正文 第 4 章
大历史，小世界：从大爆炸到你（出书版） 作者:辛西娅·斯托克斯·布朗/译者:徐彬/ 于秀秀/刘晓婷
第 4 章
Dunbar, James Lu.(2014). The univers家，同时也是一位天主教神父，根据这一新发现，做出了符合逻辑的推论：假如宇宙随着时间推移，越来越膨胀，那么之前宇宙的体积就会相对小些。实际上，如果我们穿越时光隧道回到过去，最终会回到“奇点”，万事万物都压缩在这个奇点内。
这个想法太奇怪了，甚至包括哈勃在内的科学家都不愿意接受。他们不得不放弃对恒星的研究，转而去寻找最微小的粒子。俄国出生的美国科学家乔治·伽莫夫（Gee Gamov，1904—1968）想到，如果宇宙起源于一个奇点，那么最初宇宙的温度就会极高，任何原子都无法形成。那时它应该是一团气态糊状物，由在极高能量中运动的微小亚原子粒子组成。没有光线能够穿过这些糊状物。
如果宇宙一开始温度极高，那么就一定会随着自身的膨胀逐渐冷却下来。而且一定会有这样一个时刻，宇宙冷却到一定程度，亚原子粒子可以形成原子。伽莫夫和同事意识到，如果确有此事，就会突然爆发出一束光，那时，光开始能够穿越空间，不会与带电的亚原子粒子纠缠在一起。他们预测，空间中应该还有这些光的残留。
大约20年之后，物理学家开始探索如何寻找这束光的残留。难以置信的是，两位射电天文学家在1964年偶然间发现了它。
阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·w. 威尔逊（Robert w. wilson）在新泽西的霍姆德尔尝试使用一台大型微波天线，而这个微波天线此前是用于卫星通信的。二人想把所有的背景信号全部屏蔽掉，但是他们总能接收到从四面学和物理学中，给基本词和概念下个定义，简直难于上青天。之所以会这样，大概是因为没有比这些更基础的词和概念能够用来下定义了。科学家必须既要使用旧词，也要发明新词，并同时对新发明的词进行定义。
举几个例子来说：能量、物质、质量、光和时空。如今这些词的含义是什么？
“能量”（energy）和“物质”（matter）可追溯到2500年前的希腊哲学家。今天，“物质”是指“占据空间、具有质量的物理实体”。“能量”是指“施加力量的能力”，指能够移动和塑造物体的力。
能量和物质看似是不同的东西，但两者是可以相互转换的。在极热的条件下，比如核弹内部或恒星内部，物质可以转化成能量。阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）为此提出了著名的公式：E=mc2 ，其中E代表能量，m代表物质，c代表光速（光是宇宙中速度最快的东西）。由于光速这一数字很大，所以这个公式意味着一丁点儿物质就能够转化为非常多的能量。或者反过来说：形成一丁点儿物质需要耗费大量能量。
艾萨克·牛顿（Issa）在17世纪引入了“质量”这一术语。质量是衡量某物体内物质多少的量，现在是通过计算组成物质的原子内部的原子核中所含的质子和中子的数量得出。质量不是重量，重量是质量对引力的反应。比如说，在地球和月球上，你的质量是一样的，但重量则不相同，因为月球上的引力要比地球上的引力小很多。“质量”就是科学家用来描述世界的词汇之一。
用现代的眼光来看，光是一种能量。光非常神秘，光速是宇宙中最快的速度，真空中光速能达到每秒约300,000千米（即186,000英里/秒或6.7亿英里/小时）。光携带能量，却没有质量。光还可以被描述为带有粒子特性的波。这种粒子叫作光子，没有质量，也不带电。你也可以说，光子是没有质量的能量束。
在电磁辐射中，光是人眼可见的部分。（电磁力是一种基本力，是电场和磁场在空间运动时相互的作用。）电磁辐射以波的形式传播，波长从短到长依次为：伽马射线、X射线、紫外线、可见射线（光）、红外线、微波和无线电波。天文学家使用一系列的望远镜进行观测，每一种望远镜对应不同的波长。
“时空”一词来源于爱因斯坦的物理学。它意味着空间的三维与时间的一个维度不是相互独立的，而是形成一个连续体。物质和能量的存在能够弯曲空间，从而改变空间以及时间流。时间无法离开空间独立存在。
电磁辐射的波长
我们时刻都被电磁波包围着。只要有电荷加速，随时都能产生电磁波。根据波的频率，名称也不尽相同。这张图表显示了不同频率的波谱，从最慢（每秒几千周，即几千赫兹）到最快（每秒上百万兆周，即上百万兆赫兹）不等。
既然我们搞清楚了这些基本词语的含义，我们就可以继续讲故事了。
第一秒
第 4 章
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Dunbar, James Lu.(2014). The univers家，同时也是一位天主教神父，根据这一新发现，做出了符合逻辑的推论：假如宇宙随着时间推移，越来越膨胀，那么之前宇宙的体积就会相对小些。实际上，如果我们穿越时光隧道回到过去，最终会回到“奇点”，万事万物都压缩在这个奇点内。
这个想法太奇怪了，甚至包括哈勃在内的科学家都不愿意接受。他们不得不放弃对恒星的研究，转而去寻找最微小的粒子。俄国出生的美国科学家乔治·伽莫夫（Gee Gamov，1904—1968）想到，如果宇宙起源于一个奇点，那么最初宇宙的温度就会极高，任何原子都无法形成。那时它应该是一团气态糊状物，由在极高能量中运动的微小亚原子粒子组成。没有光线能够穿过这些糊状物。
如果宇宙一开始温度极高，那么就一定会随着自身的膨胀逐渐冷却下来。而且一定会有这样一个时刻，宇宙冷却到一定程度，亚原子粒子可以形成原子。伽莫夫和同事意识到，如果确有此事，就会突然爆发出一束光，那时，光开始能够穿越空间，不会与带电的亚原子粒子纠缠在一起。他们预测，空间中应该还有这些光的残留。
大约20年之后，物理学家开始探索如何寻找这束光的残留。难以置信的是，两位射电天文学家在1964年偶然间发现了它。
阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·w. 威尔逊（Robert w. wilson）在新泽西的霍姆德尔尝试使用一台大型微波天线，而这个微波天线此前是用于卫星通信的。二人想把所有的背景信号全部屏蔽掉，但是他们总能接收到从四面学和物理学中，给基本词和概念下个定义，简直难于上青天。之所以会这样，大概是因为没有比这些更基础的词和概念能够用来下定义了。科学家必须既要使用旧词，也要发明新词，并同时对新发明的词进行定义。
举几个例子来说：能量、物质、质量、光和时空。如今这些词的含义是什么？
“能量”（energy）和“物质”（matter）可追溯到2500年前的希腊哲学家。今天，“物质”是指“占据空间、具有质量的物理实体”。“能量”是指“施加力量的能力”，指能够移动和塑造物体的力。
能量和物质看似是不同的东西，但两者是可以相互转换的。在极热的条件下，比如核弹内部或恒星内部，物质可以转化成能量。阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）为此提出了著名的公式：E=mc2 ，其中E代表能量，m代表物质，c代表光速（光是宇宙中速度最快的东西）。由于光速这一数字很大，所以这个公式意味着一丁点儿物质就能够转化为非常多的能量。或者反过来说：形成一丁点儿物质需要耗费大量能量。
艾萨克·牛顿（Issa）在17世纪引入了“质量”这一术语。质量是衡量某物体内物质多少的量，现在是通过计算组成物质的原子内部的原子核中所含的质子和中子的数量得出。质量不是重量，重量是质量对引力的反应。比如说，在地球和月球上，你的质量是一样的，但重量则不相同，因为月球上的引力要比地球上的引力小很多。“质量”就是科学家用来描述世界的词汇之一。
用现代的眼光来看，光是一种能量。光非常神秘，光速是宇宙中最快的速度，真空中光速能达到每秒约300,000千米（即186,000英里/秒或6.7亿英里/小时）。光携带能量，却没有质量。光还可以被描述为带有粒子特性的波。这种粒子叫作光子，没有质量，也不带电。你也可以说，光子是没有质量的能量束。
在电磁辐射中，光是人眼可见的部分。（电磁力是一种基本力，是电场和磁场在空间运动时相互的作用。）电磁辐射以波的形式传播，波长从短到长依次为：伽马射线、X射线、紫外线、可见射线（光）、红外线、微波和无线电波。天文学家使用一系列的望远镜进行观测，每一种望远镜对应不同的波长。
“时空”一词来源于爱因斯坦的物理学。它意味着空间的三维与时间的一个维度不是相互独立的，而是形成一个连续体。物质和能量的存在能够弯曲空间，从而改变空间以及时间流。时间无法离开空间独立存在。
电磁辐射的波长
我们时刻都被电磁波包围着。只要有电荷加速，随时都能产生电磁波。根据波的频率，名称也不尽相同。这张图表显示了不同频率的波谱，从最慢（每秒几千周，即几千赫兹）到最快（每秒上百万兆周，即上百万兆赫兹）不等。
既然我们搞清楚了这些基本词语的含义，我们就可以继续讲故事了。
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