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科学家解密地球之谜:如何知道地球真实年龄

 更新时间:2017-04-10 21:10

  大家应该都知道,地球已经诞生超过46亿年之久了,而人类文明只不过只有几千年,即使是人类的起源至今也不过只有几十万年,相比于地球的年龄来说只不过是沧海一粟。那么只有几千年文明甚至只有几百年现代文明的人类是如何知道地球拥有46亿年寿命的呢?

科学家解密地球之谜:如何知道地球真实年龄

  1956年科学家帕特森利用U-Pb同位素算出了地球的年龄为45.49亿年,这是人类首次测的地球年龄。后来人类为了继续确认地球的最终年龄,于是继续进行探索,最终确认地球的最终年龄是45.86亿年,这与科学家帕特森的答案非常接近。而且人类发现了距今已有42亿年加拿大的Acasta Gneiss岩和距今也有44亿年的一颗锆石的碎屑,这与证实了地球确实已经有超过40亿年的寿命了。

  后来科学家为了再次确认地球的年龄,利用钨182和铪182的衰变对地球的年龄进行计算,铪182的半衰期为九百万年,衰变之后变成铪182。目前地球上仅有少量的铪182,而正是这些少量铪182让科学家计算出地球的真正年龄是46亿年。根据科学家预算,地球上所有的钨182衰变成为铪182需要60亿年之久,而地球上还存在少量的铪182,说明地球的铪182还没有完全衰变,所以最终确认地球的年龄。

  庞大的小行星将掠过地球   据研究人员估计,这颗名为2012 LZ1的小行星直径在300米至700米之间,将以不到540万公里的距离飞越地球。

  太空观测网站Slooh的负责人鲍卢奇表示,这颗小行星体积庞大,但肉眼仍无法看到,天文迷可以利用网络实况转播观看它掠过地球的过程。

科学家解密地球之谜:如何知道地球真实年龄

  鲍卢奇表示,Slooh网站将自15日格林威治时间0时(北京时间15日8时)起,实时转播小行星飞越地球的过程,其采用的是加纳利群岛一座天文台拍摄的画面。

  美国国家航空暨太空总署(NASA)已建立档案,记录约9000个类似的近地星体,但天文学家一直在找寻新的小行星。即将飞越的这颗小行星直径超过152米,接近地球的距离在750万公里以内,大小和接近地球的程度都已达到“可能有害”的近地星体标准。

  澳洲国立大学天文学和天体物理学研究所天文学家麦诺特几天前才和同事发现这颗巨大的小行星。鲍卢奇表示,“偶尔会有小行星突然出现,就像这个一样,它真的相当大。”

  我们活在全息图里?

  全息投影近几年来越来越火,并且和VR技术结合运用在今天的各个领域。近期,有人提出一个观点:我们的宇宙可能由二维的全息图投影而来。

  宇宙是张全息图,所有信息存储在它的边界上。 这个想法听起来很荒诞,但2017年1月发表于《物理评论快报》的一项研究发现,宇宙学实验观测与“全息宇宙”的预言相符。

  这代表我们生活在二维全息图里吗?放心,我们已经出来了!

  几十年来,科学界一直有人半开玩笑地琢磨着这么一个想法:我们的宇宙是个巨大的全息图,或者曾经是、现在不是了。全息图里的物理定律只需要二维,而其间万物却以三维的形式向我们展现出来。(注:文中的二维、三维指的都是空间维数。)

  可想而知,这不是个容易证实的假说。不过有些物理学家发话了,说他们现在已经有了一些来自早期宇宙的观测数据,这些数据正好切合上面提到的全息宇宙的图像,匹配度与它们符合标准大爆炸模型的程度不相上下。简单地说,全息宇宙就是将全息原理运用到宇宙:宇宙可以由它的边界(视界),也就是二维的全息图完全描述。

  团队成员之一,加拿大安大略滑铁卢大学的 Niayesh Afshordi 说:“我们提出采用这个全息宇宙的方案。虽然它也是一个大爆炸模型,但和那个依靠引力和暴胀、被普遍接受的模型很不一样。”

  “这些模型都有明确的预测。随着我们完善数据,加深理论理解,预言也能够得到检验——这些都将在五年内完成。”

  澄清一下,研究者并不是说我们现在就生活在全息图里。他们说的是宇宙的极早期阶段,大爆炸之后的几十万年之内。那时候的世间万物都是从二维边界投射到三维中的。

  如果你对“宇宙是个全息图”的来龙去脉不甚了了,那就回到二十世纪九十年代吧,物理学家 Leonard Susskind 在当时普及了这样一个观点:从技术上讲,我们所理解的物理定律并不要求三维空间。

  那么,如果宇宙实际上只有二维,那它如何呈现出三维的姿态呢?

  1997年以来,支持这个观点的论文已经发表了一万多篇,所以它远不是我们感觉的那样无稽。

  现在,Afshordi 和他的团队发文称,他们研究了宇宙微波背景(大爆炸的“余晖”)中的涨落,从中发现了强有力的证据,能够支持早期宇宙的全息解释。

  团队另一成员,英国南安普顿大学的 Kostas Skenderis 说:“试想一下,我们的所见、所感、所闻,以及对时间的感觉,实际上都来源于一块扁平的二维场。”

  “这个想法和通常的全息图类似。一个二维表面包含着三维图像的编码,有点像信用卡的安全芯片里包含着大量信息。不过,这次编码的是整个宇宙。”

科学家解密地球之谜:如何知道地球真实年龄

  宇宙的全息起源,及其演化为我们所见宇宙的过程示意。

  尽管大爆炸标准模型看上去要合理得多,但物理学家之所以还要考虑全息原理,是因为标准模型中有些根本性的漏洞,这些漏洞将我们对物理定律的整体理解逼入绝境。

  根据大爆炸理论,在极早的阶段,宇宙曾以极快的速度膨胀,也就是所谓的暴胀。暴胀为今天宇宙中各种结构的形成“播下种子”。

  虽然大多数物理学家都认同宇宙暴胀,并且提出了各种各样的暴胀模型,但暴胀理论远非完善。实际上,我们在用现有的广义相对论和量子力学来解释大物体及其原子的行为时,并不能做到一以贯之。同样,这些基本的物理定律也没法解释,宇宙的各个成分该怎么裹成那个让人匪夷所思的小东西。

  暴胀理论基于爱因斯坦的广义相对论,但是在暴胀之初,宇宙只有亚原子尺度时,量子力学的效应同样不可忽略。可问题就在于,量子力学和广义相对论难以调和。

  Ryan F。 Mandelbaum 在 Gizmodo 网站撰文写道:“调和两个理论的[假说]之一——量子引力认为,如果舍弃一个空间维度,就可以在计算中甩掉引力,事情也就简单了。”

  这就是全息原理的基本想法。

  Afshordi 对 Mandelbaum 说:“宇宙的全息描述以低维体系为基础,并且符合我们从大爆炸理论中得到的全部结果。”

  为了检验用全息原理对大爆炸的发生及其后续的解释效果如何,研究团队构建了一个具有一维时间和二维空间的模型。

  根据真实的宇宙数据,包括那些从宇宙微波背景得到的观测结果(大爆炸发生几十万年后的热辐射),他们发现全息宇宙的预言与数据分析结果完全吻合。

  但其中有个问题:结果只在模型宇宙的宽度不超过10度时才完全吻合。

  研究者称,要证明早期宇宙确实是全息投影还为时过早。不过现实的观测数据支持全息宇宙,使得我们没有理由将这个方案排除出去。

  那么,这是否说明我们现在就可能生活在一张全息图中呢?Afshordi回答说,恐怕不能——他们的模型只适用于极早期的宇宙。至于万物如何从二维变到三维,这个问题现在谁也说不准。

  “要我说,我们并不活在全息图里,却可能是从全息图里出来的。” Afshordi 对Gizmodo 网站说,“[2017年]肯定是三维了。”

  他们的研究发表在《物理评论快报》(Phys。 Rev。 Lett。 118, 041301)上。

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