名校系列：宇宙加速膨胀的秘密

你好，这里是百利留学声，我是为你带来100位诺奖得主传奇故事的Yoyo老师。宇宙无垠，在人们心中仿佛是永恒的象征。但你知道吗？璀璨的星空正在不断远离我们，甚至终有一天会永远消失？1000亿年以后，除了我们所在的银河系，所有星系都将消散，人们看到的宇宙将空无一物。 今天为你介绍的诺奖得主，就是研究宇宙奥秘的布莱恩·施密特。他2011年获得诺贝尔物理学奖，同时获奖的还有美国加州大学伯克利分校物理学系教授索尔·普密特，美国约翰-霍普金斯大学物理学与天文学系教授亚当·黎斯。他们的获奖原因是通过观测遥远的超新星发现了宇宙加速膨胀的秘密。 要知道，宇宙学研究最重要的发现是1929年美国天文学家埃德温·哈勃发现了宇宙的膨胀。此前，天体物理学家曾经普遍认为，引力会使宇宙的膨胀速度逐渐减缓。而三位获奖研究者借助了更遥远的超新星发现宇宙不仅在膨胀，而且是加速膨胀。这一研究成果对宇宙学的进一步发展意义重大。 他们为什么要选择超新星作为研究对象呢？那是因为超新星有两个特点：一是很亮，就算是很远的超新星也还是可以观测得到；二是超新星有很多种，有一种1a型的超新星，它们的光度基本是恒定的，可以说几乎是一样的。也就是说，它们爆炸的时候都是这么亮。要是找到这样的超新星，看到这样的超新星，就可以把它们当作研究天文学的人所说的 “标准烛光”。也就是说，它们的亮度都一样。这样，你就可以更容易地研究宇宙膨胀。 但这种超新星实际上很少。在一个星系里，超新星大约1000年才有一个。这一个还不一定是我们刚才所说的1a型，而可能是别的类型的。所以，研究者实际上观测了五万个星系。假如说一个星系平均1000年出现一个超新星，那可能一年内能看到五十个超新星爆发。然后，在这几十个爆发的超新星里筛选，才能找到1a型超新星。三位获奖者从1990年代开始积累数据，也只找到了几十个有用的超新星。 宇宙膨胀的速度并非如预期一样减缓或是停滞，相反正在加速。为了解释这个令人困惑的现象，天文学家导入了“暗能量”的概念。这种未知形式的能量可以抵抗重力并让宇宙加速膨胀。暗能量的质量跟压力是相反的。暗能量质量密度越大，它的负压力越大。假如汽车轮胎里是暗能量，你要抽出东西来，它里面的压力才会加大。 除非暗能量突然消失，否则宇宙将继续越来越快地膨胀下去，最终会走向消散。科学家们正在积极搜寻地球外的生命信号，然而这项任务在施密特描绘的未来宇宙中将变得不切实际。1000亿年后，如果人类还存在的话，将会更加孤独。到时，我们的银河系还会在，并且和一些附近的星系合并，但是其他所有我们今天能看到的宇宙天体都会离我们太远而无法观测到。也就是说，除了我们自身所在的星系，所有的星系都将消失。 如果你对天文学感兴趣，可以在MOOC平台上，搜索布莱恩·施密特教授的“天文学”公开课，从2014年开课到现在已经吸引了很多学生学习。当然，如果你想申请天文学有关的项目，也可以留言联系我们。明天的节目我会继续为你带来布莱恩·施密特的精彩故事，感谢你的聆听，我们明天见！