有科技小报资料吗?
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发布时间:2022-04-23 12:21
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时间:2023-05-22 19:33
宇宙是如何诞生并且演化到今天的?其未来又将走向何方?这个科学命题——或者说哲学命题,数千年来一直困扰着人类。
大约14年前,人们一度以为有了完美的答案:通过对于宇宙背景微波辐射的观测,天文学家最终验证了1929年爱德文哈勃(Edwin Hubble)的猜想,即宇宙诞生于大约137亿年前的大爆炸(Big Bang)。之后,随着宇宙的演化,银河系、太阳系、地球,乃至我们人类自身,都陆续登场。
2006年10月,正是凭借这一重要成就,美国科学家乔治斯穆特(George F Smoot)、约翰马瑟(John C Mather)分享了该年度的诺贝尔物理学奖。
但我们对宇宙的了解,显然也还刚刚开始。就在此一个月后,美国航空航天局(NASA)公布的最新研究结果表明:至少在90亿年前,一种被称为“暗能量”(dark energy)的神秘力量已经存在。
也就是说,在整个宇宙诞生后不到50亿年时,就开始受到暗能量影响。而此前,科学家普遍认为,在宇宙的早期,或许这种力量并不存在,因为那个时候主宰一切的还是我们熟悉的引力。
尽管这一结果仍不能确定地告诉我们宇宙的未来是怎样的,但显然,它为我们彻底理解宇宙的运行规律带来了新的曙光。相关的论文也将发表在2007年2月美国《天体物理学报》(The Astrophysical Journal)上。
这一研究小组的负责人、美国约翰霍普金斯大学(John Hopkins)教授阿德姆瑞斯(Adam Riess)在接受《财经》记者采访时表示:“我们距离真正了解暗能量仍然很远。但很显然,这是非常重要的一步,因为它给出了更多的‘线索’(clue)。”
宇宙为什么加速膨胀?
暗能量的发现过程极富戏剧性。
按照宇宙大爆炸理论,在大爆炸发生之后,随着时间的推移,宇宙的膨胀速度将因为物质之间的引力作用而逐渐减慢,就像缓慢踩了刹车的汽车一样。也就是说,距离地球相对遥远的星系,其膨胀速度应该比那些近的星系慢一些。
但1998年,美国加州大学伯克利分校(UC Berkeley)物理学教授、劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)高级科学家索尔皮尔姆特(Saul Perlmutter),以及澳大利亚国立大学布赖恩施密特(Brian Schmidt)分别领导的两个小组,通过观测发现,那些遥远的星系正在以越来越快的速度远离我们。
换句话说,宇宙是在加速膨胀,仿佛一辆不断踩油门的汽车,而不是像此前科学家所预测的那样处于减速膨胀状态。
这样一个完全出乎意料的观测结果,从根本上动摇了对宇宙的传统理解。那么到底是什么样的力量,在促使所有的星系或者其他物质加速远离呢?
科学家们将这种与引力相反的斥力来源,称为“暗能量”。但“暗能量”到底意味着什么?至今我们能够给出的,只是一个十分粗略的宇宙结构“金字塔图景”:
我们所熟悉的世界,即由普通的原子构成的一草一木、山河星月,仅占整个宇宙的4%,相当于金字塔顶的那一块。
下面的22%,则为暗物质。这种物质由仍然未知的粒子构成,它们不参与电磁作用,无法用肉眼看到。但其和普通物质一样,参与引力作用,因此仍可能探测到。
作为塔基的74%,则由最为神秘的暗能量构成。它无处不在,无时不在,由于我们对其性质知之甚少,所以科学家还不清楚如何在实验室中验证其存在。惟一的手段,仍然是通过天文观测这种间接手段来了解其奥秘。
对Ia类型超新星(supernova)的爆发进行观测,则是目前最主要观测手段。这种超新星是由双星系统中的白矮星(white dwarf)爆炸形成的,亮度几乎恒定。这样,通过测量其亮度,就可以知道其和地球之间的距离,进而了解其速度。
借助哈勃这样灵敏的天文仪器的帮助,我们至少可以观测到90亿光年之外,即了解宇宙在90亿年前的信息。
霍普金斯大学教授阿德姆瑞斯给我们展示的最新“暗能量”场景如下:
在大爆炸后的初期,宇宙经历了一个急速膨胀阶段。此后,由于暗物质以及物质之间的距离非常接近,在引力作用下,宇宙的膨胀速度开始减速。
然而,至少在90亿年前,宇宙中另外一种力量——表现为排斥力量的暗能量已经出现,并且开始逐步抵消引力作用。
随着宇宙的膨胀,不断增长的暗能量终于在大约50亿至60亿年前超越引力。此后,宇宙从减速膨胀,转变为加速膨胀状态,并且一直持续至今。
爱因斯坦的遗产
中国科学技术大学物理学教授李淼曾经半开玩笑地表示:“有多少暗能量专家,就有多少暗能量模型。”也许这种说法不无夸张之处,但暗能量在理论方面的混沌状况,从中也可见一斑。
其中,最具戏剧性的理论,则是复活爱因斯坦当年提出的“宇宙常数”(cosmological constant)。1917年,被认为是整个20世纪最伟大的科学家阿尔伯特爱因斯坦(Albert Einstein),为了建立一个稳态宇宙模型,最早提出了这个概念。不过,后来就连他本人也承认,“宇宙常数”只是一个错误的概念。
但暗能量的存在,则为宇宙常数提供了新的可能性。如果暗能量就是这个宇宙常数的话,那么它的力量强弱将只和宇宙的大小有关。随着宇宙的膨胀,其体积逐渐增大,因而暗能量也将逐渐增大。最终,它会达到一个临界点,使得宇宙从减速状态变成加速状态,并且一直加速下去。
中国科学院高能物理所研究员张新民在接受《财经》记者采访时指出,迄今为止的观测结果,包括瑞斯最新的结果在内,与爱因斯坦的宇宙常数理论“都很符合”。
但是,宇宙常数距离成为一种确定性的暗能量理论还差得很远。一些科学家半开玩笑地说,按照这种模型,宇宙将一成不变地加速膨胀下去,未免太“枯燥”(boring)了一些。
当然,最为致命的是,按照量子场论计算出来的宇宙常数,比天文观测获得的上限至少也要高出10的120次方倍。
一个最为诡异但不乏科学依据的解释,是“多宇宙论”。观测和理论或许都没有错,事实上,在我们生存的宇宙之外,还存在多到无法计数的其他的宇宙。科学家们可以想像到的宇宙数量不是以万或者亿来计算的,很可能多到10的1000次方个。
每个宇宙都有不同的宇宙常数,而我们恰恰生存在一个宇宙常数很小的宇宙中。仿佛冥冥之中有一个“上帝之手”,把一个适合智慧生命生存的宇宙呈现在我们面前。
但对于这种寄希望多宇宙存在的“人择原理”(anthropic principle),在天文学家和物理学家中间都存在很大的争议。中国科学院高能物理所研究员张新民对《财经》记者说,很多人认为这仅仅是一种猜想而已,还远远谈不上“原理”。
更为尖锐的批评,则认为这种解释与其说是一种科学理论,倒不如说更像一种宗教信仰。
为避免这种冲突,科学家们提出个各种暗能量理论,来代替宇宙常数模型。其中比较有代表性的包括精质(quintessence)模型、幽灵(phantom)模型等,张新民和中国科学技术大学物理学教授李淼也分别提出了精灵(quintom)和全息(holographic)模型。
宇宙的未来
如果这些替代的暗能量理论能够成立,它们所指向的将是截然不同的宇宙未来:
根据精质等动力学标量场(scalar field)模型,宇宙的未来将复杂得多;也许将继续加速膨胀下去,也许会减缓膨胀的速度,甚至走向收缩,导致宇宙最终以与大爆炸相反的“大坍缩”(big crunch)收场。
而根据幽灵模型,暗能量将不断增大,导致宇宙以越来越快的加速度膨胀。最终,宇宙将走向“大撕裂”(big rip)。
精灵模型则给出了一个“振荡的未来”。张新民对《财经》表示,根据他提出的这一理论,整个宇宙将在加速膨胀和减速膨胀之间反复演绎,“大坍缩”和“大撕裂”这两种极端的情况都不会出现。
最大的困难,在于迄今为止,我们能够研究暗能量的手段仍然十分有限。目前,最主流的仍然是借助超新星的观测。但有些人担心,特别是在宇宙早期,可能超新星的亮度也不是恒定的,它也有自己的演化过程。
即使这种担心可以排除,鉴于这些超新星距离地球非常非常遥远,观测它们的难度,在瑞斯看来就像在两个月球的距离之外观测一个60瓦的灯泡。即使哈勃望远镜具有非常高的敏感度,也存在难以消除的系统误差。
通过对大尺度宇宙结构(比如星系团等)的研究,或许能为暗能量提供新的线索。一旦暗能量存在的话,星系团的形成过程可能要更慢一些,因为引力需要先克服这种斥力。
目前,一个空间探测计划斯隆数字巡天(SDSS)已经完成了第一阶段为期五年的运行,一旦全部完成之后,这一足以覆盖四分之一的天空的精细光学成像设备,无疑将披露更多的细节。
据悉,目前中国科学家也正在试图利用北京附近新上马的LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱望远镜)来观测超新星,从而探索在中国首次进行暗能量实验研究的可能性。而利用伽马暴(超大质量星体爆发而形成的宇宙高能辐射),也许将为进一步研究更早期的暗能量提供间接手段。
北京师范大学物理学教授朱宗宏在接受《财经》记者采访时指出,目前对于伽马暴天文学的探索还处在初级阶段,有点类似于1998年暗能量刚被发现时的超新星天文学,但其某些性质,从长期来看仍然有可能用来研究暗能量。
那么,是否有可能利用实验室来直接研究暗能量呢?一些人已经宣称,可以利用纳米技术来实现这一目标。瑞斯在接受《财经》采访时表示,一些科学家也希望利用短距离(short-range)的引力实验,发现暗能量的线索。
美国加州理工学院(CIT)的物理学家西恩卡罗尔(Sean Carroll)也对《财经》记者强调,要找到一个更具确定性的模型,不仅需要天文学上的数据,可能更需要来自粒子物理学的证据。尤其是2007年即将在欧洲投入运行的大型强子对撞机(LHC),或许“我们可以期待”。
不过,由于对暗能量的性质、包括与其他物质的反应机理还不清楚,很多科学家认为,短期之内还无法对实验室内的工作寄予太大希望;更为现实的渠道,或许仍来自天文观测。
如果不出意外,普朗克(PLANCK)探测器将于2007年一季度正式升空,它将对天空进行更加精密的探测。在接受《财经》记者采访时,皮尔姆特也表示,由它所在的实验室负责设计的超新星加速探测器(SNAP),按照计划将于2013年或者2014年升空。
“在未来五到十年中,我们对于暗能量的性质或许将有更加清晰的了解。”英国诺丁汉大学物理与天文学院教授克里斯托弗康瑟利斯(Christopher Conselice)对《财经》记者说。
几乎没有人否认,暗能量对于整个宇宙学乃至物理学而言,都不啻是一场*。1979年诺贝尔物理学奖得主斯蒂芬温伯格(Steven Weinberg)曾明确表示,“如果不解决暗能量这个‘路障’,我们就无法全面理解基础物理学。”著名华裔物理学家、1957年诺贝尔物理
参考资料:http://tech.qq.com/science.htm
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时间:2023-05-22 19:33
神舟一号:横空出世
1999年11月20日6时30分,中国第一艘不载人的试验飞船——神舟一号,从酒泉卫星发射中心发射升空。经过21小时的飞行,在完成预定的科学试验后,在内蒙古中部地区成功着陆,中国人成功实现了天地往返的重大突破!
神舟一号飞船座舱内放置有一个高1.70米左右、身着航天服的男性模拟人。这个模拟人是一个感应器,用于收集返回舱在太空中的温度、湿度、氧气等各种试验数据。
1992年,载人航天工程列入国家计划。在全国各有关部门和科技人员的大力协同下,航天科技人员仅用7年的时间就攻克了载人航天的三大技术难题,即研制成功了可靠性很高的大推力火箭,掌握了载人飞船的安全返回技术,建造了载人太空飞行良好的生命保障系统。
“我们的飞船比美、苏的晚40年才发射,但飞船技术水平要和他们现在的相当,要体现技术进步,不能照抄,要迎头赶上。”王永志说。
短短七八年的时间,中国航天人走完了发达国家三四十年所走过的路。
中国第一艘神舟号无人飞船的发射升空,揭开了中国载人航天技术发展新的一页。
神舟二号:全新亮相
神舟二号虽是第二艘无人飞船,但却是中国第一艘正样飞船,也可以说是载人飞船的“最完整版本”,各种技术状态与载人时基本一样。
飞船在轨飞行7天后返回地面。飞船上进行了微重力环境下的空间生命科学、空间材料、空间天文和物理等领域的实验,各种仪器设备性能稳定,工作正常,取得了大量数据,飞船技术状态与载人飞船基本一致。
美国一家报纸发表评论说,随着2001年1月10日,中国成功发射神舟二号飞船,“中国古老的飞天梦想将不仅仅是传说,中国航天员离上天的日子更近了。”
神舟三号、四号:百折不挠
神舟三号飞船在产品进场的第4天,出现了飞船穿舱插座信号有一个点不导通的问题。决策者们毅然决定:进度服从质量,推迟发射!
当飞船船舱内3000多个接点个个导通之后,2002年3月25日,神舟三号飞船发射升空。
试验结果表明:飞船搭载了人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人,能够定量模拟航天员呼吸和血液循环的重要生理活动参数。轨道舱在太空留轨运行180多天,工作正常,预定试验目标全部达到,试验获得*成功!
9个月后的12月30日,神舟四号飞船在低温严寒条件下发射成功。
前所未有的持续低温天气:-28℃,比发射《大纲》规定的最低发射温度-20℃足足低了8℃!1986年1月28日,美国“挑战者”号航天飞机失事,就是由于一个O形橡胶密封圈因低温变形失效而导致的!
经过充分的试验数据论证和气象会商,专家们优选了一个较好的窗口,并调整了发射程序。低温严寒下,参试人员用149件保暖物品,严严实实地将火箭关键部位包裹起来,同时不断地吹送热风,直到临近发射前15分钟,才把这些保暖物品撤下来。
2003年1月5日,飞船安全返回并完成所有预定试验内容,突破了我国低温发射的历史纪录!
神舟三号、四号在全载人状态下连续发射成功,预示着中国人“摘星揽月”已为期不远。
神舟五号:神州圆梦
作者: 中国第一航母 2006-10-12 16:22 回复此发言
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2 从神舟一号到神舟六号
历史将铭记那一刻:2003年10月15日9时,中国成功发射第一艘载人飞船神舟五号!
21个小时23分钟的太空行程,标志着中国已成为世界上继前苏联/俄罗斯和美国之后第三个能够独立开展载人航天活动的国家。
这一刻,距中国第一艘试验飞船发射3年零329天,距中国载人航天工程立项仅11年零25天。
在发射载人飞船之前,前苏联进行了5次不载人的飞船升空试验,美国进行了8次不载人的飞船发射试验。中国的神舟号飞船在进行了4次飞行试验后,就成功地把人送上了太空。神舟五号飞船的成功发射和着陆,标志着中国载人航天工程取得了历史性的突破。
不过,在神舟五号飞船进场前进行最后一轮地面试验时却发现,返回舱坐椅缓冲机构不能完全满足缓冲发动机的备份的要求。……70天以后,科技人员攻克了这一按正常速度需半年才能解决的问题。
“我们用了10年时间,完成了一个伟大的历史任务,这是中国航天史上一个重要的里程碑,也是中国为和平利用空间做出的重大贡献。” 原国家航天局*栾恩杰说。(新华社记者 黄明)
神舟六号:再进一步
据神舟六号飞船系统总设计师张柏楠介绍,神舟六号构型与神舟五号相同,由返回舱、轨道舱和推进舱3个舱段构成。由于这次飞行没有交会对接任务,飞船取消了附加段。
按照神舟六号飞船在太空中飞行状态,3个舱段由前到后的安装次序是:轨道舱、返回舱和推进舱。
轨道舱呈圆桶形状,是航天员工作、生活和休息的地方。轨道舱调整了舱内布局设计以便安装应用系统设备及航天员食品和饮用水装置。轨道舱的后端底部设有舱门,航天员通过这个舱门可以进入返回舱。轨道舱外部两侧装有两个像鸟儿翅膀一样的太阳电池翼,轨道舱所需要的电能就是由这两个电池翼提供的。
返回舱是载人飞船唯一返回地球的舱段,飞船起飞、上升到入轨及返回着陆时,航天员都在返回舱内。神舟六号的返回舱形状像钟,其舱门与轨道舱相连,航天员通过这个舱门,可以进入轨道舱。返回舱是飞船的指挥控制中心,舱内安装了航天员的座椅。飞船在起飞、上升和返回地面时,航天员躺在座椅上的。返回舱内还安装了飞行中需要航天员监视和操作的仪器设备,航天员通过这些仪表可以随时判断、了解飞船的工作情况,还可以在必要时人工干预飞船的系统和设备的工作。
推进舱形状也是圆柱形的,舱内安装推进系统发动机和推进剂,其使命是为飞船提供姿态高速和进行轨道维持所需的动力,飞船电源、环境控制和通信等系统的一部分设备也安装在这里。推进舱外部两侧也安装了两个太阳电池翼,为飞船提供所需的电能。
神舟六号飞船的轨道舱和返回舱都是密封的舱段,舱内与外界完全隔绝,内部安装的环境和生命保障系统,将为航天员提供一个与地球环境一样的舒适生活环境。另外,还安装了供着陆用的主、备两具降落伞。返回舱侧壁上开设了两个圆形窗口,一个用于航天员观察窗外的情景,另一个供航天员操作光学瞄准镜观察地面驾驶飞船。(新华社记者黄明、田兆运)
打造更舒适的生活空间——神舟六号内部环境详解
新华社北京10月11日电(记者李宣良、白瑞雪)“神舟五号飞行中,环境控制与生命保障系统只能算是进行了试验,这一次神舟六号任务才是环控生保系统的真正使用。”神舟六号飞船环控生保分系统原主任设计师傅岚在接受新华社记者采访时说,“我们的任务,就是竭力为航天员打造更舒适的生活空间。”
人类要想脱离地球探索外层空间,必须设法创造一个人类可以在太空生存的小环境。太空舱内的环境控制与生命保障系统,不但是载人航天器上最具载人特色的一个重要系统,而且直接关系到航天员的身体健康、工作效率和生命安全。
“舱内的空气比地面还好”
当杨利伟乘坐神舟五号飞船从太空返回时,他说:“舱内的空气比地面还好。”
傅岚说,神舟六号和神舟五号采用了同样的供气体调压系统,氧气、氮气由高压钢瓶携带上飞船,通过控制阀进行释放,使得舱内气体成分大致和地面一致。
神舟六号飞船共带了50公斤左右的氧气,不仅可以满足两名航天员多天的需要,还可用于应急状态时使用。由于高压钢瓶装载高压的大气,需要承受210个大气压的压力,所以研制难度较大,一只钢瓶的造价大约为5万元人民币。傅岚说,万一飞船在返回时落在海上,在返回舱内还有一套应急系统可以产生供航天员使用24小时的氧气,并吸收二氧化碳,确保航天员不会缺氧。
在保持空气中充足氧气的同时,飞船内部还采用了先进的通风净化系统,可以将空气中各种灰尘杂质及时清除,使空气质量始终保持在优良等级以上。
温度17到25摄氏度,相对湿度30%到70%
参考资料:别人
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时间:2023-05-22 19:34
科技小报太空影院 太空影院 ( Digistar 3 )是我国第一家采用视频拼接、图像处理、观众互动、电脑集成等技术综合而成的多媒体球幕影院。 Digistar 3 系统共有 6台视频投影仪,照明功率达到了4 800 瓦。机器人下棋 特制的光电传感棋盘将游客与机器人的下棋过程忠实地记录下来,并把信号传递到计算机大脑中。计算机根据专家系统分析,做出下一子的位置,并由机械臂执行动作。
蒋文妍 四三班 相对论剧场 引力来源于弯曲。正是太阳或曰其质量,引起或迫使其周围的空间发生。正是"空间弯曲"影响着行星和光的运动。使它们不是按照牛顿力学所描述的方式,而是不得不按照现在实际存在的方式,沿着这一弯曲时空中所可能的"最短"的路线而运动;
参考资料:别人