态。而星系共有的圆形旋涡结构就是整个宇宙的缩影,那些椭圆、棒旋等不同的星系形态只是因为星系年龄和观测角度不同而产生的视觉效果。 奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物质运动形式。这种螺旋现象对于认识宇宙形态有着重要的启迪作用,大至旋涡星系,小至DNA分子,都是在这种螺旋线中产生。大自然并不认可笔直的形式,自然界所有物质的基本结构都是曲线运动方式的圆环形状。从原子、分子到星球、星系直到星系团、超星系团无一例外,毋庸置疑,浩瀚的宇宙就是一个大旋涡。

我们都生存在同一个地球上,而地球又是宇宙中的一颗行星。宇宙是千变万化的,这一刻是这样的,下一刻就截然不同了。宇宙是神秘的,那一颗颗星系让我们眼花缭乱。 从我的知识体系中,我知道:在200年前,人们一直认为天空中有5个行星,加上地球就是6个。五大行星再加上太阳,月球,就被称为“七曜”。岁月流逝到了1781年3月31日这天,在英国,有个叫威廉·赫歇耳的天文学家用自己的望远镜,看到了在土星之外那颗蓝色的天体——天王星。这个发现,突破了千百年来的传统观念,为人类在探索宇宙的道路上,迈出了了不起的一步,起了解放思想的作用。这让我我想起了李四光说过的:真理,哪怕只见到一线,我们也不能让他的光辉变得暗淡。”正是因为这样,才会有如此重大的发现,这一切都归功于科学家们坚持不懈的努力。 宇宙,既美丽神秘,却又危险,各种星系中,最危险的就是黑洞了,“黑洞”顾名思义,就是不会发光,黑洞洞的。他虽然在宇宙中,但它并不是“星”,而是空间的一个区域,一种特别的天体。它具有强大的引力场,以致任何东西,甚至是光都不能从中逃逸,成为宇宙中一个吞噬物质和能量的“陷阱”。黑洞绝非是永久的隐蔽而毫无生气的物体。由于它的电荷和角动量,黑洞是一个动力学系统,能够受力和施力,能够吸收和提供能量,也就是说它是随着时间变化的,而且它的表面积绝不会随着时间减少,而会随着对物质和辐射的捕获而大。当两个黑洞相撞并成为另一个黑洞。这个面积就一定会大于两个之和。更让人惊奇的是,有一种黑洞会缩小叫量子黑洞。多么神奇啊!宇宙中竟然有如此多的奥秘,这正是人类科学的结晶,只有我们相信科学,探索科学,才能学到更多的知识!

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元宇宙论文研究背景

如今,元宇宙已是前景广阔的投资主题。比如,元宇宙概念的游戏公司Roblox,上市当天的股价涨幅就接近10倍,成为美国资本市场炙手可热的明星股。鼓吹者称,它将彻底改变几乎所有的行业和功能。

一、元宇宙的定义

在该书中,援引了几种不同的“元宇宙”的定义,但都没有Mathew Ball的定义更加简明清晰。作为全球最早且最全面介绍“元宇宙”的“专业人士”,他认为:

“The Metaverse is a massively scaled and interoperable network of real-time rendered 3D virtual worlds which can be experienced synchronously and persistently by an effectively unlimited number of users with an individual sense of presence, and with continuity of data, such as identity, history, entitlements, objects, communications, and payments.”

元宇宙是一个由实时渲染的三维虚拟世界组成的大规模、可互操作的网络,可由有效的、无限数量的用户同步和持续地体验,具有个人存在感,并具有身份、历史、权利、物品、通信和支付等数据上的连续性。

Mathew Ball特别列举了人们对元宇宙存在三种常见的误解,即被错误地描述成虚拟现实、电子游戏或者网络制作工具。事实上,这些只是元宇宙的一部分,或者相关的软件、设备罢了,并非元宇宙的全部内涵。

二、产生的背景

元宇宙的产生,既有技术发展的支持,也适应了新兴消费群体的需求变化。

(一)M世代

M世代(Metaverse Generation)指的是伴随着互联网和智能能手机一起成长的这一代人。他们大约出生于1995年到2010年之间,特点是几乎不缺乏物质,而存在更多的精神需求,乐于共享和创造。

M世代的亚文化圈有:二次元、国风国潮、游戏电竞、潮玩酷物、硬核科技、御宅族、cosplay、宠物、新舞音、新艺术、新竞技、街头野外等。

在元宇宙中的虚拟商品自然也吸引了M世代的目光。

(二)技术发展

元宇宙的兴起与网络、图形、人工智能等方面技术的日新月异息息相关,代表性的技术及产品有:5G通信、Wi-Fi 6、云计算、区块链、智能手机、可穿戴设备等。

元宇宙借用超大陆的地理概念,代指那些提供了元宇宙基本要素的平台,包括数字创造、数字资产、数字交易和数字消费。有代表性的超大陆有:软件系统中的iOS和安卓、图文信息中的微信、短视频中的抖音、游戏中的Roblox、跨硬件平台的鸿蒙操作系统、软件和数据之间统一平台的以太坊。

与以往的网络世界不同,元宇宙的大部分内容都是用户自己创作的。简便易用的制作工具降低了用户的创作门槛,也为元宇宙提供了丰富的数字内容。这也是抖音短视频吸引用户超过微信的重要原因。

三、需要注意的问题

“元宇宙”是一个正在发生并持续变化的全新事物,由此也带来了一系列的新问题,大致集中在以下三方面。

(一)哲学

“元宇宙”完全可以想象为一个由信息构成的网络。“元宇宙”的参与者有生物人、电子人、数字人、虚拟人、信息人,最终都演变为有机体和无机体,人工智能和生物基因技术的结合,形成所谓的“后人类”。这种“后人类社会”的形成过程,也可以看作是生命形态从“碳基生命”向“硅基生命”的过渡。

脑机接口,可以让数字化技术直接理解大脑的指令;外骨骼则直接增强人的体力。如果把人类和智能机械结合在一起,就可以兼备两者的优点,成为半机械人(Cyborg)。更进一步的,随着人工智能的飞速发展,未来则可能产生“硅芯片+人工智能+钢铁骨骼+橡胶皮肤”形式的硅基生命。

一旦生命形态发生了彻底的变化,无疑会出现伴随而来的深远的哲学问题。

(二)规则

如何在虚拟世界和现实世界之间形成良性的互动和发展,从理念、技术到文化层面进行互补和平衡,形成新的文明生态,是人类在元宇宙时代必须面临的挑战。

与现实世界一样,元宇宙也必须坚持正确的价值取向,维持和谐的秩序,避免网络暴力和犯罪。这就需要对于元宇宙的整体规则做出必要的设计,建立虚拟环境下的道德和法律规范。

(三)经济

元宇宙经济要素包括数字创造、数字资产、数字市场、数字货币、数字消费。元宇宙下的经济规则与现实世界差异很大,既没有实物的生产和运输,消费也不直接用现金,无法以许多传统经济学的理论进行分析。

传统经济学的基本假设有:资源具有稀缺性,经济个体都是利己的,经济个体都是理性的。而元宇宙的数字资产几乎可以无限复制,且成本极低。不仅是用户在创作商品,人工智能也同样可以,商品的价值则由用户的喜好决定。那么对于元宇宙而言,劳动决定价值、边际效益递减等经典理论均不再有效。

此外,科技创新也带来了意想不到的新问题。比如,区块链的分布式账本机制,打破了中心节点垄断信息的霸权,同时也使大型互联网公司在追逐商业利益的驱使下,形成了新的垄断。Roblox所发行的在内部消费的货币,已可以提现。这无疑给洗钱提供了便利,有突破金融监管的巨大风险。

如此一来,新经济理论的研究和经济管控的手段都需要随之有所发展。

小结

该书的内容有堆砌的嫌疑,只是一本迎合元宇宙的畅销书而已。不过,在元宇宙本身也处于众说纷纭,不断变化发展之下,通过书中已收集的一些材料,进行一番整理和分析,也可以得到关于元宇宙的一些端倪。所谓,择其善者而从之,其不善者而改之。总而言之,一个新事物的产生和发展一般不会一帆风顺。我们既要看到它在未来的趋势和潜力,也要谨慎应对可能存在的风险,尽可能发挥元宇宙的良性作用。

元宇宙(metaverse),即为虚拟世界,其中的Meta即为元素的意思,元宇宙概念是未来6种改变生活工作场景技术的集合,这6种技术分别为区块链(Blockchain)、交互技术(Interactivity)、电子游戏(Game)、人工智能(AI)、网络技术(Network)、物联网技术(IOT),因其英缩写的关系,元宇宙也被戏称为大蚂蚁(Big Ant)。其实微软早在10几年前就已经有过未来元素生活的探索尝试,但在当时的硬件条件下,这类尝试无法大规模推广,时间来到当下后,在元宇宙概念的背景下,未来人类可通过在各种虚拟的空间中完成各类实感的体验,整个世界将会打破物理隔阂,各国家、种族的人类可以自己创造、共享、参与到每个人的虚拟世界中,以自己独有的识别方式及个性化的形象,使用包括虚拟货币、混合现实增强、脑波感知等衍生技术,在世界互联网空间中以自己的方式创造自己的虚拟世界。

元宇宙就是概念宇宙。就是人们非常喜欢的各种时尚元素拼成的宇宙文化。

比如你喜欢的科技,它可以带给科元宇宙,就是让你看到宇宙星球那些震撼的色彩文化。

比如你喜欢的科幻,可以带给你星球宇宙的元宇宙,就是星球各自生命发出的元气宇宙,也就是我们肉眼根本都看不到的星星所产生生命灵魂的色彩。

元宇宙已经生活在我们的身边,我们只需要接受这些新文化的碰撞,形成艺术自然而然的浪漫。

比如你生活元宇宙,就是简简单单的一日三餐经过了元宇宙概念,那么你永远都会看到美食文化所形成的元气饱满的解释。

元宇宙也可以是数字概念形成的数元宇宙,这是我们经常会遇到的商元宇宙,因为各种元宇宙背景会让我们接触到一线思维形成的文艺色彩元。

就像我们原始的生活,原本就是黑白纯粹的现实陪伴方式,自从有了元宇宙形成靓丽多姿的介绍,我们就变成了拥有色彩斑斓底蕴宇宙元。

最简单的解释就是你可以在你手机里看到许多元宇宙形成的宇宙图片,这些动态图片可以让你感受到艺术氛围感,让你艺术分裂能力变成了精神元能力。

青春元宇宙更符合我们人类元宇宙方向,就是根据人元宇宙形成人类文明形象元。

经常接收到次元宇宙,就是比人类宇宙稍微弱一点的精气神,遭遇空间元裂变形成无与伦比的感知元效应。

动漫就是最好的例子,这些动漫人物都是根据人物形象而存在了元神,再把所有天空以及万物都形成时间元神给予生命灵魂。

那你就看到了元宇宙之内的元动漫,而动漫作为次元世界就真正拥有了元宇宙赐予的智慧。

元宇宙发展顺利了,是一座城市也直接变成元宇宙的元气房。

现在的元宇宙应该就是网络里面的空间,然后还需要满足一系列的要求,同时需要VR还有投影仪,需要用到3D技术。

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