在宇宙大爆炸之前,暗物质已经诞生(在宇宙大爆炸之前)

作者:小菜 更新时间:2024-05-20 点击数:
简介:文由 微信 公众号“环球科学”( ID:huanqiukexue)授权转载 转载请先联系newmedia@huanqiukexue .com 科学家模拟的暗物质地图(来源:Tom Abel Ralf Kaehler/KIPAC/SLAC/AMNH) 暗物质的组成与起源,是现代物理学中最大的谜团之一。

在一项发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)的研究中,约翰·霍普金斯大学物理系的博士后托米·腾卡能(Tommi Tenkanen)通过一个巧妙的方程,构造出一个令

【千问解读】

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科学家模拟的暗物质地图(来源:Tom Abel & Ralf Kaehler/KIPAC/SLAC/AMNH)

暗物质的组成与起源,是现代物理学中最大的谜团之一。

在一项发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)的研究中,约翰·霍普金斯大学物理系的博士后托米·腾卡能(Tommi Tenkanen)通过一个巧妙的方程,构造出一个令人惊讶的暗物质模型:早在宇宙大爆炸之前,暗物质就已经出现了。

撰文 | 张华

大爆炸之前

宇宙是由大爆炸产生的。

很多人认为宇宙大爆炸发生在时间为0的时刻,其实,这是一个错误的观念。

对于宇宙来说,物理上有意义的时间标度不是0,用物理方法能定出的最早的时刻是普朗克时间,也就是10-43秒。

在宇宙的10-36秒,暴胀开始了。

宇宙大爆炸,则始于暴胀结束的那一刻。

宇宙大爆炸的准确含义是指宇宙的“热大爆炸”。

“暴胀结束后发生了热大爆炸,这时的宇宙以辐射为主,宇宙的大小与时间的1/2次方成正比膨胀。

”上海交通大学博士后张佳骏说。

在10-33秒,当可观测宇宙的大小大概在1厘米左右时,暴胀结束,大爆炸拉开了帷幕。

在托米·腾卡能的论文中,他认为宇宙中的暗物质出现在暴胀之后、热大爆炸之前的这段时间内。

但大爆炸开始的宇宙其实并不热,因为当时的宇宙根本没有物质,只是一片真空,真空的势能很高。

而随着大爆炸的开始,真空的势能释放,转化成为物质。

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根据哈勃望远镜数据绘制的暗物质地图(图片来源:NASA/ESA/Caltech)

暗物质是什么

宇宙中存在暗物质,这已经成为现代宇宙学的常识。

暗物质占了宇宙总量的23%左右,根据公认的科学知识,暗物质不参与电磁相互作用,它不会发光,也不与光子相互作用,所以看上去很暗。

暗物质有很多种可能性,但它们也有一些共同点。

郑州大学物理学教授王飞说:“暗物质粒子应该是电中性粒子,而且它要么是绝对稳定的,要么它的半衰期比宇宙的年龄更长。

具体暗物质粒子到底是什么,目前有很多理论模型,但还没有确定。

暗物质的主要模型之一是所谓的“弱相互作用大质量粒子”(WIMP)模型。

这种模型认为暗物质粒子参与的短程力相互作用的截面与弱相互作用接近,而且这种暗物质粒子的质量大约在100GeV到1TeV之间,属于大质量粒子。

另外一种暗物质候选粒子是“轴子”(axion)。

轴子非常轻,它的质量只有1μeV左右。

而且它是一个标量粒子,自旋为0。

除了WIMP与轴子,暗物质还有很多其他模型,但它到底是什么一直没有定论。

包括中国的“悟空号”暗物质探测卫星、四川锦屏的“熊猫计划”在内的全球暗物质探测实验,至今都没有确定暗物质粒子到底是什么。

在腾卡能的论文中,他认为暗物质是一种标量场

所谓的标量场就是只有大小,没有方向的物理场。

例如,温度是一个标量,而全球各地的气温就是一个标量场。

而在量子物理中,产生基本粒子质量的“希格斯场”也是一个标量场。

腾卡能假设的这种标量场遍布整个宇宙,如果用拉格朗日量来表示这个标量场,那么它具有如下形式:

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在这里,等式右侧的前半部分表示动能,后半部分表示势能。

动能项中含有场对时间的导数,因此当场随着时间变化时,这部分能量就很大,容易产生暗物质粒子。

而势能项中,m表示这个暗物质场的质量(注意不是暗物质粒子的质量)。

这个m是一个可调的参数,在腾卡能的论文中,这个参数尤其重要。

标量场振荡产生暗物质

在宇宙早期,描述宇宙膨胀快慢的哈勃参数用H来表示。

根据腾卡能论文中的解释,这个标量场随着时间的演化方程如下:

这是一个2阶的常微分方程,刻画的是带有阻力的弹簧的振动方程,其中带哈勃参数H的那一项表示阻尼。

如果H很大,相当于阻尼很大,这时标量场(相当于弹簧)是振荡不起来的,因此不能产生暗物质。

从前面介绍的拉格朗日量可以看出,如果场随着时间变化,导数就比较大,这就好比在一个湖面上,如果有波动,就容易产生水花;但如果湖面是静止的,即使湖面的水位很高、势能很大,也不会有水花。

那么,如何才能让这个标量场振荡起来呢?答案也是显而易见的,那就是减少阻尼项。

换句话说,就是减小哈勃参数H。

当宇宙发生暴胀时,H基本保持不变,这时宇宙膨胀的速度非常快,而且这个速度是基本恒定的。

真正的千钧一发的瞬间是暴胀结束的时候,H迅速变小。

对整个弹簧振动的方程来说,这相当于阻尼可以忽略。

所以,暴胀结束时,阻尼趋向于零,标量场就好像弹簧发生简谐振动一样振荡起来,暗物质粒子也就源源不断产生出来。

这些暗物质构成了现在宇宙中物质的主要部分。

腾卡能的论文论证了这个简单的标量场模型可以产生暗物质,而且这些暗物质只参与引力相互作用。

并且,只要调整参数m,这一过程产生的暗物质可以符合已经观测到的宇宙微波背景实验。

暗物质是现代物理学中巨大的谜团之一。

暗物质可能在大爆炸之前已经存在的观点并不是腾卡能首创的,但腾卡能的创新之处在于,构造如此简单的标量场来解释暗物质。

尽管人们对暗物质的起源知之甚少,但如果暗物质产生于宇宙大爆炸之前,而且可以用如此简单的“弹簧方程”来描述,这也不失为一个成功:我们至少了解了暗物质是什么时候产生的、它到底应该用什么样的物理场来描述,这无疑是很有价值的工作。

暗物质不是宇宙大爆炸的遗骸,也许它是宇宙大爆炸的导火索。

原始论文链接

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在辣椒没有传入之前 古人都不吃辣吗

辣椒没有传入之前,古人都不吃辣吗,这是很多读者都比较关心的问题,接下来就和各位读者一起来了解,给大家一个参考。

要问中国在世界各国人民眼中的形象,别的不说,美食大国是绝对跑不了的。

中国的美食不仅因地域不同而千姿百态,就算同地也有不少的花样美食。

除了原材料上的不同,各地美食主在味道上就有很大的差别。

各有各的滋味,萝卜青菜也各有所爱。

不少人以为古代调味品比较单一,大抵只有咸盐和蜂蜜一类比较常见,其实不然,古代也是有很多调味品的。

毕竟中国美食也算,若是只有甜咸,那将错失多少美味啊。

所以古人做菜也会用花椒、醋、梅子、大蒜、香葱、桂皮等为菜肴增添味道。

除了本土的调料外,还有不少舶来品,辣椒就是其中之一。

末年的时候,辣椒从美洲传入我国,自此我们才有了辣椒。

如今四川、贵州、湖南等地,都有着吃辣的饮食习惯,大家沉迷于辣椒带来的快感中,对川菜、湘菜有种欲罢不能的感觉。

不过在明朝以前,辣椒还没传到我国的时候,古代人就不吃辣味了么?其实那时候的人们也有辣椒的替代品。

其实辣椒的味道才是纯正的”辣味“,不过之前我们没有辣味,一直是用其他调料来制造”辛辣味“的。

明朝以前,大家都是用蒜、姜、葱、花椒等来制造辛辣味,这些味道虽没有辣椒辣的纯粹,但却带有辛香味,这也是一种较为刺激的味道。

最早人们制造辣味是用葱和花椒,利用花椒的麻辣和葱辛辣,制作不同于咸甜的其特味道。

之后人们又加入了蒜姜芥末等,为辣味的世界又增添了不少成员。

所以秦汉的时候,巴蜀之地的人们就已经开始食辣了,只不过那时候的辣只是由这些作物来进行调制的。

在制辣的调料里,芥末也算是味道比较强劲的一个,它是中国传统的制辣食材,主要是由芥菜籽加工而成。

还有一种可以制造辣味的食材就是茱萸。

茱萸不仅出现在诗词里,还出现在里人们的餐桌上,它虽然有个诗意的名字,但也是一味不错的调料。

除了植物可以作为制辣的材料,连我们饮用的酒也可以制造辣味,尤其是烧酒,那辣味也是相当销魂的。

所以别看明朝之前我们没有辣椒,但是辣味却是不缺的,古人的智慧真的是不可低估啊。

若不是他们流传下这么多的调料,哪有如今这么多美味呢? 免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

武则天称帝之前,为什么把自己一手培养的北门学士一锅端了?

嗨又和大家见面了,今天小编带来了一篇关于的文章,希望你们喜欢。

武则天在政治上之所以成功,与她重视人才的培养有着极大的关系,当她开始在政治上崭露头角的时候,她精心提拔培养了许敬宗与,在这两人的协助下,她彻底扳倒了,后来,她又一手培养了北门学士,这些人协助她在“二圣”时期处理了大理的国事。

后来去世,武则天废中宗,囚睿宗,以身份临称制的时候,又把自己一手培养的北门学士一锅端了,这是为什么呢? 武则天一直以来,都深知培养亲信的重要性。

当年,她争取皇后之位,为她出力的是亲信许敬宗与李义府。

到“二圣临朝”之时,这些出过大力的亲信已经年老退休了。

她非常清楚,自己深居后宫,要想驾驭整个国家机器,还需要建立一支属于自己的亲信力量。

因此,武则天准备重新建立一支新的力量,作为自己治国安民的工具。

当时武则天从左、右史和著作郎中,物色了一批才学俱佳的文人学士。

这批文人学士被特许从玄武门出入禁中,时人称之为 北门学士 。

武则天 以修撰为名 ,把这些文章高手召入禁中之后,编写了一批署武则天之名的著作,如《列女传》、《臣轨》、《官僚新诫》、《乐书》、《少阳正范》等。

武则天建立的 北门学士 ,名义上是修撰著作,实际上是武则天的智囊班子,武则天密令他们参决朝政, 以分宰相之权 。

这些人有着共同的特征,才思敏捷,属文工书,率性任侠,不拘小节。

他们不太遵循温良恭俭让的儒家准则,对人对事常常表现出当仁不让、舍我其谁的豪情,对自己的才华深具自信,有时甚至到了自负的程度。

强烈张扬的个性,积极进取的人生态度,虽不符合谦恭礼让的传统儒家伦理,但他们身上所反映出的蓬勃的生命力,自有一种别样的吸引。

这些人大多出身寒微,资历较浅,在传统的下无法尽展其才,却为武所赏识,并加以培养,被视为武则天的私人内阁。

北门学士为武则天一手培养提拔,其中以刘祎之为首,对武则天处理国事及后期废除中宗都起到了很重要的作用。

尤其是当裴炎被处死之后,刘祎之就成了宰相集团的第一人,身份极其重要。

可为何后来武则天还是将其一锅端了呢? 作为武则天一手提拔起来的亲信,刘祎之对武则天充满了感激和尊敬,人前人后都十分维护武则天。

然而他不仅是女皇的心腹,同时还是睿宗的老师,他和裴炎一样,也有着自己的政治理想,就是想辅佐李旦开大唐盛世。

当武则天与裴炎一起密谋把中宗赶下台,在他看来,这是废昏立明的大好事,身为李旦的老师,他也愿意把心爱的弟子扶上皇位,刘祎之的喜悦心情是可以想见的,但他并没有想到,武则天并没有遵守承诺把政权交给李旦,反而把李旦幽入深宫,自己以太后身份了。

本想把自己的学生扶上皇位,可是却无意中害得他从此被囚禁深宫,失去自由,,这让刘祎之对的武则天产生了不满。

然而,刘祎之不是裴炎,他既缺乏裴炎的地位,也缺乏裴炎的勇敢,他选择了沉默。

他的驯服得到了武则天的奖赏,裴炎死后,他顺利地升为宰相,殊恩荣宠,当朝无人能比。

内心深藏着对武则天的不满,却承受着对方如此信任器重,刘祎之矛盾万分。

知遇之恩,重于泰山,然而为人师的责任和源于义理的良知又让他无法心安理得地享受富贵。

内心如此纠结,总有一天会爆发出来,终有一日,刘祎之忍不住向自己心腹属下贾大隐透露:“太后既然已经废昏立明,又何必临朝称制?还不如返政,以安天下之心。

” 当时告密之风盛行,属下靠出卖上司而得富贵之事比比皆是,刘祎之为当朝宠臣,独获天眷早已惹人眼红嫉妒,贾大隐立刻将此事密奏武则天。

武则天没有想到,自己让下面的人告密,却让自己的心腹成为被告密的对象,女皇叹息道:“祎之是我一手提拔起来的,却有背我之心,难道他就再不顾念我对他的恩遇了吗?”事情的发展一如刘祎之所料,首席宰相的位子人人觊觎,于是,一封接着一封的密函雪片似的送到武则天的面前,武则天对于自己亲手培养的人还是很有感情的,可是那句“返政于皇帝”还是深深地刺痛了她的心。

既然有了这种想法,那就必须死。

不过女皇对刘祎之还是网开一面的,武则天深知当时监察和司法机关都已被酷吏把持,一旦把人交给他们断然有死无生,而朝中群臣大多与刘祎之有利害关系,靠陷害倾轧同僚来换取自己上位机会的现象太多了,让他们处理很难得到公平的审判。

怎么办呢?那就交给一个没有什么权势,也没有什么利益关系的地方刺史吧。

这个人就是王本立,当王本立带人闯进来向刘祎之宣读太后敕令的时候,刘祎之并没有意识到这是武则天对他的关照,而是觉得对自己的侮辱,士可杀,不可辱。

京官向来瞧不起地方官,何况他是堂堂宰相。

素来心高气傲的刘祎之只觉受辱,“你宣读的是什么敕令?”刘祎之轻蔑地盯着王本立,冷冷地道,“直接从宫里拿出来的吧?没有经过中书门下的也配叫敕令?”唐制敕令是由起草,门下省审议,才能正式发布。

武则天临朝称制后却不管程序是否合法,常常不经三省,以墨敕的形式直接发布。

刘祎之对此早有不满,终于今天可以对武则天的执法程序提出了质疑。

从刘祎之的这句话中,武则天清楚地读出了对方对她破坏常制的不满,但更令她不能容忍的,是刘祎之对她权威的公然挑衅,这里面的潜在意义,就是对她执政合法性的质疑。

“别以为你随便写两个字就叫敕令了。

”刘祎之曾经是武则天十分器重欣赏的人物,因为他有用,可是一旦发现他不可用了,那他就得死。

于是刘祎之被赐死。

继刘祎之之后,元万顷于永昌元年为酷吏所陷,配流岭南而死。

周思茂于垂拱四年下狱死。

范履冰,曾拜同凤阁鸾台平章事,兼修国史,于载初元年因举荐不当被杀。

北门学士由刘祎之开始,都在武则天称帝前被一锅端了,高宗后期至武周革命前曾在政坛的北门学士,全部被诛杀殆尽。

武则天对于自己亲手培养的人,能下决心一锅端,一方面说明武则天是一个果断坚决的人,人才是周期性的,是有阶段性目标的,当目标达成后,后期就有可能出现分歧,目标不一致,这些人就不再是同盟军了,那就必须得除去。

另外,武则天亲手除掉这批她一手提拔起来的心腹,也是因为当时的政治环境,告密盛行,武则天因为不信任人性而鼓励告密,同时因为告密反映出的人性丑恶而对人彻底失去信心,同时,女皇已经处于权力的巅峰,她已经不再相信任何人。

此时的她,一览众山小,同时也倍感孤独吧。

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