2024年7月9日星期二

宇宙里的第一抹顏色,大爆炸開始計起

宇宙里的第一抹顏色,大爆炸開始計起

2019/10/28 來源:家居好物

從年輕恆星的藍白色閃光到氫原子云的深紅色光暈,我們的宇宙五彩斑斕、光怪陸離。除了肉眼可見的色彩,還有X射線和伽馬射線,強大的射電脈衝以及宇宙背景輻射塗抹出的黯淡底色。

造物主的調色盤上有看不見的,古老的和新鮮的顏料。但在勾勒出宇宙的時候,落下的第一筆,沾染的顏色——是宇宙的第一種顏色。

宇宙始於138億年前的大爆炸。最早的時候,它無與倫比的密集和熾熱。我們通常將大爆炸形象地類比成從黑暗的海洋中綻放出的燦爛光芒,但這並不是準確的物理圖景。因為在大爆炸之前,並不存在一個所謂的黑暗空間來「裝載」大爆炸,是大爆炸造成的能量擴張演化出了空間,乃至時間。

起初,溫度是如此之高,以至於不存在光。在光子出現之前,宇宙必須冷卻一秒鐘的時間。大約10秒鐘後,宇宙才進入光子紀元。

質子和中子已經足夠冷卻,形成了氫和氦的原子核,且空間中充滿了原子核,電子和光子的等離子體。那時,宇宙的溫度約為10億開爾文。

即使有光,也沒有顏色。顏色的含義,就是指我們人類可以看到的東西,或者至少某種眼睛可以看到的東西。在光子時代,溫度太高,以至於光線無法穿透密集的等離子體。

直到原子核和電子冷卻到足以結合成原子的時候,顏色才會出現——宇宙花了380000年。

那時,可觀測宇宙是一團透明的雲,直徑8400萬光年,由氫和氦組成。大爆炸中形成的所有光子終於擺脫了束縛,可以自由地在空間中穿梭。

這就是現在的宇宙微波背景輻射,即從終於可以看到宇宙的那一刻起所發出的光子。數十億年以來,背景輻射冷卻到如今的溫度,比絕對零值高出不到3開爾文。

最開始的時候,宇宙要溫暖得多,大約3000開爾文。早期的宇宙充滿了明亮溫暖的光。早期宇宙的溫度幾乎是均勻的,具有被稱為黑體的波長分佈。

許多物體的顏色都來自於其材質,但是黑體的顏色僅取決於其溫度。約3000 K的黑體會發出明亮的橙白色光芒,類似於老舊時代60瓦燈泡的暖光。

人類無法精確感知各種微妙的顏色。我們感知的不僅取決於光的實際顏色,還取決於其亮度以及我們的眼睛對黑暗的適應。如果我們能回到那真·第一縷光照進現實的時期,我們可能會看到類似於燭火的橙色光芒。

在接下來的幾億年裏,隨著宇宙的不斷擴張和冷卻,微弱的橙色光芒將逐漸消失並轉紅。最終,宇宙褪為黑色。

大約4億年後,第一批恆星出現——燦爛的藍白色星星製造出新的光子。隨著恆星和星系的出現和演化,宇宙開始呈現出新的顏色。

在2002年,Karl Glazebrook和Ivan Baldry利用從恆星和星系中觀測到的所有光線,計算出了宇宙的平均顏色。淡棕褐色,類似於帶有奶油的咖啡。他們將這一顏色命名為宇宙拿鐵色。

即使如此,宇宙拿鐵也會逐漸變得冰涼。隨著大型藍色恆星的衰老和死亡,剩下的只有矮星的深紅色光芒。最終,在數萬億年之後,即使它們也會熄滅,宇宙陷入黑暗——用時間塗抹整幅畫作。

但就目前而言,造物主的畫筆仍在為我們點燃出絢爛的光影。坐在火爐旁,抬頭望向窗外深邃的夜空,輕輕啜飲奶油咖啡,知曉自己沐浴在宇宙的流光溢彩之中。此刻,我們凝結成名為《過去、現在和未來》的畫卷中色彩奪目的一幀。

WEDNESDAY, APR 17, 2024

宇宙里的第一抹顏色,大爆炸開始計起

2019/10/28 來源:家居好物

從年輕恆星的藍白色閃光到氫原子云的深紅色光暈,我們的宇宙五彩斑斕、光怪陸離。除了肉眼可見的色彩,還有X射線和伽馬射線,強大的射電脈衝以及宇宙背景輻射塗抹出的黯淡底色。

造物主的調色盤上有看不見的,古老的和新鮮的顏料。但在勾勒出宇宙的時候,落下的第一筆,沾染的顏色——是宇宙的第一種顏色。

宇宙始於138億年前的大爆炸。最早的時候,它無與倫比的密集和熾熱。我們通常將大爆炸形象地類比成從黑暗的海洋中綻放出的燦爛光芒,但這並不是準確的物理圖景。因為在大爆炸之前,並不存在一個所謂的黑暗空間來「裝載」大爆炸,是大爆炸造成的能量擴張演化出了空間,乃至時間。

起初,溫度是如此之高,以至於不存在光。在光子出現之前,宇宙必須冷卻一秒鐘的時間。大約10秒鐘後,宇宙才進入光子紀元。

質子和中子已經足夠冷卻,形成了氫和氦的原子核,且空間中充滿了原子核,電子和光子的等離子體。那時,宇宙的溫度約為10億開爾文。

即使有光,也沒有顏色。顏色的含義,就是指我們人類可以看到的東西,或者至少某種眼睛可以看到的東西。在光子時代,溫度太高,以至於光線無法穿透密集的等離子體。

直到原子核和電子冷卻到足以結合成原子的時候,顏色才會出現——宇宙花了380000年。

那時,可觀測宇宙是一團透明的雲,直徑8400萬光年,由氫和氦組成。大爆炸中形成的所有光子終於擺脫了束縛,可以自由地在空間中穿梭。

這就是現在的宇宙微波背景輻射,即從終於可以看到宇宙的那一刻起所發出的光子。數十億年以來,背景輻射冷卻到如今的溫度,比絕對零值高出不到3開爾文。

最開始的時候,宇宙要溫暖得多,大約3000開爾文。早期的宇宙充滿了明亮溫暖的光。早期宇宙的溫度幾乎是均勻的,具有被稱為黑體的波長分佈。

許多物體的顏色都來自於其材質,但是黑體的顏色僅取決於其溫度。約3000 K的黑體會發出明亮的橙白色光芒,類似於老舊時代60瓦燈泡的暖光。

人類無法精確感知各種微妙的顏色。我們感知的不僅取決於光的實際顏色,還取決於其亮度以及我們的眼睛對黑暗的適應。如果我們能回到那真·第一縷光照進現實的時期,我們可能會看到類似於燭火的橙色光芒。

在接下來的幾億年裏,隨著宇宙的不斷擴張和冷卻,微弱的橙色光芒將逐漸消失並轉紅。最終,宇宙褪為黑色。

大約4億年後,第一批恆星出現——燦爛的藍白色星星製造出新的光子。隨著恆星和星系的出現和演化,宇宙開始呈現出新的顏色。

在2002年,Karl Glazebrook和Ivan Baldry利用從恆星和星系中觀測到的所有光線,計算出了宇宙的平均顏色。淡棕褐色,類似於帶有奶油的咖啡。他們將這一顏色命名為宇宙拿鐵色。

即使如此,宇宙拿鐵也會逐漸變得冰涼。隨著大型藍色恆星的衰老和死亡,剩下的只有矮星的深紅色光芒。最終,在數萬億年之後,即使它們也會熄滅,宇宙陷入黑暗——用時間塗抹整幅畫作。

但就目前而言,造物主的畫筆仍在為我們點燃出絢爛的光影。坐在火爐旁,抬頭望向窗外深邃的夜空,輕輕啜飲奶油咖啡,知曉自己沐浴在宇宙的流光溢彩之中。此刻,我們凝結成名為《過去、現在和未來》的畫卷中色彩奪目的一幀。



原文網址:https://read01.com/4G027Mo.html

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