第11章 宇宙学

栾天翔的大学生活，从一开始就变的很忙碌。能进这所大学的学生都是各地方的尖子生，不光是栾天翔在努力学习，其它的学生也都在发奋苦读。

  学校的学习气氛相当的浓厚，这并不是学校安排的，都是学生自发的。

  学校的图书馆里虽然面积很大，但依然是一座难求。每天都是管理人员催学生：“到时间了，大家回去休息吧，不要累坏了。”

  而栾天翔不一样，他需要在晚上听专家老师的单独授课。这让寝室的三个伙伴也是甚是羡慕。

  他们在白天吃饭的时候能与栾天翔见个面，晚饭后基本就看不到，等栾天翔回来，大家都休息了。所以见上一面聊聊天都很难。

  他们几个小伙伴中陆阳比较开朗一些，他有机会就问栾天翔：“咋样哥们，那几个老先生每天都给你讲什么呀，有机会的话也给我们几个传授一下。”

  栾天翔回复：“也没讲什么，就是基础课的延伸，还有数学和物理方面的应用，王小平教授还讲一些天文知识。他们都在自己的专业上很牛的，像张显达教授那数学题都不用验算，脑子里直接就能计算出答案。李教授也是物理知识老丰富了……。”年轻人在一起无话不谈，并且聊的还特别开心。

  这天王小平教授给栾天翔上课，王小平说：“听说你对天文知识特别的感兴趣，不知道你了解多少。”

  栾天翔说：“我知道一些大概的东西，没有了解太深，也没办法知道他们存在的意义。”

  王小平说：“在科学领域里，各专业都是相辅相成的。物理学和宇宙学密切相关，相互促进、相互依存。它们在宇宙起源、演化和结构解释等方面提供了理论框架和观测依据。物理学为宇宙学提供了解释和预测的工具，而宇宙学则对物理学提出了新的挑战和研究方向。这种紧密的联系推动了宇宙学和物理学的发展，并推动了对宇宙和物质世界的更深入认知。还有就是数学，数学和科学之间有着密切的联系。科学需要数学作为工具来进行计算、推理和分析，而数学也需要科学来提供实际应用和解释。比如，物理学、化学、生物学等科学领域都涉及到大量的数学应用。”

  栾天翔说：“王教授，你能给我讲一下，宇宙的情况吗？”

  王小平笑了一下说：“你要我给你讲宇宙的情况，这个问题太大了，也太广了。再说，宇宙目前未知的东西太多了，我从哪儿给你讲呢？”

  栾天翔说：“你就跟我说说你知道的，我特别喜欢天文方面的知识。”

  王小平说：“那我就跟你说说。目前宇宙的形成是一个极其复杂的问题，科学家们仍在不断研究和探索。目前，许多科学家认为宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。在这个过程中，物质和能量聚集到了一起，形成了极高密度和极高温度的物质球，之后瞬间产生巨大压力，发生了大爆炸。大爆炸使物质四散出去，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，之后相继出现了宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。”

  栾天翔说：“王教授，原来我也了解过，说宇宙原来是什么都没有的，就是各种能量体的存在，在某处极点，无法承受巨大的能量而发生的大爆炸。”

  王小平教授听完说：“理论差不多，目前宇宙中还有很多我们不了解的现象，比如黑洞，暗物质等。”

  栾天翔说：“老师你讲讲黑洞和暗物质呗。”

  王小平说：“黑洞的产生与恒星坍塌有关。当一个质量极大的天体（如恒星）用尽了所有的燃料，不再产生核聚变时，它会逐渐失去内部热能的支持，开始坍塌。在坍塌的过程中，原本稳定的物质结构崩溃，物质密度增加，温度和压力急剧上升。当天体的质量超过了一定的极限（叫做“钱德拉塞卡极限”），其重力场会变得异常强大，无法抵抗自身的引力，会继续坍塌直至完全崩溃成一个点状物体，也就是黑洞。这个点状物体称为“奇点”，它的密度无限大，体积无限小，引力场无限强。任何物体靠近黑洞都会被强大的引力吸引，从而无法逃脱。”

  讲完王小平拿起水杯喝了口水接着讲：“暗物质是一种理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种已知的物质。大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力的现象可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。现代天文学通过天体的运动、牛顿万有引力的现象、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中，其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型，可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%、占宇宙总质能的26.8%。一种被广泛接受的理论认为，组成暗物质的是，弱相互作用有质量粒子，其质量和相互作用强度在电弱标度附近，在宇宙膨胀过程中通过热退耦合过程获得观测到的剩余丰度。此外，也有假说认为暗物质是由其他类型的粒子组成的。”

  栾天翔说：“王教授目前研究宇宙的人多吗？”

  王教授笑着回答：“那可太多了，目前的航天事业和大型观测站都是在研究宇宙科学的，各大国都在这个领域里投入大量的资金和人才，希望有所发现。”

  栾天翔接着问：“王教授，有宇宙学的专业学科吗？”

  王小平说：“目前还没有这个学科，因为对于宇宙我们都是以猜想为主，还得不到任何的数据，并且我们所能观测到的范围还是太有限了，航天科技至今未出太阳系。”

  栾天翔说：“宇宙的观测，我们就不能找其它的观测方法吗？例如各种射线等，最好能超过光的速度。”

  王小平微笑着说：“哪有那么简单呀！”

  栾天翔说：“王教授，我觉得要想了解宇宙，就要有宇宙的思维，知道宇宙规则，宇宙的速度。”

  王小平说：“天翔，你说的好，只要有信心，终有一天我们会知道的。”

  王小平说完走了一圈对栾天翔说：“天翔，你要把知识学好，把各专业联系起来，真正的宇宙学，需要现在的基础拓展，就像目前的数学和物理都需要有新的理论去验证新发现。就像数学计算，你用各种公式得出了结果，当结果出来后，你有可能会发现，会有更好的方法，当你将这个算法经过多次运算验证后，新的公式可能就产生了，这就是拓展。”

  栾天翔听着王小平的叙述，也感觉到科学真的是永无止境。在栾天翔的心里也暗暗的下定决心，要想更深层的了解宇宙就必须创建宇宙学科，让更多的人去接触和研究。


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