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2022-05-13 21:46:02   小虾米帐号:军事科技(tabc)   语音朗读  关注我  举报  来源:腾讯  浏览量(16)  助力网站发展
在前面的文章中,我们已经讲了从宇宙微波背景(CMB)的微小温度差异所能提取的信息。今天,我们继续来看这些斑点,顺便谈谈两个未能解释的谜团。但是,在此之前,我们需要稍微深入了解下一些数学知识。 让我们先看看下图这个奇怪的波形。当物理学家、数学家和电气工程师看到这种情况时,他们会询问该函数是否可以分解为正弦波和余弦波的组合。这种数学形式称为傅里叶级数分析,...
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在前面的文章中,我们已经讲了从宇宙微波背景(CMB)的微小温度差异所能提取的信息。今天,我们继续来看这些斑点,顺便谈谈两个未能解释的谜团。但是,在此之前,我们需要稍微深入了解下一些数学知识。

让我们先看看下图这个奇怪的波形。当物理学家、数学家和电气工程师看到这种情况时,他们会询问该函数是否可以分解为正弦波和余弦波的组合。这种数学形式称为傅里叶级数分析,当我们对其应用适当的技术时,我们会发现这个波形函数是许多纯正弦波的混合。

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在宇宙微波背景的研究中,这种类似的方法也可以用来告诉我们一些信息。相信大家都看过下图这种CMB图像,它是由普朗克卫星拍摄的,最终版本于2018年公布。在图中,红点温度比平均温度略高,而蓝点越冷,不过它们之间的变化小于0.01%。如果该图像令人困惑,可以将CMB图像视为高尔夫球的表面。高尔夫球基本上是一些球形,但它表面有许多小凹坑,使它变得轻微地凹凸不平。

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宇宙学家是如何描述CMB的呢?就像刚才我们所举的数学例子一样,他们做了类似的事情,但使用的是球谐函数。这些球谐函数类似于我们刚刚看到的正弦波,并且涉及一些称为勒让德多项式的复杂函数。请不要担心,我们不需要任何深奥的数学知识,会有许多图片帮助理解。

首先来看一下简单的情况,球谐函数最简单的方程是在南北极之间存在差异,如下图1所示,这相当于只波动一次的波函数。然后,我们就可以扩展更复杂的情况,南北极仍然是一冷一热,但中间又多了额外的两条冷热纹路,相当于波动两次的波函数。按照这个方式继续扩展,我们可以得到许多不同的球谐函数,具有各种波动模式。像傅里叶分析一样,当我们把许多合适的球谐函数叠加在一起的时候,我们就可以得到CMB的模式了。

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但是,当我们查看这些球谐函数的方向时,谜团就出现了。每个球谐函数都有一个轴,轴一般来说不难确定。想象一下橄榄球,它是一种扭曲的球体,它有一个方向比其他方向更长,轴沿着球最长的方向。所有这些球谐函数轴的方向都是随机的,不应该有首选方向。然而,当我们观察一些组成CMB的球谐函数的方向时,它们似乎在同一个方向,更奇怪的是还和太阳系的轴对齐。

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CMB大约是在137亿年前创建的,而太阳系仅在45亿年前创建,所以CMB不应该知道太阳系的存在。而两种方向的对齐又暗示着CMB和太阳系之间应该有某种联系,这令人难以置信。处于这种原因,天文学家称这种排列为邪恶轴。有些科学家认为这种奇怪的对齐可能只是偶然,也可能是数据分析技术巧妙地塑造了数据,这种对齐不太可能具有任何宇宙意义,因为它会否定很多我们对宇宙学的了解。不过,一些宇宙学家仍在研究数据,试图弄清楚邪恶轴的含义。

如果邪恶轴还不够诱人,那么CMB中还有一个迷人的特征尚未得到满意的解释,它就是宇宙冷点。宇宙微波背景的温度大约为2.7开尔文,那些热点与冷点上下相差仅18微开尔文,变化真的非常小。然而,有一个地方非常令人费解,它被称为宇宙冷点,这个地方的平均温度比正常温度低了70微开尔文,最冷的点甚至低了140微开尔文。

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那么,是什么导致宇宙冷点的出现呢?最简单的解释是宇宙恰好是这样创造的,这是一种可能性。但是,有人提出了其他解释,其中最吸引人的想法是,冷点是宇宙大爆炸后我们的宇宙与另一个宇宙[电商]宇宙微波背景的两个谜团,电气工程师,在此之前,数学知识,物理学家,这种情况,正弦波,cmb,分解为,让我们,9918,小虾米,语音听资讯,最新资讯,热门新闻,热门资讯,http://www.580-8.com碰撞留下的痕迹。另外,最被科学家认可的是,在CMB和我们之间存在巨大的超空洞,它是一个没有任何星系的区域。当CMB的光进入超空洞时,也就是相当于光在远离物质,根据广义相对论光会失去能量,此时温度看起来就比较低。

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现在,天文学家在宇宙冷点的方向寻找空洞。有些人认为这个空洞的[电商]宇宙微波背景的两个谜团,电气工程师,在此之前,数学知识,物理学家,这种情况,正弦波,cmb,分解为,让我们,9918,小虾米,语音听资讯,最新资讯,热门新闻,热门资讯,http://www.580-8.com直径将近20亿光年,并且至少位于30亿光年之外。其他研究提出了超空洞的不同距离和大小,还有研究则质疑它的存在,这个问题仍然未解决。

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来源:万象经验

编辑:荔枝果冻

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