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天体测量与天体力学研究生论文

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天体测量与天体力学研究生论文

中国科学院紫金山天文台考研试题

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天体力学是观测天体的位置及运动情况来分析宇宙的力学环境。而天体测量则是研究测量方法、测量仪器本身。天体物理是用近代物理理论来分析天体宇宙。从研究形式上来看,天体测量就不用说了,天体力学的理论已经比较成熟了,而天体物理的课题还有很多属于理论物理前沿问题,因此大体上来看天体力学与天体测量更偏重于应用。但是这不是绝对的,天体物理也有做观测和应用的人,在实际科研团队中这两个专业渗透得很厉害,难以区分。打个不恰当的比方吧:更喜欢电动力学和量子场论就选择天体物理更喜欢理论力学就选择天体力学更喜欢研究探测手段就选择天体测量(往往天体力学和天体测量是归在同一个专业)

中国科学院国家授时中心是国务院1981年首批批准招收研究生的科研机构。截至2015年10月底,国家授时中心共有博士研究生指导教师16名,硕士研究生指导教师29名。国家授时中心博士培养点为“天体测量与天体力学”、“测试计量技术及仪器”、“通信与信息系统”3个专业,年招生规模约18名;硕士培养点为“天体测量与天体力学”、“测试计量技术及仪器”、“通信与信息系统”、“仪器仪表工程(工程硕士)”、“电子与通信工程”(工程硕士)5个专业,年招生规模约27名。国家授时中心设有2个中国科学院重点实验室及十余个先进的实验室、研究生网络中心、研究生办公室、研究生公寓及各种体育设施(篮球场、足球场、多功能活动室)为研究生的学习、科研、学术交流和体育锻炼提供了良好的条件。 截至2015年10月底,共招收研究生516名,毕业研究生370名(其中博士97名,硕士273名),在读研究生146名(其中博士74名,硕士72名)。研究生在读期间,有40多人次分别获得中国科学院院长奖及其他研究生冠名奖项。研究生在读期间,除享受中国科学院研究生院规定的奖学金外,还享受国家授时中心研究助理津贴及医疗、午餐等补贴。成绩优异者,可申报中国科学院院长奖及中国科学院各种研究生冠名奖项。研究生所发表的论文,按照刊物等级可获得300至20000元的奖励。

考研 选专业时,天体测量与天体力学 专业怎么样 是广大考研朋友们十分关心的问题,以下天体测量与天体力学 专业介绍 ,包含:天体测量与天体力学专业研究方向、培养目标、 就业方向 和 就业前景 等,希望对大家有所帮助。天体测量与天体力学是天文学一级学科下设的 二级 学科。本专业利用甚长基线干涉测量(VLBI)、全球定位系统(GPS)、卫星激光测距(SLR)等空间新技术 测定地球自转参数、板块运动和地壳形变并用于研究地球自转与地球各圈层的相互作用;用历史的和近代观测资料,研究地球自转变化的规律和机制、地球表层物理和几何的变化、运动以及其原因;研究天球参考架的建立和维持及天文常数系统;研究空间飞行器轨道理论以及空间技术在大地测量学和天文地球动力学中的应用;开展原子时尺度的维持和精度提高、时频测量与比对、同步、传递等应用研究。1. 天体测量与天体力学专业研究方向 该专业所包含的研究方向有: 01 航天器轨道力学 02 天文参考系 03 太阳系动力学 04 非线性动力系统的定性研究 05 银河系结构 06 行星形成与演化 07 深空探测及轨道测控 08 太阳系外行星探测、形成与动力学2. 天体测量与天体力学专业培养目标   1.具有扎实的数学、物理基础知识,较高的外语水平和熟练应用 计算机 的能力,具备一定的教学 经验 , 毕业 后能够适应在科研机构或高等院校从事科研和教学 工作 的需要。   2.硕士 研究生 要求掌握天文学的基础理论和基本观测事实,了解本专业某一前沿领域的发展方向和研究方法,具备一定的科研或应用能力。   3.博士研究生要求掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专业知识,对研究领域的现状、发展前景和存在问题有比较清晰的了解,能够独立地、创造性地开展科学研究工作。3. 天体测量与天体力学 专业就业 前景分析 主要到科研单位、国防部门、天文科普和学校等单位从事科研、教学和技术工作。 就业 分布最多的五省市 江苏 、 上海 、 北京 、 山东 、 辽宁 。

天体物理研究论文

(4)量子引力理论20世纪基础物理研究的巨大成就,当归功于相对论、量子论与引力论的建立。相对论、量子论和引力论都具有普适性,它们的普适性的一个重要体现分别表现在c、h和G这三个普适常数上。然而,三个理论是否真的具有普适性,还在于它们彼此间的相容性,广义相对论的建立证实了引力论与相对论的相容性。量子理论的发展证明,物质的各种运动形态都遵从量子化的要求,与此同时,一切相对论性场,如电磁场也应是量子化的。在场量子化研究的初期,曾出现了一系列的发散困难。在40年代末,量子化电磁场的发散困难初步通过重正化理论得以解决。发散困难的最根本解决是在60年代完成。弱电统一理论的建立,不仅解决了弱相互作用中的发散困难,而且在类似弱相互作用的框架之中,还可望在强相互作用领域解决相对论与量子论的相容性。最困难的一步就是引力论与量子论的相容,这一步骤的一个主要目标就是建立量子化的引力理论。量子引力理论的研究还起源于广义相对论的奇点问题。由彭罗塞提出,后经霍金和杰罗奇等人最终建立的奇点定理表明,在相当宽的物态条件下,引力场方程的解必定具有奇性。奇性的存在表明,广义相对论属于服从因果律的经典物理范畴,在奇点处,这一理论不再适用。有可能在考虑到引力场的量子性之后,奇性自然消失,这一猜测随后在霍金黑洞蒸发理论中得到了支持。迫使人们研究量子引力理论的第三个动机来源于大统一理论。弱电统一理论已经建成,弱电与强相互作用的大统一理论正是当前的热门课题,研究过程表明,必须同时考虑到它们与引力作用的统一,而这一统一的实质就是建立量子引力理论。经典物理学的理论框架是建立在因果律的基础上的,经典物理学依赖于物理定律和它相应的边界条件,然而当问题涉及到奇点,而这个奇点又不是数学或模型的缺陷由人为造成的时,奇点很难消除,又很难给出合理的边界条件,这就迫使人们必须重新考虑原有的理论。沿着膨胀和暴涨的宇宙反向历程,应用经典宇宙学所给出的框架,回溯宇宙在暴涨之前的状态,很自然地会得到宇宙的尺度将趋于零。这意味着,引力场的强度以及物质场的能量密度将趋于无限大,宇宙是从一个奇点演化而来的,而这个奇点并非由于模型的缺陷人为引起的。早在60年代,彭罗塞和霍金就曾利用整体微分几何证明过①,奇点不仅是高度对称的,而且是广义相对论的必然产物。这意味着,在广义相对论的理论框架之中,不可能找到解决奇点的方案,或者说,尽管广义相对论揭示了时空的引力弯曲,但它对于极高曲率的空间并不适用。量子论的鼻祖普朗克很早就主张,应在所有的自然力之间建立联系。1899年,他首先提出了“普朗克长度”这一普适的这一最小长度Lp,以后又陆续提出了“普朗克时间”tp、“普朗克温度”Tp与“普朗克质量”Mp,它们分别为Lp=(hG/c3)1/2=×10-33cm, tp=(hG/c5)1/2=×10-43s,Mp=(hc/G)1/2=×10-5g,Tp=(hc5/k2G)1/2=×1032K。由于h、c和G三个常量都是相对论不变量,以它们为基准的普朗克自然单位将是不变和唯一的,这一点具有深刻意义。审查上述量的大小不难看出,温度Tp极高,甚至比宇宙大爆炸时刻的温度还高,长度Lp、时间tp却极小,质量Mp也不很大,虽然这些值都是实验室条件下无法得到的,它们却使人们想到,在暴涨之前的宇宙这些是否是可以接近的尺度,因此,应该由一个量子化的广义相对论取代经典广义相对论。本世纪初,量子力学诞生之后,量子力学原理首先用于解释微小系统——原子结构方面的困难,确立了薛定谔方程,同时也得到了有关原子特征的一系列量子力学描述。本世纪60年代以来,当人们试图用量子力学解释巨大的体系——宇宙结构时,却发现它们之间有着惊人的相似①。首先,在具有电磁作用的质子与电子微小体系中,重要自由度r(t)在趋于零时,产生奇点的经典困难,而在具有引力作用的大物质体系中,重要自由度标度因子R(t)在趋于零时,也产生奇点的经典困难;微小电磁体系具有玻尔半径10-8cm的量子长度,而引力作用体系则具有普朗克长度10-33cm的量子长度;微小体系服从薛定谔方程的动力学规律,而引力体系则有惠勒-德维特方程。关于这两个体系间的相似与联系,近年来的研究又有了新的进展。本世纪60~70年代,德维特(DeWitt,.)、米斯纳(Misner,.)和惠勒等人在量子宇宙学方面做出了重要的基础性工作,他们建立了描述宇宙量子特征的惠勒-德维特方程,然而求解这个方程却面临边界条件的确立。因为最初宇宙究竟处于什么状态仍然不能确定。D、宇宙学的进展在物理学研究深入发展的同时,人们也在力求对时空大尺度上,即从整体上认识宇宙。宇宙的起源、结构和演化都是人们关心的课题。物理学与高科技的结合,创造了口径相当于25米的巨型光学望远望、空间X射线和红外线望远镜以及地域甚大的天线阵列射电望远镜,这不仅使人们观测宇宙的窗口从红外、可见光一直延伸到X射线和γ射线整个波段,还使观测宇宙的时空尺度伸展到了170亿光年。如今,在人类面前,已展现出一幅生动壮丽的宇宙画面。以现代高能粒子物理与广义相对论为基础建立起来的理论宇宙学,已能从理论上描述出从原始火球大爆炸,到星系形成和演化的整个过程。大爆炸模型已经由现代天文学的观测,如河外星系谱线红移、3K微波背景辐射以及氦丰度等得到了一定的证实。与此同时,在解决这一模型自身的问题,如视界问题、平坦性问题和磁单极问题等的过程中,与高能物理真空相变理论相结合,又发展成更为完善的暴胀宇宙模型。虽然具有暴胀机制的大爆炸模型为宇宙学的发展奠定了基础,然而随着量子引力理论的发展,有关量子宇宙学的一系列更深层次的问题,如宇宙时空拓扑结构、基本耦合常数的真空参数问题、宇宙常数的动力学解释等,又引起了更新一轮的激烈争论。这场理论研究的重要进展的源头,即把世人的目光从一般天体引向宇宙整体的就是哈勃定律的建立。1.哈勃定律与膨胀的宇宙研究表明,宇宙的年龄、演变及结局,在很大的程度上决定于它的膨胀速率。对宇宙膨胀的观测大体分成两个方面,这就是测定星系的运动速率与测定地球到星系的距离。前者关系到宇宙的形成模型及有关理论的发展,而后者则是估算天体亮度、质量和大小的重要依据,然而无论哪一种,都取决于哈勃常数的测量。哈勃常数已成为近代宇宙学中最重要的基本常数之一。20世纪初,几台口径1米的大型望远镜陆续建造成功,它们为河外星系的系统观测创造了条件。美国天文学家哈勃(Hubble,EdwinPowell1889~1953)在这种条件下,为现代天文学与宇宙学做出了重要的贡献。哈勃1910年毕业于芝加哥大学天文学系,后到英国牛津大学读书,在那里获得法律学硕士学位。1914年至1917年在耶基斯天文台攻读天文学博士学位。第一次世界大战期间,曾在法国服役,战后在威尔逊山天文台从事星系的观测研究。当时的威尔逊山天文台已建成100英寸的天文望远镜。利用这台望远镜,哈勃把观测的目标集中在他所称的“一片片的亮雾”之上,这就是星云。与哈勃同时代的一些天文学家也在对这些星云做了大量的观测工作,例如在里克天文台工作的美国天文学家柯蒂斯(Curtis,HeberDoust1872~1942)致力于河外星系的研究,他借助对新星的观测及利用星系角大小估算距离,认为所观测到的绝大部分星云都属于河外星系。热衷于星系观测与研究的还有美国天文学家沙普利(Shap-ley,Harlow1885~1972),他曾任美国哈佛大学天文台台长,1915~1920年间,曾用威尔逊山天文台100英寸望远镜研究旋涡星云,他利用勒维特(Leavitt,HenriettaSwan1868~1921)发现的造父变星作为量天尺,确定了这些星云的距离,认为它们大约距太阳5万光年左右,应该属于银河系,因此将银河系的尺度扩展到原有的3倍。沙普利还第一个提出,太阳系不处在银河系的中心,虽然他把太阳从银河系的中心地位赶了下来,却又把银河系放到了宇宙的中心之上。柯蒂斯的看法则不同,他认为宇宙中充满着大量的像银河系那样的恒星系统。1920年,在美国国家科学院,柯蒂斯与沙普利的两种不同观点正式交锋,虽然在这场论战中柯蒂斯占了上风,却并未有得出公认一致的结论,直到三年后,哈勃给出的观测事实,才使上述论战有了决定性的结果。1923年,威尔逊山天文台建成了米口径的天文望远镜,哈勃利用它在仙女座星云外缘找到一颗造父变星,根据其光变周期与光度之间的关系,他推断出该星的距离为15万秒差距(实际为80万秒差距),比沙普利的银河系要大得多。这表明,仙女座大星云是一个河外星系,从而结束了河外天体是否存在的辩论,使天文学家的研究领域迈出了银河系。与哈勃同时代的另一位天文学家斯里弗(Slipher,VestoMelvin 1875~1969)也对星云研究感兴趣。他对星系光谱做了大量的观测。1921年,他首先把多普勒-斐索效应用于仙女座大星云,发现所观测到的星系光谱波长大多比实验室观测到的要长,这表明,这些星云都在远离地球退行,其退行速度大大地高于恒星的视向速度。 1929年,在同行们研究成果的基础上,哈勃仅以24个已知距离星系的观测资料为依据,做出了速率-距离的关系图。图中显示速率与距离值成正比,即vr=H0r,vr为星系对银河系的视向速率,上式即为哈勃定律,式中的常数H0就是哈勃常数,由这一常数得到的宇宙年龄H0-1=×108年,该值恰与当时用散射方法观察到的地壳中古老岩石年龄×108年惊人地一致,哈勃的结果,很快地得到认同。哈勃的这一结果,不仅证明了整个宇宙处于膨胀之中,而且这种膨胀速度与距离r成正比,因而既是处处没有中心又是处处为中心的。为了扩展观测的范围,需要能观测到更为遥远星系团中的星系。由于工作量的骤增,哈勃开始与赫马逊(Huma-son,MiltonLaSalle1891~1972)合作。哈勃负责测量星系的亮度,赫马逊负责测量红移量。赫马逊并非科班出身,最初只是威尔逊山天文台的一位看门人,工作之便使他热爱上了天文学,在为别人假期代班的天文观测中,显示了他出众的才华和娴熟的观测技巧,不久即正式投入天文学研究。在哈勃去世后,他继续了哈勃的天文观测事业,1956年,他又与其他人合作,利用观测到的资料,改进了哈勃定律,因而与勒梅特和盖莫夫的大爆炸理论取得了一致。2.哈勃常数值修正的三次高潮从原理上看,似乎哈勃常数的测定是简单的,即只要测出星系距离与退行速率,即可由哈勃定律得到哈勃常数。然而在实际上并非如此,星系的速率可以直接从谱线红移获得,可是距离的测量却是既困难又复杂的。对于1000万光年以内附近星系的距离,天文学家们的测量结果都比较一致,这种测量以造父变星为量天尺进行。1908年,在哈佛天文台工作的勒维特在南非观测时发现,造父变星的亮度周期性变化,光变周期越长,平均亮度也越大。这一发现具有不寻常的意义,因为观察亮度变化的整个过程,就可以得到光变周期和视亮度,随后即可计算得到它的绝对亮度。再根据距离加大,视亮度递减的关系,即可由绝对亮度与视亮度之比,确定造父变星的距离。因此,把造父变星作为量天尺,利用三角视差法,逐步扩大测量范围,不仅可以量出银河系的大小,还能测量出各河外星系的大小和距离。在20年代,哈勃用造父变星证实了银河系以外还存在有其它星系以后,从30年代到50年代,哈勃与桑德奇(Sandage,Allen Rex 1926~)等人,又在附近星系中寻找更多的造父变星以确立更新的量天尺,为此做了大量的工作。他们成功地测量了十几个星系的距离,改进了确定哈勃常数的基础。最初的哈勃常数值为H0=550千米/秒/百万秒差距(以下单位略)。1936年,考虑到星际消光因素,哈勃常数被修定为H0=526。在最初,这一数值被认为是准确的,因为按H0-1得到的宇宙年龄恰好与当时的地质观测结果相一致。二战之后,利用造父变星为量天尺,使哈勃常数逐渐得到了修正。1952年,在威尔逊山帕洛马文天台工作的旅美德国天文学家巴德(Baade,Walter 1893~1960)掀起了哈勃常数修正的第一个高潮。这次高潮是由修改量天尺引起的。此时,帕洛马天文台5米口径天文望远镜建成并开始运转。巴德利用他的精确而系统的测量,不仅在仙女星座中找到了300个以上的造父变星,而且还发现恒星分为两种星族,每一星族都有自己的造父变星,它们只适用于附近星系,而原有哈勃定律所针对的则都是建立在第一星族基础上的造父变星。随着对造父变星周光曲线的修定,随着观测尺度的加大,必须更换原有哈勃常数测定中的量天尺。经巴德计算,遥远星系的距离比原来的估计值增加了一倍,哈勃常数将比原来减小一倍。1952年,巴德在罗马举行的第8届国际天文学大会上,宣布了他的结果,H0=260。哈勃常数修正的第二个高潮由哈勃的接班人桑德奇掀起。桑德奇是一位著名的实测天文学家,从1956年开始,他在帕洛马天文台对哈勃常数进行了系统的测量工作。在几年的时间内,他得到了600多个星系的数据,最大的红移量值达到Z=,所得到的哈勃常数值为H0=180。在此基础上,桑德奇又对哈勃常数做了进一步的修正,他们再度更换量天尺并把观测范围进一步加大,此时原有确定距离的方法已不再适用,因为当星系距离达到了几百万秒差距时,望远镜已无法区分星系中单个的星,必须寻找代替造父变星做为新距离标准的“指示体”。他们通过天体的绝对星等和视星等的关系,先确定指示体的距离,再由指示体确定星系距离。他们认为能作为距离指示体的有,造父变星、HⅡ区、球状星云、超新星和椭圆星系等。1961年,桑德奇在美国伯克利召开的国际天文学大会上宣布,总估各种测量结果,哈勃常数值应在75与113之间,最或然值为H=98±15,一般可取为100。这一结果表明,宇宙的尺度要比人们早期预期结果远大得多。进入70年代以来,哈勃常数的测定日益受到天文学家们的重视,对它的测量方法也更加系统,测量的精度也日益提高,因而形成了哈勃常数修正的第三次高潮。然而,这次修正高潮之后,局面却日益复杂化。哈勃常数的各次测量值越来越多地接近高低两个值上。桑德奇和他的合作者塔曼得到的值是50,而德克萨斯大学的德瓦科列尔(de Vaucouleurs)的结果却是100,两个值的测量方法都是以造父变星为起点,其后选用不同距离的指示体进行的,结果竟然相差一倍,不仅出现了哈勃常数纷争的局面,也使人们在实际运算中,出现了任意选择的局面,有人选取50,有人选取100,还有人选择平均值75,虽然这些值的选取都具有权威性,但是仍无法最后判定哪一个最准确。目前,对哈勃常数做出裁决为时尚早,但是,从其它方面得到的佐证中,仍然可以提出带有倾向性的意见。根据哈勃常数值,宇宙的哈勃年龄应为t0=×109年和t9=×109年。然而宇宙的年龄还有其它的估算方法。一种方法是测量矿石中放射性元素的含量,根据其半衰期加以估算。对各种放射性元素综合测量的结果,所给出的宇宙年龄是1×1010另一种较为有效的方法是测定球状星团的年龄。根据球状星团的赫罗图,得出它们的年龄在(10~20)×1010综合这些从不同角度得到的估算结果,宇宙的年龄不超过200亿年,这表明取小值哈勃常数更符合实际。由于哈勃常数已成为近代宇宙学中最重要也最基本的常数之一,近年来,对它的研究已成为十分活跃的课题。正式发表的有关哈勃常数的论文已有数百篇。1989年,著名天体物理学家范登堡(Van den Bergh)为天文学和天体物理评论杂志撰写了一篇权威性论文①,它综述了截止到80年代末所有关于哈勃常数的测量和研究结果,最后认为,哈勃常数的取值应为H0=67±8。3.多余天线温度的发现1963年初,在贝尔实验室工作的年青物理学家彭齐亚斯(Penzias,Arno Allan 1933~)和射电天文学家威尔逊(Wilson,Robert Woodrow 1936~)合作,测量银河系内高纬星系的银晕辐射。他们所使用的射电望远镜原是用于接收人造卫星“回声号”回波用的大喇叭口天线加辐射计制成。他们还采用了当时噪音最低的红宝石行波微波激射器,并利用液氦致冷的波导管作为参考噪音源,因为它能产生功率确定的噪音以作为噪音的基准,使噪音的功率可以用等效的温度表示。由于当时的手头正好有一台的红宝石行波微波激射器,他们就先在7cm波段上开始了天线的测试工作。彭齐亚斯和威尔逊的测量结果①表明,天线的等效温度约为±,天线自身的温度为±,其中大气贡献为±,天线自身欧姆损耗和背瓣响应的贡献约为1K,扣除这些因素,最后得到,天线存在有多余噪音,它的等效温度约为±1K。尽管他们采用了各种措施,把各种估计到的噪音来源尽量消除,这个多余噪音的等效温度值依然存在,它不仅稳定,而且均匀无偏振,在任何方向都能接收到。彭齐亚斯和威尔逊观测到天线多余噪音温度现象,带有一定的偶然性,因为实验并没有在理论的预言或指导下进行。然而可贵的是,他们重视观测的结果,忠实于原始资料,不但没有轻易放弃偶然观测到的现象,反而抓住它们一追到底。并想方设法挖掘观测事实背后的意义,这就使他们能不失时机地做出重大发现。在这一成功之中,更难能可贵的是贝尔实验室对实验工作的支持。这一当今最大的工业实验室,拥有数千名才华出众的科技工作者,他们在进行电话、电报技术发展与开发业务的同时,始终重视基础科学,特别是基础物理学的研究工作。它在世界通讯事业中起着中流砥柱的作用,在物理学的研究中,也取得了许多令世人瞩目的成果,例如,在天体物理学方面,1931年,贝尔实验室的电信工程师央斯基(Jansky,Kart Guthe 1905~1950)首先发现了来自银心的周期性噪音射电辐射,从此开创了射电天文学的新领域。这次彭齐亚斯与威尔逊的观测是贝尔实验室与国家射电天文观测台合作进行,贝尔实验室远见卓识地从人力、设备与资金上给予了大力支持,提供了当时世界一流的灵敏毫米波谱线射电望远镜、热电子辐射计、液氦致冷参照噪音源,为实验的成功起到了至关重要的作用。4.宇宙微波背景辐射的证实在与彭齐亚斯、威尔逊实验观测的同时,另一些人也在对同一目标搜寻着。他们是以迪克(Dicke,Robert Henry 1916~)为首的普林斯顿大学的一个研究小组,正在开展一项有关宇宙学的探索性研究。1941年,迪克从罗彻斯特大学获得博士学位。1946年前,他在普林斯顿大学物理系执教。迪克成名于他的一项重要成果——标量-张量场论的提出①。这一理论与爱因斯坦的引力理论并驾齐驱,也能成功地解释引力研究中的一些观测现象,以致在引力场研究中,谁是谁非还一时难见分晓。在60年代,随着宇宙学研究的兴起,迪克对伽莫夫的宇宙原始大爆炸理论产生了浓厚的兴趣。他曾设想,至今宇宙应残存有大爆炸的遗迹,例如宇宙早期炽热高密时期残留的某种辐射。他与他的合作者认为,这种辐射有可能是一种可观测到的射电波②。迪克建议罗尔(Roll,.)和威尔金森(Wilkinson,.)进行观测,还建议皮布尔斯(Peebles,.)对此进行理论分析。皮布尔斯等人在1965年3月所发表的论文中①明确指出,残存的辐射是一种可观测的微波辐射。叙述了极早期宇宙中重元素分解后,轻元素重新产生的图景。皮布尔斯后来在霍普金斯大学做过的一次学术报告中,也阐明了这个想法。1965年,彭齐亚斯在给麻省理工学院射电天文学家伯克(Burke,B.)的电话中,告之他们难以解释的多余天线噪音,伯克立即想起了在卡内基研究所工作的一个同事特纳(Turner,K.)曾提到过的皮布尔斯的那次演讲,就建议彭齐亚斯与迪克小组联系。就这样,实验上和理论上的两大发现由此汇合并推动事态迅速地发展起来。先是彭齐亚斯与迪克通了电话,随即迪克寄来一份皮布尔斯等人论文的预印本,接着迪克及其同事访问了彭齐亚斯和威尔逊的实验基地,他们在离普林斯顿大学只有几英里之遥的克劳福德山讨论了观测的结果之后,双方协议共同在《天体物理学》杂志上发表了两篇简报,一篇是迪克小组的理论文章《宇宙黑体辐射》②,另一篇是彭齐亚斯与威尔逊的实验报导《在4080MHz处天线多余温度的测量》③,虽然后一篇论文考虑到自己尚未在宇宙论方面做出什么工作,出于慎重,论文并未涉及背景辐射宇宙起源的理论,只是提到“所观察到的多余噪音温度的一种可能解释,由本期Dicke、Peebles、Roll和Wikinson所写的另一篇简讯中给出”,但是,两篇论文分别从理论与实验的不同角度表述的研究成果竟如此珠联璧合,不能不令人惊叹。两篇论文发表后,引起了极大的反响。人们意识到,如果能给出天线多余温度确实来自宇宙背景辐射的证明,这个成果对宇宙学的发展的影响将是不可估量的。根据理论分析,早期宇宙极热状态下的光辐射是处于热平衡状态下的,它应具有各向同性且热辐射能量密度分布遵守普朗克定律等特点。随着宇宙的热膨胀,宇宙逐渐冷却,残存的光辐射谱仍应保持普朗克分布。彭齐亚斯与威尔逊所检验到的辐射是否遵从这一分布,应是检验天线多余温度是否来源于宇宙背景辐射的一项重要标准。从1965年到70年代的中期的近十年时间里,不少研究小组相继完成了各种测试。迪克小组在波段上得到了±,夏克斯哈夫特和赫威尔在上测得±,彭齐亚斯和威尔逊在上测得±。然而3K黑体辐射的峰值应在附近,为取得附近的测量值,康奈尔大学的火箭小组和麻省理工学院的气球小组的高空观测结果是,在远红外区有相当于3K的黑体辐射。加州大学伯克利分校的伍迪小组用高空气球测出,在到波段,有的黑体辐射。至此,实验结果与理论已得到极好的符合,彭齐亚斯和威尔逊观测到的多余天线温度确实是宇宙微波背景辐射,这种辐射在宇宙各处的各向同性、无偏振、具有大约3K的黑体谱。这项成果对宇宙学的研究具有重大意义,为此,彭齐亚斯和威尔逊获得了1978年诺贝尔物理学奖。

佛罗里达理工大学天体生物学助理教授Manasvi Lingam与来自瑞士洛桑联邦理工学院和意大利罗马大学的研究人员一起, 最近完成了论文《在天体物理环境中检测星际泛生的可行性》,该论文已被《天文学杂志》接受发表。

该研究分析了行星如何被陨石轰击的过程,以及可能存在于这些陨石上的微生物如何从一个行星传播到另一个行星上带来生命。行星上的生命可能是由泛生论发起的,泛生论是一种有几千年 历史 的理论,即生活在太空尘埃、彗星和小行星中的微生物在这些物体与行星表面碰撞时被转移到行星上。

在他们的论文中,研究团队提出了一个复杂的数学模型,该模型考虑了微生物存活的时间、粒子分散的速度以及弹射物的速度,以评估探测星际泛生现象的前景。论文显示,只要含有微生物的喷射物速度大于恒星的相对速度,成对的含生命行星系统之间的相关性就可以作为星际泛生的有效诊断。

研究小组对各种天体物理环境的模型参数进行了实践性的估计,并得出结论:开放星团和球状星团(即紧密聚集的环境)似乎代表了评估星际泛生可行性的最佳目标。就像核反应堆中的连锁反应一样,行星上的生命可以通过一个带生命的物体撞击一个行星来启动,该行星上带微生物的物体随后被射入太空,然后在该地区的多个行星上传播。除了这种泛生机制外,科学家还认为生命也可以从非生命系统中创造出来,这个过程被称为 "非生物发生"。通过检查行星上的生物特征,研究团队进行了研究,表明泛生生物可以到达邻近的行星有多远和多有效。

研究显示,在某些环境中,泛生生物更有利,而在其他环境中,泛生生物则不那么有利。研究人员发现,区分两种假说(泛生论和生物起源)可以使用一个被称为对偶相关函数的数学量来进行。如果你有一个非零的函数,这将意味着泛生论是可行的,如果你有一个零的函数,这意味着生命是在相互独立的世界上创造的。

这篇论文不仅可能让人了解哪些星球受到生物体旅行的影响,而且还能更好地掌握地球上的生物体如何与我们太阳系中的其他生命体发生生物联系。例如,火星上的微生物有可能来自以某种方式涉及地球的泛生生物。如果我们在火星上探测到生命,我们将需要拿出良好的诊断工具,以了解这种生命是否真的是第二种起源,完全独立于地球上的生命,或者它是由地球上的生命播种的。有证据表明,早期的火星非常适宜居住,有流动的水,而且温度可能也比较高。原则上,生命可能首先起源于火星,然后消亡或转入地下,但随后这种生命可能传播到地球,在这种情况下,我们将有火星的祖先。

浅论天文 天文学历史 天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。远古时代,人们为了指示方向、确定时间和季节,而对太阳、月亮和星星进行观察,确定它们的位置、找出它们变化的规律,并据此编制历法。从这一点上来说,天文学是最古老的自然科学学科之一。 古时候,人们通过用肉眼观察太阳、月亮、星星来确定时间和方向,制定历法,指导农业生产,这是天体测量学最早的开端。早期天文学的内容就其本质来说就是天体测量学。从十六世纪中期哥白尼提出日心体系学说开始,天文学的发展进入了全新的阶段。此前包括天文学在内的自然科学,受到宗教神学的严重束缚。哥白尼的学说使天文学摆脱宗教的束缚,并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学,向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。 十八、十九世纪,经典天体力学达到了鼎盛时期。同时,由于分光学、光度学和照相术的广泛应用,天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和物理过程发展,诞生了天体物理学。 二十世纪现代物理学和技术高度发展,并在天文学观测研究中找到了广阔的用武之地,使天体物理学成为天文学中的主流学科,同时促使经典的天体力学和天体测量学也有了新的发展,人们对宇宙及宇宙中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度。 天文学就本质上说是一门观测科学。天文学上的一切发现和研究成果,离不开天文观测工具——望远镜及其后端接收设备。在十七世纪之前,人们尽管已制作了不少天文观测仪器,如中国的浑仪、简仪,但观测工作只能靠肉眼。1608年,荷兰人李波尔赛发明了望远镜,1609年伽里略制成第一架天文望远镜,并作出许多重要发现,从此天文学跨入了用望远镜时代。在此后人们对望远镜的性能不断加以改进,以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率。1932年美国人央斯基用他的旋转天线阵观测到了来自天体的射电波,开创了射电天文学。1937年诞生第一台抛物反射面射电望远镜。之后,随着射电望远镜在口径和接收波长、灵敏度等性能上的不断扩展、提高,射电天文观测技术为天文学的发展作出了重要的贡献。二十世纪后50年中,随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入,天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个波段,形成了多波段天文学,并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段,天文学发展到了一个全新的阶段。而在望远镜后端的接收设备方面,十九世纪中叶,照相、分光和光度技术广泛应用于天文观测,对于探索天体的运动、结构、化学组成和物理状态起了极大的推动作用,可以说天体物理学正是在这些技术得以应用后才逐步发展成为天文学的主流学科。 人类很早以前就想到太空畅游一番了。1903年人类在地球上开设了第一家月亮公园。花50美分就能登上一个雪茄状、带翼的车,然后车身剧烈摇晃,最后登上一个月亮模型。 同一年,莱特兄弟在空中哒哒作响地飞行了59秒,同时一位名为康斯坦丁·焦乌科夫斯基、自学成才的俄罗斯人发表了题为《利用反作用仪器进行太空探索》的文章。他在文内演算,一枚导弹要克服地球引力就必须以1.8万英里的时速飞行。他还建议建造一枚液体驱动的多级火箭。 50年代,有一个公认的基本思想是,哪个国家第一个成功地建立永久性宇宙空间站,它迟早就能控制整个地球。冯·布劳恩向美国人描述了洲际导弹、潜艇导弹、太空镜和可能的登月旅行。他曾设想建立一个经常载人的、并能发射核导弹的宇宙空间站。他说:“如果考虑到空间站在地球上所有有人居住的地区上空飞行,那么人们就能认识到,这种核战争技术会使卫星制造者在战争中处于绝对优势地位。 1961年,加加林成为进入太空的第一人。俄国人用他说明,在天上飞来飞去的并不是天使,也不是上帝。美国约翰·肯尼迪竞选的口号是“新边疆”。他解释说:“我们又一次生活在一个充满发现的时代。宇宙空间是我们无法估量的新边疆。”对肯尼迪来说,苏联人首先进入宇宙空间是“多年来美国经历的最惨痛的失败”。唯一的出路是以攻为守。1958年美国成立了国家航空航天局,并于同年发射了第一颗卫星“探险者”号。1962年约翰·格伦成为进入地球轨道的第一位美国人。 许多科学家本来就对危险的载人太空飞行表示怀疑,他们更愿意用飞行器来探测太阳系。 而美国人当时实现了突破:三名宇航员乘“阿波罗号”飞船绕月球飞行。在这种背景下,计划在1969年1月实现的两艘载人飞船的首次对接具有特殊的意义。 补充回答: 20世纪的80年代,苏联的第三代空间站“和平”号轨道站使其航天活动达到高峰,都让美国人感到眼热。“和平”号被誉为“人造天宫”,1986年2月20日发射上天,是迄今人类在近地空间能够长期运行的唯一载人空间轨道站。它与其相对接的“量子1号”、“量子2号”、“晶体”舱、“光谱”舱、“自然”舱等舱室形成一个重达140吨、工作容积400立方米的庞大空间轨道联合体。在这一“太空小工厂”相继考察的俄罗斯和外国宇航员有106名,进行的科考项目多达万个,重点项目600个。 在“和平”号进行的最吸引人的实验是延长人在太空的逗留时间。延长人在空间的逗留时间是人类飞出自己的摇篮地球、迈向火星等天体最为关键的一步,要解决这一难题需克服失重、宇宙辐射及人在太空所产生的心理障碍等。俄宇航员在这方面取得重大进展,其中宇航员波利亚科夫在“和平”号上创造了单次连续飞行438天的纪录,这不能不被视为20世纪航天史上的一项重要成果。在轨道站上进行了诸如培养鹌鹑、蝾螈和种植小麦等大量的生命科学实验。 如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站,国际空间站则属于第四代空间站了。国际空间站工程耗资600多亿美元,是人类迄今为止规模最大的载人航天工程。它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物,又是当前美俄合作的结果,从侧面折射出历史的一段进程。 国际空间站计划的实施分3个阶段进行。第一阶段是从1994年开始的准备阶段,现已完成。这期间,美俄主要进行了一系列联合载人航天活动。美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行,训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力;第二阶段从1998年11月开始:俄罗斯使用“质子-K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道。它还担负着一些军事实验任务,因此该舱只允许美国宇航员使用。实验舱的发射和对接的完成,将标志着第二阶段的结束,那时空间站已初具规模,可供3名宇航员长期居住;第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空。当这些舱室与空间站对接后,则标志着国际空间站装配最终完成,这时站上的宇航员可增至7人。 补充回答: 美、俄等15国联手建造国际空间站,预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来。不过,几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求。“路漫漫其休远兮,吾将上下而求索”,人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心。1998年11月,人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程,这似乎在告诉人类:照此下去,征服太空不是梦。

天津体改研究杂志

新体育、足球世界。

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1、《中国体育科技》(双月刊)

创刊于1959年,是由国家体育总局主管,国家体育总局体育科学研究所主办的体育运动科技刊物。 主要刊登有关各种运动项目的专题研究论文、国内外重大比赛专题研各运动项目技术及战术分析。该刊介绍体育科研成果、交流训练经验,沟通国内外科技信息。

2、《体育学研究》

1987年创刊,江苏省教育厅主管、南京体育学院主办的国内公开发行的体育类学术期刊。以介绍世界和中国体育科研成果动态,反映体育学研究的新成果、新理论、新技术、新经验,提供学术平台,作为一本体育方面的核心期刊,对于评审体育类高级职称具有很高的权威。

3、《体育文化导刊》

是我国中文体育类的核心期刊,由国家体育总局主管、国家体育总局体育文化发展中心主办。侧重从文化的视角观察、认知和介绍各种体育现象,重点反映我国以及国际体育发展中的重点难点热点问题。

4、《体育科学》

创刊于1981年,国家体育总局主管、中国体育科学学会主办。是用科学的方法来探求体育的本质和规律,是研究社会各种体育现象、发挥人体运动能力、并通过身体练习进行教育和提高健康水平等规律的综合性科学。用科学的方法来探求体育的本质和规律。

5、《体育与科学》(双月刊)

创刊于1978年,是由江苏省体育科学研究所主办的中文体育类核心期刊。坚持“百花齐放,百家争鸣”的方针,注重前沿性的开拓性研究成果的交流,是一本学术性、思想性并重的体育科技期刊。

天体物理学报

最近有说,美国发现的,新浪科技讯 北京时间12月6日消息,美国宇航局所属开普勒空间望远镜近日确认了首颗位于所谓“宜居带”中,并且围绕一颗和我们的太阳非常相似的恒星公转的系外行星。这颗最新确认的系外行星名为开普勒-22b(Kepler-22b),其直径约为地球的倍。不过科学家们目前尚不能确定其地表究竟是岩石质地的还是液态或是气态形式,然而不管如何,这项发现是朝向找到另一颗地球这一最终目标所迈出的坚实一步。天文学上所谓的“宜居带”(habitable zone)其实就是指一颗恒星周围的一定距离范围,在这一范围内水可以以液态形式存在,由于液态水被科学家们认为是生命生存所不可缺少的元素,因此如果一颗行星恰好落在这一范围内,那么它就被认为有更大的机会拥有生命或至少拥有生命可以生存的环境。开普勒空间望远镜最近已经找到超过1000颗系外行星候选目标,其中有10颗大致和地球大小相当,并且位于各自中央恒星周围的宜居带中。科学家们将需要进一步的后续观测来逐一确认这些被开普勒望远镜先期圈定的候选目标。道格拉斯·哈金斯(Douglas Hudgins)是华盛顿美国宇航局总部的开普勒项目科学家,他评价说:“这是我们寻找另一个地球的重要一步。”Kepler-22b距离我们约有600光年。尽管其直径比地球大上不少,但是它的轨道公转周期约为290天,和地球相差不大。并且它围绕运行的中央恒星和我们的太阳非常相似,也是一颗光谱型为G的黄矮星,只是质量稍小,温度也相应地低了一些。开普勒空间望远镜是美国宇航局发射的一台专用于寻找系外行星的轨道天文台,它拥有空前的超高灵敏度,能够察觉遥远恒星哪怕最细微的亮度变化。如果一颗恒星周围存在行星,当这颗行星经过恒星前方时,它将遮蔽一部分恒星发出的光,从而导致恒星出现轻微的亮度变化,称为“凌星”,而开普勒望远镜所探测的正是这一效应。它运行在地球轨道上,对天空中超过15万颗恒星进行仔细观察,确认它们有没有显示出这种亮度变化,如果发现有,为谨慎起见,它还需要至少3次重复观察才能最终做出确认或排除的决定。威廉姆·布鲁基(William Borucki)是宇航局加州埃姆斯研究中心科学家,也是开普勒望远镜项目的首席科学家,正是他领导了这一次发现Kepler-22b的工作。他说:“这一次幸运之神垂青了我们。我们第一次观察到这颗系外行星可能存在的凌星线索是在望远镜升空调试工作完成后仅仅3天的时候,而到了2010年假期的时候我们终于观察到3次重复显现的凌星现象,从而可以确定此项发现。”一旦开普勒望远镜锁定一个目标,科学家们还将调动地面上的大型望远镜以及宇航局在轨运行的斯皮策空间红外望远镜帮助进行确认。开普勒望远镜所观察的夜空是一小块固定的夜空区域,该天区位于天鹅座和天琴座附近区域,这片天区在地面只有在春季至初秋这段时间才能进行观察。从地面进行的辅助性观测将帮助科学家们最终确定他们的发现。截止2 011年2月份,科学家们共报告发现54颗位于宜居带的系外行星候选体,其中Kepler-22b是首颗得到确认的。有关此项发现的内容将在《天体物理学报》发表。12月5日至9日,开普勒小组正在加州埃姆斯研究中心举行科学会议,宣布他们新发现的1094颗系外行星候选体。自从上一批候选体于今年2月份发布之后,开普勒望远镜小组圈定的系外行星候选体数量又增长了大约89%,总数达到2326颗。其中大约207颗大小接近地球,680颗是所谓的“超级地球”(即比地球稍大),1181颗大致和海王星大小相当,203颗接近木星大小,另有55颗大小超过木星。这些发现主要基于开普勒望远镜在2009年5月至2010年9月之间进行的观测,其中小体积行星的发现数目大增。今年2月份以来,地球大小和“超级地球”类别的系外行星候选体数量增加了200颗以上,增长超过140%。这一成果暗示在银河系中大小相当于地球1~4倍的行星的存在可能相当普遍。目前我们知道其中有48颗候选体位于它们各自的宜居带中。这一数字相比2月份时的54颗有所下降,这是因为开普勒小组在2月份之后采用了更加严格的宜居带定义,其中引入了大气温室效应,这将导致宜居带的范围向外侧延伸。娜塔莉·巴塔哈(Natalie Batalha)是加州圣琼斯州立大学的科学家,同时也是开普勒项目科学组副组长,她说“地球大小系外行星数量的惊人增长告诉我们开普勒望远镜将要探测到的将是何种行星:它们不但大小和地球相仿,并且它们还可能是宜居的。”(晨风

宇宙中肯定会有和地球类似的星球,地球并不是唯一!

天文学家们在太阳系之外,发现了一些类地行星,而且它们的体型非常巨大,就把它们称为“超级地球”。

微波背景辐射20世纪科学史伟大的四大发现之一,它是宇宙诞生的第一缕光,可以让我们了解宇宙初期秘密,确定宇宙年龄,了解宇宙物质密度分布,宇宙演化等,称得上是古老宇宙的活化石,今天了解下

美国天体生物学杂志

在小说《三体》中,刘慈欣描述了叶文洁在寻找外星人的绝密项目中和三体人进行了联络,结果暴露地球位置,引发外星人进攻地球的故事。

实际上,在现实生活中,科学家们也的确尝试过与可能存在的外星人进行联系,甚至主动发出过许多信号。很多人发出过担忧,害怕科学家的这种尝试会引来外星人的入侵,《三体》也是表现出了这样的担忧。

即便如此,科学家们似乎并没有放弃过这样的尝试。看起来,他们似乎并不太在意这样的事。

早在19世纪初,奥地利天文学家Joseph Johann Von Littrow就曾经提出了联络外星人的方法。他认为,人类可以在撒哈拉沙漠这样空旷的地区像挖战壕一样挖成某种巨大的几何图案,然后在这里倒满煤油并在夜里点燃。如果外星人看到,一定会发现这种火的形状非常特殊,并意识到人类的存在。

他的这个设想并没有付诸行动,而且即使真的进行这样的尝试,也不可能有人看到。毕竟这样的火,即使在空间站上都看不见,更别提遥远的行星了。

即便如此,科学家们仍然没有停止联络外星人的尝试,甚至随着时间的发展,手段也越来越丰富。

1962年,苏联科学家首次利用电磁波进行了这样的尝试。他们向金星发射了无线电波,其信号是用摩尔斯代码代表的三个词语:俄语“和平”“列宁”以及用拉丁文字母写的西里尔语中的“苏联”。

据2018年发表于《国际天体生物学杂志》上的一篇论文介绍,人类在约60年前进行的这一次与外星人的联络,其实只是“顺带手”的事,当时苏联科学家们更多地是为了进行行星雷达的测试,并利用这次测试的结果指导未来对其他天体的观测。

不过,对于美国科学家们来说,他们就真的对联络外星人充满兴趣了。1974年,一个科学团队向太空中发射了无线电信号,试图与可能存在的外星人进行联系。这个团队中有两个人可谓是鼎鼎大名,一个是提出了著名的德雷克方程的美国天文学家弗兰克·德雷克,还有一个就是著名的科普作家卡尔·萨根,他们都对外星人充满了兴趣并做出过许多贡献。

不仅如此,发射这个信号的设备,同样是广为人知,那就是建成于1963年,并在前不久刚刚被宣布报废的阿雷西博射电望远镜。

1974年的时候,正值该望远镜刚刚完成了一次改造升级,于是该团队发射了这个信号进行庆祝,他们发送信号的方向是距离地球万光年的球状星团M13,而这个信号也被称为 阿雷西博信息 。阿雷西博信息的无线电信号强度是太阳的1000万倍,如果外星人在观测太阳系的无线电波,一定会注意到这个诡异的信号。

阿雷西博信息一共包含四张图像,都是用二进制代码编译的,分别是一个简单的小人、DNA的双螺旋结构、碳原子模型和望远镜的图像,他们相信自己已经用了最简洁的语言传达了最重要的信息。

不仅科学家进行过这样的尝试,甚至国外的食品公司也向外太空发无线电,把广告打到了外太空……

当然,科学家们不仅仅利用无线电波来联系外星人,甚至还携带了一些更加直接的信息。1977年,美国宇航局发射了两个著名的旅行者号探测器。在这两个探测器上,科学家们分别放置了一张黄金唱片,其中不仅包含了世界各国的音乐、不同语言的问候、地球自然环境的声音,甚至还带有地球和太阳系的图片——没有比这更直接的暴露了!

难道他们真的不担心《三体》里的事情真实上演吗?一旦高级文明发现地球的位置,后果恐怕不堪设想!

既然无数人都担忧过,认为科学家们疯狂地向宇宙中发送信号,可能会引起高级文明的注意和入侵,为何科学家们还敢于进行这样的尝试呢?

原因就在于,科学家们相信,虽然他们精心设计过,但这些巧妙的信号几乎不可能被外星人接收到。

就以阿雷西博信息为例,它的目标是万光年以外的M13。由于天体都是在运动的。当这个信号传递到这个位置时,M13早就运动到别的位置了。何况即使它不动,这个信号也要万年才能传递过去,有什么可担心的呢?

正如 搜寻地外文明计划(SETI)研究所的天文学家 Seth Shostak所说的那样:“在某种程度上来讲,这个信息的确非常强大,就像是(美国州际)I-5号州际公路上一个硕大无朋的广告牌,可惜是放在了野地里。”

同样的,在讨论旅行者2号探测器上人类的信息被外星人捕捉到的几率时,Sheri Wells-Jensen的回答也非常干脆:0。他是俄亥俄州鲍林格林州立大学的语言学家,对外星智慧生命颇有研究。他指出:“那不过是一次有点美丽、有点文艺、有点童真而又有点勇气的尝试,它的确用最好的方式完成了对人类最好的简介,可惜在真正的交流上没什么意义。”

目前来说,科学家们普遍认为这些信号被外星人收到的概率非常低,几乎为0。毕竟宇宙中绝大部分空间都是什么也没有的虚无,天体所占的空间非常小。因此,人类的信号必须恰好传到了某颗行星上,同时这颗行星上要孕育生命,而且还是智慧生命。这里面的每一个巧合都是极小概率的事件,算下来整体的可能性基本就是不存在的。

因此,科学家们看似大胆,但实际上也考虑过这个问题。这些向宇宙中发送信号的尝试,不过是一些专属于科学家们的“ 游戏 ”罢了。

看起来,如果宇宙中真的存在外星人,那么人类和他们之间的联系还充满了重重阻碍。不论是无线电还是唱片,看起来都不会非常有效。或许,我们需要面对面的相见,才能确认彼此的存在吧。

这只是美国一些科学家简单的预测而已,

撰文 | 张同杰(北京师范大学天文系)

责编 | 叶水送

前段时间,Business Insider杂志母公司Axel Springer的首席执行官Mathias Döpfner与特斯拉CEO埃隆·马斯克 (Elon Musk) 会面时,马斯克谈到了他的太空 探索 的宏伟计划: 在我们的地球文明被自己的、无可阻挡的先进技术毁灭之前移民火星,将地球文明延续至整个太阳系,以至于其他恒星系统,最终葬在火星上。

马斯克的计划也并非空穴来风和天马行空。过去的2020年三个火星探测器已经踏上飞往火星的征程, 即中国的“天问一号”、 阿联酋的“希望”号和美国NASA“毅力”号火星探测器。

“毅力号”火星探测任务的最重要任务就是寻找火星曾经存在生命的痕迹,相当于去火星对外星生命进行“考古”探测研究。

宇宙中的生命包含低级生命和高级生命。低级生命是最简单的生命形式,如微生物等,或者是有机分子,如氨基酸、糖和蛋白质等,它们是所有类型生命的物质基础。

20世纪60年代天文学四大发现包括星际有机分子。这个领域的研究已经发展成了一门学科,即天体生物学 (Astrobiology) 。“毅力”号主要任务就是在火星上研究天体生物学。

2020年,天体生物学家在金星大气层中发现了磷化氢 (PH3) ,它视为“生物标志”即可能存在着生命 (低级生命) 的迹象,文章在 Nature 上发表 [1] 。这是首次在地球以外发现了比有机分子更高一级的低级生命微生物的存在,但是有科学家在质疑这个结果的可靠性,因此还不能定论。

今年1月26日出版的新书《天外来客:地球以外智慧生命的第一个迹象》 (Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth) 书中重申加拿大天文学家Robert Weryk于2017年10月19日在夏威夷Haleakala天文台通过Pan-STARRS天文望远镜发现的天外来客 “奥陌陌” (Oumuamua) 可能是地外文明“光帆”的一部分 [2] 。

美国哈佛大学天文系主任亚伯拉罕·勒勃 (Abraham Loeb) 在《国际天体生物学杂志》发表系外行星存在地外文明的理论文章 [3] 。他是著名的天体物理学家,研究领域从宇宙学、黑洞和系外行星等,一直到地外文明,领域极其广泛。

2017年,勒勃在《天体物理杂志》发表文章指出,快速射电暴 (Fast Radio Burst,简称FRB) 就是外星人制造的用于驱动星际航行的光帆泄露的能量 [4] 。以至于2019年加拿大CHIME在《自然》 (Nature) 发表观测到重复快速射电暴后,被一些国外媒体如英国《卫报》报道称发现了外星人信号 (注:以上只是一种假说,更多的科学家认为快速射电暴源自两个中子星相互碰撞引起) 。

实际上,地外文明的信号搜寻和证认过程是极其复杂的,一旦由科学家发现可疑信号,还要经过其他不同科学家的相互印证才能够向全世界发布。

此次“毅力”号除了继续此前火星的任务,即探测当前火星生命存在的证据,如水和有机物等同时,更重要的使命是搜寻火星上曾经存在生命的证据。

2021年2月18日,“毅力”号预计在杰泽罗陨石坑 (Jezero crater) 登陆,有分析指出,它在登陆点发现远古微生物存在迹象的可能性很高。

大约几十亿年前,杰泽罗陨石坑曾经是一个大湖。火星上有很多陨石坑都可能是古湖泊,但是不是所有的陨石坑都有证据表明确实曾经是湖泊。杰泽罗陨石坑与众不同,它有一个流入河流和一个流出河流,这意味着它曾经存在水,因此杰泽罗陨石坑确实是古湖泊。

另外,在杰泽罗陨石坑内观测到了火星上最完整的三角洲沉淀物 (上面小图中蓝色部分) ,这是微生物最适合生存的地方,也是保存这些微生物的极佳地点。杰泽罗陨石坑在火星上是独一无二的,除此之外找不到如此独特完整的湖泊系统包含如此完整的三角洲地带和多样化的沉积矿物质。

因此,此次“毅力”号火星探测器探测地外生命 (低级) 存在的证据,这将大大推进了我们地球人类 探索 地外文明的步伐,不管它存在与否。

参考文献

[1]. Nature Astronomy, , arXiv:

[2]. The Astrophysical Journal Letters, 868:L1 (5pp), 2018 November 20.

[3]. International Journal of Astrobiology 17 (2): 116–126 (2018)

[4]. The Astrophysical Journal Letters, 837:L23 (5pp), 2017 March 10.

早期地球生命是紫色这一想法并不新鲜,最新研究负责人之一、马里兰大学医学院微生物学家施拉迪蒂亚·达萨玛和同事在2007年就提出了这一理论。

该理论认为:植物和进行光合作用的藻类利用叶绿素吸收太阳能,但它们不吸收绿光。这很奇怪,因为绿光富含能量。所以,可能的解释是,当利用叶绿素进行光合作用的生物进化时,已有其他东西先下手为强,在使用那部分光谱。

这个“其他东西”可能是一种简单生物,用我们称之为“视网膜”的色素分子捕获太阳能。视网膜色素对绿光的吸收能力最强,尽管它们在捕获太阳能方面不如叶绿素那么高效,但它们更简单。另一位团队成员、加州大学河滨分校博士后研究员爱德华·施韦特曼表示,今天,在细菌和古细菌身上,视网膜色素捕光仍普遍存在。从海洋到南极洲干谷,再到叶子表面,都可发现这些紫色生物。视网膜色素也存在于更复杂动物的视觉系统内。这表明,它们可能很早就在很多动物的共同祖先中进化。甚至有证据表明,紫色的“嗜盐生物”可能与地球上最早的生命有关。

研究人员认为,无论地球上第一批生命是否是紫色的,很显然,薰衣草色适合某些生物。这意味着外星生命可以使用相同的策略,外星生命可能是紫色的。如果外星生命使用视网膜色素来捕获能量,那么,天体生物学家只能通过寻找特定的光特征来找到它们。他们表示,天文学家已经发现了数千颗新的系外行星,且正在开发能看到行星表面生物信号的技术,目前已有办法从太空中探测绿色生命,科学家可能也需要开始寻找紫色生命了。

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