时间：2023-06-06 08:59:04
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇天体物理学，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
第28届国际天文联合会（IAU）大会以一场别开生面的“南极天体物理学研讨会”（IAU第288次研讨会，2012年8月20日～24日，phys.unsw.edu.au/IAUS288）拉开了帷幕。这是国际天文联合会首次在这一领域举行专门的研讨会。
南极是一个条件极端恶劣、几乎无法正常生活的地方，即使对于那些习惯了在阿塔卡玛沙漠或是，火山顶上工作的天文学家来说，也是如此。有许多书籍描述了一个世纪前人类探险家首次到达南极的英雄时代，但是真实的南极也完全不同于阅读这些，书籍所能带给你的想象。南极虽然非常寒冷，但是探险故事中常提到的凛冽暴风雪，通常只发生在沿海地区。南极内陆海拔高度达4000米的冰盖高原，是地球上最冷的地方，但同时也是大气最稳定、最干燥的地方。这种条件对于许多种前沿天文观测来说堪称绝佳，但恶劣的环境也给想在那里工作的人们带来了极大挑战。不过如今，技术的发展克服了种种不利条件，让天文学家在南极也可以顺利开展前沿研究工作。
南极天文学的开端和第一个发表的成果是1912年12月5日发现的“阿德里地陨石”（Adelie Landmeteorite）。直到50年以后，第二块南极陨石才被发现。但是到了今天，地球上其它地方发现的所有陨石加起来，都没有在南极大陆发现的多。而30多年前，人类首次在南极点进行了光学天文观测。
现在，南极是进行一系列精密实验的绝佳场所，研究领域涵盖了宇宙微波背景辐射（CMB）、中微子天文学等多个领域。过去十年里，一些国家在南极高原的最高点建成了首批天文观测站，那里的条件对于从红外线到毫米波的观测而言，都极其适合。由中国建立的昆仑站设在南极高原的最高处——冰穹A（DomesA），中国还充满雄心地宣布将在那里建造一个前沿观测站。此次适逢国际天文联合会大会首次在北京举办，并将南极天文学作为大会的第一个研讨会议题，IAU以这种方式宣告开启了属于这个领域的时代，现在正当其时。
此次研讨会在大会的第一周进行。在全体成员出席的开幕式上，将由John Storey做一个关于南极天年中的开拓性工作使得在南极高原进行天文研究成为可能。在接下来的两次会议上，我们将讨论南极环境有关的知识，因为它直接关系到在南极进行的天文观测工作，还将展示在冰穹A、冰穹C、冰穹F、南极点，以及新近提出的候选站址冰脊A（Ridge A）进行的内容广泛的站址测评项目结果。
在南极开展的天文研究中，宇宙微波背景辐射（CMB）是成果最显著的领域，接下来的两次小组会议将讨论几个有关实验项目。它们提出了几项里程碑式的研究结论，如首次证实宇宙的几何性质是平直的；首次测量了宇宙微波背景辐射中的偏振，得出了目前最高精度的CMB能量角分布测量结果。将由Nils Halverson做会议报告，结论主要基于南极10米望远镜的观测数据。
中微子天文学，是在南极开展的研究领域中获得投资最多的一个。最近刚刚完工的“冰立方”中微子天文台是该领域内仪器发展的一个新高峰，这是一个安置在南极冰层下方，总容积1立方千米的探测器矩阵。在8月22日的前两场小组会议上，将讨论正在工作的各中微子探测项目，并由Tom Gaisser做一个关于“冰立方”的会议报告。
此外还有专门的研讨会探讨如何利用包含在南极冰层中的宇宙信息（比如南极陨石），以及可见光/红外波段、亚毫米/THz波段的传统观测项目。由于寒冷而荒无人烟，所以这里的背景天光亮度很低，而极端干燥导致的大气高通透度和大气的稳定，又使得这里拥有成像锐利和长时间保持测光稳定两大优势，这一切都为天文学带来了新机遇。
南极的天文学研究，需要强大的后勤和基础设施支撑。在过去十年里，美国、中国、法国、意大利和日本都为遍布南极高原的观测站点投入了很多资金。关于这方面的内容，将在两场小组会议上邀请一些国家的南极项目负责人进行介绍。同时，南极天文的进展还包括了可提供亚轨道高度实验环境的高空气球探测。南极科考委员会（SCAR）的副主席Sergio Marennsi将就近期的南极科学研究概况做大会报告。该委员会是南极的最高国际机构，也是国际天文联合会在国际科学理事会（ICSU）中的姊妹单位。最后，我们还将听取一位刚刚度过南极极夜、并进行了前沿研究的科学家介绍他的经验。
与南极相比，北极也并非毫无可取之处，北极也存在很多与南极环境相似的地区，将有一场会议专门探讨北极的类似地点，以及在北冰洋各岛屿的最高峰进行天文观测的可能性。研讨会的最后两项议程，将是未来在南极建造的设备，以及如果在南极建造大型望远镜，南极天文学将为我们带来的美好前景。我们将听取一些在冰穹A、冰穹C、冰穹F和其它地区建造望远镜的支持者发言。
如果您想要了解IAU大会的全部研讨会日程，请访问：phys.unsw.edu.au/IAUS288。每个不同学科的议程都是由介绍该领域的一个待解决的重大问题开始的，接下来再介绍过去研究的成果和现阶段的实验情况。我们相信，您听完这些关于地球最南端的天文学的报告后，一定会得到不一样的体验！
英文名称：天文和天体物理学研究(英文版)
主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院;北京天文台
出版周期：月刊
出版地址：北京市
语
种：英语
开
本：16开
国际刊号：1674-4527
国内刊号：11-5721/P
邮发代号：2-187
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1981
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
SA 科学文摘(英)(2009)
SCI 科学引文索引(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
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美国航空航天局的费米伽马射线太空望h镜在银河系的邻居仙女座星系中心观测到一种信号，或许能够证明那里有暗物质结构的存在。
伽马射线是光线的最高能形式，由宇宙最高能量现象产生。在类似银河系这样的星系里，伽马射线是很常见的现象，因为宇宙射线――以接近光速移动的粒子――与星际云和星光相互作用时，就会产生伽马射线。
令人吃惊的是，最新的费米数据表明，仙女座伽马射线局限在该星系中心，而不是完全展开。为了解释这种不同寻常的分布，科学家提议，将其看作有几个不同来源的射线，其中之一可能是暗物质，即理论模型中构成宇宙大部分的未知物质。
美国国家科学研究中心和法国图卢兹天体物理学与行星学研究所的天体物理学家、首席科学家皮耶瑞克・马丁说：“我们推测，暗物质会在银河系和其他星系的最深区域聚集。所以说，发现这样密集的信号令人非常兴奋。这项发现将成为我们理解仙女座和银河系的一个关键。”他们将研究成果发表在《天体物理学学报》上。
仙女座伽马射线另外一个可能的来源是仙女座中心大量脉冲星的集中。这些旋转的中子星的质量是太阳的2倍，位于宇宙中最密集的物体之中。一茶匙的中子星物质到了地球上就有10亿吨重。脉冲星大多数的能量都是通过伽马射线发射的。因为仙女座距离我们为250万光年，要想找到个体脉冲星是很难的。要想探测伽马射线是否来自这些物体，科学家需要把他们对银河系脉冲星的认识运用于仙女座星系的新X射线与射电观察。
既然费米太空望远镜已经在仙女座和银河系探测到类似的伽马射线，科学家就能利用这个信息解开两个星系内的谜团。例如，仙女座中形成多数恒星的大盘放射的射线没有多少，表明在那里漫游的射线更少。因为人们通常认为宇宙射线与恒星的形成有关，仙女座外部没有伽马射线就表明该星系产生宇宙射线的方式不同，或者射线已更快地逃逸出该星系。通过研究仙女座，科学家能够更好地理解宇宙射线的生命周期及其与恒星形成的关系。位于中国昆明的中国科学院云南天文台天体物理学家侯贤说：“我们不完全理解宇宙射线在星系中所起的作用，也不完全理解这些射线如何穿越星系。仙女座让我们看到与银河系不同的条件下宇宙射线的行为。”
在银河系和仙女座类似的发现意味着在观察困难的情况下，科学家可以视这两个星系互为对方的模型。费米太空望远镜对银河系中心的观察虽然更敏感、更详细，但是它的局部视线被来自银河系圆盘的射线遮盖。目前，银河系中的望远镜还不可能做到从系外的一个有利角度去观察仙女座。
位于马里兰州的美国航空航天局戈达德空间飞行中心的科学家里贾纳・卡普托说：“我们的星系与仙女座极为相似。我们应该更多地研究仙女座，因为这样就可以更多地了解我们的星系及其形成。这就像生活在一个没有镜子的世界而你又有一个双胞胎兄弟姐妹，不用镜子就能看到实体。”
虽然仍需更多的观察才能够确定这些过量的伽马射线源，但是这个发现可以成为一个令人兴奋的起点，让我们进一步了解这两个星系，也许还能了解暗物质难以捉摸的性质。
卡普托表示：“对于伽马射线我们仍有很多东西需要了解。随着获得更多信息，我们就能将其运用于我们自己星系的模型之中。”
【关键词】物理化学 生物物理学 物理医学 天体物理 经济物理学 军事科学
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）03-0172-01
物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，简称物理。它既是一门基础科学也是一门带头科学，它在现代尖端科学技术的研究中占有特殊的地位，对现代科学技术的发展起到强大的推动作用，涉及八个重要领域――农业、能源、材料、电子计算机、激光、空间、高能物理、遗传工程。
一、物理学与数学
物理与数学如同一对孪生兄弟，两者密不可分。如：物理中的许多问题需要用数学模型、数学方法去处理；同时，物理原理也为某些数学问题的研究提供了新的思想和方向，从而推动了数学的发展。
1.丰富多彩的物理世界为数学打开了新天地，促使数学不断向前发展。如：向量理论的建立，最先使用向量运算的是用来研究力，牛顿的研究加深了对向量的认识。量子力学和量子场论的产生，使数学物理添加了非常丰富的内容，也为物理提供了研究的对象，在对现象的研究探索中形成了理论。科学发展表明：物理给数学提供了丰富的内容，而数学物理的内容越丰富，解决物理问题的能力也越强。当今物理的数学研究对数学有很大的促进作用，它是产生数学的新思想、新对象、新问题以及新方法的一个源泉。
2.物理学家同时也是数学家。牛顿就是其中一个，也是最有成就的一个。且不说由他建立的经典力学至今仍是物理的入门学科，他在数学方面的贡献也堪称经典，他的二项式定理、无穷级数、微积分历经三百多年仍是现代数学必修的内容。物理学家高斯早先也是从事数学研究，甚至被誉为“数学王子”。
二、物理学与化学、生物、医学
1.从最本质出发，物体的分子结构（原子结构）决定了他们的化学性质。而物体的分子结构（原子结构）恰恰是物理的范畴。元素周期表的规律性（金属性，非金属性）就是用物理原理解释的，还有八电子稳定结构等，在本质上的联系必然导致深层次的关联，所以产生了物理化学这门专业。衍生出的应用学科有：材料科学技术、材料科学技术基础、材料科学基础、材料物理及化学基础。
2.物理学与生物学。 生物物理学是应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系，如：利用放射性核素对植物种子、幼苗、植株等进行辐照，使其基因变异以获得优良的品种。
3.物理学与医学。现代医学对物理学的依赖程度越来越高。狭义的物理医学就是理疗学，即把物理因子作用于患者，对疾病有辅助治疗或缓解的功效。常用的物理因子有声、光、电、磁、热等。还有用来进行活体观察的声学显微镜，就是利用声波来获得微观物质结构的可见图像技术，它是集声学、压电、光学、电子学和计算机等成果于一体的高科技仪器；物理医学最有代表的协会有中华医学会物理医学分会和中国康复医学会。
三、物理学与天文地理、能源乃至社会经济、军事科学
1.物理学与天文地理。天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论，研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科，是利用理论物理方法研究天体的物理性质和过程的一门学科。伟大的天体物理学家――霍金，研究黑洞和宇宙起源大爆炸原理，与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，他还证明了黑洞的面积定理。物理学和天文学之间一直存在着根本性的联系，它促使两位当今世界顶尖的天体物理学家合作，从物理学观点出发，来阐述天文学的前沿问题。目前我国正在建设的压水堆核电站，就是核物理的应用。
2.物理学与社会经济。物理学的发展给人类带来了很多的生活必需品和工作必须品，在方便了人类生活和工作的同时，也为人类社会创造了巨大的经济效益和社会效益。物理学发展越快，科学技术程度越高，为社会创造的财富越多，产生的社会效益和经济效益就越大。有人把经济学比喻为“社会科学中的物理学”，把物理学比喻为“自然科学中的经济学”，经济学家也喜欢自比为物理学家。1995年，经济物理学这一交叉学科已正式命名成立了。
3.物理学与军事科学技术。回顾人类战争史，从部落时代的石斧青铜到封建皇朝的长矛弩弓，从热兵器时代的炮火纷飞到高技术战争中的光电声磁，无一不展现着物理学对军事的巨大魅力。战争中的开路先锋导弹、战机， 军事火炮、 战舰、 微波电子炸弹、 夜视装置、美国正研制的“合成视觉”等，哪项军事武器的发明不是物理学在其中占主导甚至起决定性作用？
四、物理学与文学
1.物理学作为一门自然科学，是探究声、光、电、热、力等自然现象最基本的内在规律，而文学大多又恰恰以描绘自然现象，尤其是古典诗词，它往往无意识的借助物理知识来描摹物态、阐明事理。如王安石的《梅花》：“墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知不是雪，为有暗香来。”为什么会有“暗香来”，如果运用分子动理论来解释，可谓浅显易懂。张若虚的《春江花月夜》：“春江潮水连海平，海上明月共潮生。滟滟随波千万里，何处春江无月明。”如果运用光的反射、力的作用效果对诗句进行分析欣赏，则欣赏水平会得到更好的深化，如果没有这些物理知识，就不会对诗中意境有深刻的领悟。
2.古诗词与理论物理的思维方式是相通的，都隐含了人生哲理与语言艺术。原中科大博导范洪义说：“物理学家是描绘自然规律的画家，是注意聆听自然韵律的音乐家。”他常告诫自己的研究生，学习物理的同时勿忘学习博大精深、魅力无穷的中国文化，尤其是古典诗词，他说：“它们与理论物理有异曲同工之妙。”
大量事实表明，物理思想与方法不仅对物理学本身有价值，而且对整个自然科学，乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过，自20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物及医学奖，甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景。难怪国外有专家十分尖锐地指出：没有物理修养的民族是愚蠢的民族！
参考文献：
中国原子能科学研究院丁大钊、陈永寿和张焕乔三位研究员编著的《原子核物理进展》，是一本全面介绍核物理前沿的专著。该书对近10年来原子核物理的主要成就及下世纪初三个重要的发展研究领域做了系统的论述，并适当结合作者和我国其他科研工作者的研究成果。它可引导青年研究者直接达到原子核物理学的最前沿。对于从事天体物理、粒子物理、凝聚态物理等方面研究的研究人员，本书也极具参考价值。恰逢天然放射性发现100周年及王淦昌教授90华诞前夕，正是王教授的学生编……
朱光亚教授为本书所作的序言对原子核物理学的产生、发展、与其他学科的交叉、及下一个世纪的展望做了极好的描述。原子核物理研究的基本问题包括：核的构成及“版图”是怎样的？核子间相互作用及其表现形式是怎样的？核的转化规律是怎样的？……随着加速器技术、探测器技术和计算机技术的发展，人们可以获得更高能量及各种种类的离子（包括放射性离子），它可用作炮弹去轰击各种不同的原子核（靶核），产生各种核反应产物，从而研究原子核物理学的各种基本问题。促使原子核物理学在更高激发能、更高角动量和更大同位旋等的自由度内不断开拓新领域。
本书基本上是围绕着这个发展主线来描述的。全书共分八章，第一章绪论，概述了80年代以来原子核物理发展的主要成就，并展望今后可能取得重大进展的前沿方向，非常值得普通读者一读。第二至第五章分别论述了核结构和亚位垒融合及核裂变理论方面的最新成就。第六至第八章分别论述了下世纪初期原子核物理研究的三个前沿领域：中高能核－核碰撞，亚核子自由度研究和放射性束物理。
核结构一直是原子核物理学研究的中心课题之一在证实原子核由质子和中子组成的假设并建立了核的壳模型和集体模型以后，出现了两个新领域——原子核的高自旋态研究和巨共振研究，揭示原子核在快速转动和具有更高激发能时的核结构特性。最近几年随着放射性核束装置投入使用，当强烈改变核内中子数和质子数平衡，推向质子滴线和中子滴线时的原子核结构特性已引起人们的极大兴趣。本书第二、三章详细介绍了这些方面的新进展和发展前景，详细介绍了高自旋态研究中发现的回弯现象。有些现象的物理内涵至今还没有搞清楚。特别地，为了便于读者理解，作者对于巨共振的一般知识和各种巨共振模式做了系统介绍，并着重介绍了新的中子晕核产生的软模式巨共振，建立在激发态上的巨共振，巨共振的各种衰变方式，原子核自旋同位旋激发，磁巨共振，高温转动核的巨共振等前沿课题。
核裂变的发现是原子核物理基础研究的产物，并已得到了广泛的应用，但是有关核裂变的许多问题尚未完全搞清楚，一直还是原子核研究的一个重要方面。本书第四、五章论述垒下重离子融合裂变反应和原子核裂变，也提到了作者在这方面的近期成果，内容丰富，有的现象用理论解释还有偏差。作者也介绍了最近少量有关中子晕（皮）核的近垒和垒下裂变反应的实验及两种相反的理论预言，并预计这方面研究将开辟重离子核反应的新方向。对通常原子核的裂变反应以及现有的核裂变的液滴模型、裂变道理论、裂变理论的壳修正、核裂变的扩散模型、用多维输运过程来研究裂变动力学以及裂变理论中的量子修正，书中都有介绍。并对形状同质异能态现象、裂变中的延迟现象等实验及其理论进行了详尽的描述。对耗散裂变从唯象描述到微观理论的发展，作者给出了一个极好的展望。对裂变过程中的时标和核的粘滞性直到裂变理论和相关的非平衡态理论的关系也有很好的描述。
从第六章开始本书着重描述下世纪原子核物理可能会取得重大进展的三个前沿领域。第六章是有关中高能和相对论性核－核碰撞的，其中重大课题有：核物质的状态方程；核物质相变，包括液气相变和夸克－胶等离子体(QGP)的产生；热核性质和多重碎裂衰变的新模式等。宇宙初期大爆炸时可能产生QGP，这是人们从未认识过的新物态。作者从介绍核态方程的一般知识开始，进而较为详细地介绍了理论研究的现状，包括玻耳兹曼－乌林－乌伦贝克(BUU)方程，量子分子动力学方法(QMD)及核－核碰撞的输运模型的蒙特卡罗模拟，然后描述中高能核－核碰撞的有关实验及其解释。最后详细地介绍了QGP产生的有关实验和实验上诊断QGP产生的方法。对QGP的研究将对原子核物理，粒子物理和天体物理产生重大影响，但到目前为止，还没有一个实验明确表明QGP的存在。人们期待着20世纪末美国相对论性重离子加速器RIHC的运行及其实验结果。除了通过观察中子星和超新星爆发可以获得部分有关高温高密核物质的信息外，中高能核－核碰撞是目前实验室中研究高温高密核物质的唯一途径，这方面将有许多新的结果出现。
自80年代放射性核束装置问世以来，人们发现了中子晕核等一系列新现象。国际核物理学界普遍认为，放射性核束物理，包括它在天体物理和其他相关学科的应用是今后一个较长时期内原子核物理学重要的前沿领域之一。本书第七章对放射性核束产生的方法和有关装置做了详细的介绍，特别介绍了我国学者提出的兰州重离子加速器冷却储存环装置和北京放射性核束装置。这是一个方兴未艾的新领域。许多发现对传统核理论模型提出了尖锐的挑战。利用放射性核束进行的核反应和传统的核反应有很多不同之处，特别是一些学者提出用这种核反应来合成超重元素，从而扩展人们已经知道的元素种类，放射性核束将大大提高人们合成新元素并研究这些新核素的性质的能力。自然界除了200多种稳定核素外，理论预言大约还有6000个以上的不稳定核素，到目前为止人们合成了其中的2000多个，放射性核束将使人们更容易去合成这些未知的核素，特别是当这些核素越来越接近于中子滴线和质子滴线时，将表现出许多新奇的性质，发现并解释这些性质将是对原子核物理学的重大挑战。
放射性核束的产生和应用还打开了核天体物理学的新局面，它主要研究宇宙和天体中各种元素及其同位素的核合成机制、时间、物理环境和宇宙场所。核反应在天体演化和宇宙演化中起着极其重要的作用，它是恒星和超新星爆发的主要能源，导致了天体和宇宙中各种化学元素和同位素的产生。迄今为止，天体物理学感兴趣的一些核反应的截面及其随能量的变化，多半是通过理论计算或是从较高能区的实验数据外推到天体核反应发生的能区而得到的，而且特别缺少不稳定核的数据，放射性核束正好可以填补这个空缺。实验核天体物理学正在进入一个以放射性核束引起的热核反应为重点的新的发展阶段。书中对宇宙大爆炸后初始核合成，主序星和高温天体环境中氢的燃烧，天体中比较重的元素的合成所需的核反应及相应的实验方法都做了介绍。
本书的最后一章是有关原子核亚核子自由度及量子色动力学(QCD)的。目前人们普遍相信基于夸克和胶子自由度的量子色动力学是强相互作用的基本理论。组成原子核的粒子是由三个夸克构成的体系，因此原子核的运动和作用规律必然反映比核子更深层次的物质规律。原子核物理的最终目标是把核介质现象与夸克胶子及相应的QCD理论联系起来。因此它将是今后很长一段时间内原子核物理研究的中心之一。本章较为详细地介绍了已取得很多成功的核力的介子交换理论，表明原子核的性质不仅由质子与中子组成的量子多体系统及集体运动决定，还必须引入亚核子自由度，即介子、核子共振态以及反核子等强子自由度，进而阐述了核多体问题的相对论粒子－介子模型及其在核结构和奇异核研究方面取得的成功。然后又简短地介绍了在粒子物理学中取得成功的夸克模型，强相互作用的量子色动力学(QCD)和把QCD及电弱相互作用理论结合构成的基本粒子理论的标准模型。
在此基础上，作者还详细介绍了正在逐步形成学科前沿的核色动力学。目前主要向两个方面进行探索，即利用夸克和胶子自由度对高能（即短距离）过程的强子和核性质及动力学进行探索；研究在低能（长距离）时QCD的性质。这是对强子、核力和其他重子－重子相互作用及核现象的描述。这部分内容涉及原子核物理的根本基础，在这个方向上原子核物理正在和粒子物理发生交叉，无疑这对于人们更好地理解分子－原子－原子核－核子－夸克等物质结构“链条”中各部分的作用及其相互关系起到极大的推动作用。
几年前，阿维・勒布（Avi Loeb）和他的家人搬到了澳大利亚以南150英里的塔斯马尼亚岛上的摇篮山附近。他们的屋子里没有安装网络，也正因为如此，勒布才不用将大把时间耗费在浏览网页上。每每晚饭过后，勒布都会走出房间望一望头顶那片天空，它是多么的澄澈，不受任何城市灯光的污染。璀璨的繁星令他惊叹不已，甚至兴奋到头晕目眩――由无数灿烂恒星组成的银河横贯苍穹；而离我们最近的大型旋涡星系――仙女座星系，在天空中只是一块月亮大小的暗斑。
勒布是哈佛大学天文系主任，也是理论与计量研究所的所长。他凝视着美丽的夜空，欣赏着黑色天幕上排演的每一个景象，突然之间，对于他所研究的东西有了些许灵感。宇宙中第一代恒星和星系是如何被点亮的？它们又诞生在何时？长久埋藏在心底的研究课题或许有了明确的答案。
追寻星光
勒布今年52岁，但看上去很年轻，留着一头棕色的短发，身材结实而健壮。他并没打算成为一名天体物理学家。他在以色列出生、成长，经常在周末寻找一处僻静之所，读书、思考。勒布说：“我发现，哲学提出了几大基本问题，却从来没有解决它们。”他意识到，科学也许能给予他合适的机会来提供一些解答。
1980年，18岁的勒布有幸参与8年精英军事计划，攻读数学和物理学。他并没有学习跳伞、驾驶坦克以及参加其他军事训练，而是朝着物理学博士方向努力。他研究的目标是发明一种新型枪支，其弹丸可加速到很高的速度。这项研究为他带来了免费美国之旅，还能参与总统罗纳德・里根的战略防御计划。在访问期间，他参观了普林斯顿高等研究所等研究中心。就是在这里，如今已故的天体物理学家约翰・巴考尔（John Bahcall）授予他5年奖学金，但条件是他的研究方向要从物理学转向天体物理学。
勒布欣然接受。在1988年至1993年间，他在研究所里刻苦自学了天文学。他回忆道：“一切都必须从头开始学起，我甚至不知道太阳是怎么发光的。”在他发表了大量论文后，1993年，他来到哈佛大学担任助教，把研究的重点放在了“宇宙中的第一束光”上。在当时，这是一个非常艰深的领域，因为世界上只有少数科学家钻研这个课题。他打算考察第一代恒星的诞生，而非138亿年前宇宙的诞生，因为他想离“宇宙的本源”更近一些。正如他所说：“我们由重元素组成，这些重元素是从第一代恒星产生的，而不是宇宙大爆炸。”
此外，我们无法直接观测到宇宙大爆炸，但宇宙学家如今可以凭借望远镜以及更多先进的仪器寻找第一代恒星和星系。勒布觉得这样的研究和考古学有相似之处，我们就像在挖掘宇宙深处的古老文物：光在宇宙空间中行进的速度是有限的，我们探测遥远的光源就相当于了解宇宙的过去。因此，观测距地球130亿光年的星系（当然，现在它离我们更远，因为宇宙在膨胀）就能够看到130亿年前宇宙的模样。
让恒星诞生
20世纪90年代中期，勒布在天体物理学方面开始做出成绩，他同在校研究生佐尔坦・海曼（Zoltan Haiman）和博士安妮・索尔（Anne Thoul）一起发现了第一代恒星诞生的机制和过程。这个过程始于宇宙大爆炸后不久，那时宇宙中的物质分布不太均匀，一些区域中的物质密度比平均值高出0.001%。引力将更多的物质聚拢在这些区域，使致密的地方变得越来越致密。主要由氢原子组成的气体云开始聚集起来。
勒布和他的同事为了简化计算，假设这些气体云是对称的球体，在正常情况下，它们会坍缩形成恒星。这个过程是一种非常精妙的平衡：在引力作用下，气体云发生压缩，但当气体的体积缩小，温度上升，向外扩张的压力就增强了，这又限制了气体云进一步坍缩。气体云的中央必须要变得足够致密才能够触发核聚变反应，释放出巨大能量，恒星才可能形成。但是，如果气体云无法冷却下来以减少向外的压力，它就永远达不到那个关键的密度阈值。
勒布的团队很快就发现了气体云冷却的一种方式。当气体变得愈发致密，两个氢原子可能会聚合成一个氢分子。这些分子一开始只是气体的很小一部分，但它们能吸收气体周围的热能，并在发光的过程中释放这些热量，这样就能降低气体云的温度，为恒星形成创造有利环境。
勒布团队不停地演算着整个模型中恒星产生的过程，觉得是时候号召更多精通计算机的天文学家加入进来了。现就职于德克萨斯大学奥斯汀分校的沃尔克・布罗姆（Volker Bromm）说：“勒布把这个奇妙的物理问题带给了我们。我们和他一起利用计算机程序将这项研究进一步深化。”
多年来，布罗姆和其他科学家的计算机模拟表明，遵循勒布提出的一般路径的气体云能够产生许多大小各异的恒星。总体来说，这个过程为早期星系的形成提供了条件。
探寻气体云
带着寻找孕育第一代恒星的气体云的信念，勒布在过去十年间把大量精力用在了一个新的领域――“21厘米宇宙学”。它是射电天文学的一个分支，关注的是21厘米波长的电磁辐射波。正是凭借这项技术，天文学家证实了恒星的祖先――气体云――主要由氢原子构成。每个氢原子（由一个质子和一个电子组成）都可在两种稍微不同的状态下被发现：电子和质子同向旋转的高能状态以及电子和质子反向旋转的低能状态。当原子从高能级跃迁到低能级，会发射出一个21厘米无线电波谱线的光子。天文学家通过射电望远镜寻找宇宙中21厘米波长的发源地，就能确认遥远的富含氢原子的区域，从而追溯到第一代恒星形成的那个时代。
当时，勒布和他的哈佛同事马蒂亚斯・扎达日伽（Matias Zaldarriaga）（阿根廷天体物理学家）向其他科学家介绍21厘米宇宙学是如何更详尽地解释宇宙的，使他们对此产生极大的兴趣。这个方法让天文学家揭开了宇宙“黑暗时期”的面纱――从宇宙大爆炸到1亿年后恒星开始发光之间的那段“低迷混沌期”。
这个方法的另一项潜在回报就是能够捕捉到宇宙演化的信息。要知道，宇宙在大爆炸之后不断膨胀，不但空间在延伸，光和其他形式的电磁辐射也在延伸。现在，我们假定宇宙大爆炸后的5亿年时，一个由氢原子构成的气体云向外辐射出21厘米波长的无线电波，同时，宇宙膨胀因子是10。130年后，这些到达我们视野的无线电波也是以10为膨胀因子在延伸，我们接收到的信号变成了210厘米波长的无线电波。然而，更晚诞生的无线电波则不会拉长那么多倍，假定它们的膨胀因子是5，则它们的波长变成了105厘米。勒布和扎达日伽告诉同事，他们对宇宙的历史有了更为清晰、明确的认识。
再电离时期
如今，宇宙学家将利用新建的射电天文望远镜阵定第一代恒星形成的具体时间。为了理解他们的方法，让我们重温宇宙大爆炸后物质普遍由氢原子构成的炙热时期。
由于那时温度极高，辐射极强，这些原子最初是以电离的形态存在的：带负电的电子与带正电的质子剥离，留下带正电的氢离子（实际上只有质子）。宇宙诞生后的大约38万年后，物质逐渐冷却下来，电子和质子开始合并，形成一种“中性”的氢原子，即净电荷为零的基态氢原子。氢原子一直维持这个状态，直到恒星和星系开始形成。这些新生恒星除了能够产生可见光，还能辐射紫外线。紫外线将中性氢原子分离成电子和质子――氢原子又一次被电离――这被科学家称作“再电离时期”。
电离氢原子不能发射出21厘米辐射，因为这取决于电子和质子的相对旋转状态。因此，天文学家通过确认21厘米发射谱线消失来寻找再电离的氢原子――这也就是恒星之光同时被点亮的证据。以他们自己的话来说，他们的战略是要搜寻有关第一代恒星的某些效应，而非恒星本身。
勒布说，这种21厘米无线电波信号突然消失的情况并不会一次性出现在所有地方。他用瑞士奶酪来做类比：奶酪上的洞代表恒星和星系及其周围的区域，这些区域的紫外线已经把氢原子电离了，中断了21厘米无线电波信号；奶酪的实心部分则代表未接收到辐射的区域，这些区域中的中性氢原子仍然存在。
随着时间的推移，奶酪上的洞不断扩张，相互重叠在一起，最终只剩下洞，奶酪（中性氢原子）消失了。勒布说：宇宙如今正是这样的状况，氢原子全部再电离，这种状况已经持续了120多亿年。实际上，勒布认为在大爆炸后的9.5亿年间，宇宙中99.99%的区域已经发生了再电离。
在那个时期，恒星是如何诞生的？柏克莱加州大学的亚伦・帕森斯（Aaron Parsons）也对此产生了兴趣。帕森斯是南非卡鲁沙漠128天线再电离高精度望远镜阵列（PAPER）的联合首席研究员。他是这样描述他的目标的：第一代恒星产生的紫外线足以电离星系间的气体；问题是“这是何时发生的”？帕森斯也没有直接观测恒星，而是尝试捕捉21厘米信号消失的瞬间，这应该和多数氢原子发生电离的时间相一致。
帕森斯和它的同事们开始观察二维的“瑞士奶酪片”，计算着奶酪上的洞――代表再电离的范围和影响。如果这个方法获得成功，下一步要做的便是拓展高精度望远镜或建立新的阵列，提高观测技术，最终直接得到三维空间中中性氢原子的分布以及失去中性氢原子的“空洞奶酪”。这将是对整个宇宙再电离时期的一个更全面的模型。只要知道再电离被触发的时间，科学家就能够精确推断第一代恒星开始涌现的那一刻。
下一个前沿
与此同时，勒布还在钻研另一个宇宙学前沿项目，通过观测中性氢原子去探寻更早期的宇宙――恒星形成前的黑暗时期。他认为这可能是最有趣的时代，因为在这个时代中，最原始的氢开始成形，组成了能够孕育恒星和星系的气体云。
勒布是黑暗时期无线电探测（DARE）计划的研究员。这个计划将在绕月探测器上放置一根无线电天线。由于探测器位于地球电离层之上，接收到的电磁频率不会受到电离层的干扰，所以能够比如今其他天线传递更为清晰的信号。勒布在仪器的设计上做了优化，但他担心这个计划仅仅是一个想法，而且还未获得资金支持。
即使不实施DARE计划，现存的项目也已经开始搜集新的数据。哈勃太空望远镜最近就锁定了一个在大爆炸后3.8亿年诞生的星系。哈勃的继任者――韦伯太空望远镜，口径将是哈勃望远镜的三倍，接收面积是哈勃的7倍。这个6.5米口径的大镜子能够探测更暗淡更古老的星系。
勒布和哈佛大学同时也是巨型麦哲伦望远镜（GMT）计划的合作伙伴。GMT的口径是24.5米，将在智利拉斯坎帕纳斯天文台所在山顶建成。GMT将在下一个十年开展观测项目。GMT比现有的望远镜大5倍，未来它将会提高科学家搜寻第一代星系的效率。
读《向命运挑战》有感
几天前，我和老师一起学习了《向命运挑战》这篇课文。霍金那种敢于向命运挑战的精神，给我留下了深刻的印象
这篇文章描写了伟大的天体物理学家霍金患有绝症后，他不畏病魔，勇于向命运挑战。最终他不仅坚强地活着，还不断地进行科学研究，成了伟大的天体物理学家。
正当我读这篇文章时，有一句像磁铁一般把我吸引住了，“一个人有了聪明才智，并不一定能发挥出来。要取得相应的成就，还需要一种精神。一种不怕失败，不怕困难，敢于向命运挑战的精神。”我从中体会到了；诚然，一个人的聪明才智发挥出来，取得相应的成就，就必须要有奋力拼搏，百折不饶的精神。无论在什么条件下，无论遇到什么挫折，都要坚持不懈，始终如一地去奋斗、去拼搏，不达到目的誓不罢休。
当我读到：“时间只有两年半，不算多，要努力做些有意义的事，让生命留下一点辉煌……。”这是霍金在医生说他只能活两年半的话以后对自己说的话。这句话表明，霍金不屈服命运的安排，决心在短暂的时间里，刻苦攻读，潜心研究，创造出不平凡的奇迹。
还有一句话使我印象很深：“他的身体一点儿也没有离开轮椅，但是，他的思维却飞出了地球，飞出了太阳系，飞出了银河系，飞到了上百亿光年外的宇宙深处，飞向了神秘莫测的黑洞。”这句话写出霍金的身体条件极端恶劣，但是他仍然进行科学探索，与命运顽强搏斗。
在我们生活也有现实的例子，张海迪失去了双脚双臂，仍然坚持不懈 地读书、写作；华罗庚教授，小学时数学常常考个“0”分，但他不放弃，最终成了数学家。
说到这里，我不禁要想到了一些家庭中的独生子女，作为一名少先队员，作为一位21世纪的接班人，却因学习上遇到了一些小问题就把它抛到九霄云外，不假思索，也不主动请教老师和同学，在生活中遇到什么困难，都不愿意自己去克服，而老是依赖父母，假如手指不小心划破了，他就会偎依在父母怀里撒娇或哭得很伤心。
学习了《向命运挑战》这篇课文后，从霍金的身上，我看到了一种不向命运屈服、敢于向命运挑战的精神是取得一切成功的关键。“为人类做些有意义的事，让生命留下辉煌。”是霍金生命的上支柱，有了如此的崇高的境界与不屈不饶的精神，就没有什么困难可抵挡得住了！还有，做任何事情都要努力去完成而且要一丝不苟，认真对待，一点小问题也不放过。遇到困难时，不要被困难所吓倒，也不要总想着依靠父母，不要做温室里的幼苗，一定要勇敢地面对一切，努力拼搏。在短暂的人生中，让生命迸发出金色光芒！
困难：地外文明的分类是根据1964年前苏联天体物理学家卡达谢夫提出的标度方法进行的。人类为地外生命探索做出了许多努力，进行宇宙漂流、寻找行星等等一系列活动，但是始终没有确定的结论人类社会中也产生了许多相关的猜测和推论。当然，始终有人相信有外星人存在但是目前仍没有确凿的证据来证实这一点。
意义：科学家们越来越乐观地相信他们能够找到宇宙来的信号以证明在浩瀚的宇宙中，我们人类并不孤独。新近一些进展越来越使他们坚信自己的观点。乐观地看，有可能在不久的将来我们就能找到证据来证明在宇宙中我们并不孤独。
（来源：文章屋网 ）
困难在不同人面前表现出来的样子也是不同的，在那些胆小、软弱的人面前,它是强大的；在勇敢无畏,勇于面对困难的人面前,它是弱小的。
在生活中，勇敢的人很多，因为它们都有一颗战胜困难的信心。霍金就是一个勇于面对困难，战胜困难的人。17岁时，他就考取了英国牛津大学，21岁时，无情的命运却让他患上了萎缩性脊髓硬化症。医生说他最多只能活两年了。但是，霍金不向困难低头，勇敢的向命运挑战坚强地活着。在他患症严重，每天遭受病痛折磨时，他努力研究天体物理学，最终写出了一本《时间间史——从大爆炸到黑洞这本书》。霍金的不向困难低头的精神征服了全世界。
其实困难并不可怕，可怕的是向困难低头。面对困难，想的第一件事不应该是害怕，而应该是想到战胜困难后的快乐与喜悦，朝着这个目标勇敢地出发，困难就会被你远远地抛在后头，直到消失。
面对困难，战胜困难，美好的明天是属于你的！
1、陨石碰撞说： 距今六千五百万年前，一颗巨大的陨石曾撞击地球，使得君临地球长达一亿数千万年的恐龙绝种。此理论是由加州大学柏克莱分校的路易．阿尔巴列斯博士等四位科学家所提出的。 在这段期间中，以恐龙为首的许多生物都因之而绝种。
2、彗星碰撞说：是以古生物学者戴维劳普以及约翰塞普柯斯基发表的“古生物的绝种是每两千六百万年发生一次”论点为开端而产生的。路易阿尔巴勒兹将这个论点及自己的理论送给天体物理学者查理谬拉，后来谬拉就认为是由于太阳的半星复仇女神星的引力，周期性地把彗星推向地球的缘故。
3、造山运动说： 在白垩纪末期发生的造山运动使得沼泽干涸，许多以沼泽为家的恐龙就无法再生活下去。因为气后变化，植物也改变了，食草性的恐龙不能适应新的食物，而相继灭绝。
4、气候变动说： 由于板块移动的结果，海流产生改变，更引起气候巨幅的改变。严寒的气候使植物死亡，恐龙缺乏食物而导致了灭亡。
（来源：文章屋网 ）
他，用百折不挠的毅力战胜了病魔，延长生命坚强地活着；他，克服疾病带来得重重困难，顽强地工作取得了很大的成就。他是谁，他就是感向命运挑战的霍金。
霍金，一个21岁就患上了萎缩性脊髓侧索硬化症的人。脚不行了，手不行了，嘴也不行了，走路、吃饭、说话都由别人或机器帮忙。正是这种逆境，霍金成了伟大的天体物理学家，以他的成就征服了全世界，也以他顽强搏斗的精神震惊了所有人。
不正是这样吗？逆境让霍金与咄咄逼人的病魔斗争，逆境让霍金决心让生命留下一点辉煌，也是逆境，让霍金对科学执着。
又有多少这样的英雄，不是在逆境中奋勇拼搏的呢？
贝多芬在双耳基本失聪的情况下，写下了《英雄》《命运》等振奋人心的音乐。也是逆境，让贝多芬在音乐史上起了继往开来的巨大作用，他集古典派之达成，开浪漫派的先河，就是逆境，让他获得“乐圣”的尊号。
一个个鲜明的例子，让我认识到了在逆境中更能使人成材，更能使人认识到生命的意
义，让人懂得生命的价值。
在逆境中，人会更加热爱科学，使人创造出卓越的成就。
逆境，确实是培养人才的最佳环境。
在人马座A黑洞的惊人引力拖拽下，巨型气体云螺旋飞向这个黑洞
靠近黑洞过程中，气体云被撕裂和拉伸，每小时的速度达到500万英里（约合每小时804万公里）
科学家认为银河系中央的人马座A黑洞可能将一颗年轻恒星及其行星形成盘拖出一个年轻恒星环
北京时间7月5日消息，一个巨型气体云将于2013年撞向银河系中央的超大质量黑洞人马座A，时速达到500万英里（约合每小时804万公里）。这将是迄今为止人类观测到的最猛烈的太空撞击事件之一。实际上，这个气体云并不会真正与人马座A黑洞相撞，在距离黑洞240亿英里（约合386亿公里，相当于光线36小时的穿行距离）时，黑洞的潮汐力将被这个气体云撕裂。
在人马座A黑洞巨大引力的拖拽下，气体云以每秒5000英里（约合每秒8046公里）的速度加速，将于2013年撞向这个黑洞
巨型气体云将于2013年撞向人马座A黑洞并被黑洞的巨大引力完全撕裂。这是科学家第一次观测到巨型气体云靠近超大质量黑洞
过去20年时间里，德国慕尼黑马克斯-普朗克地外物理学研究所的天体物理学家史蒂芬-格里森一直对人马座A黑洞进行观测。2013年，他将继续进行观测。格里森表示：“迄今为止，只有两颗恒星与人马座A黑洞进行如此近距离接触，最后毫发无损地掠过地球。不过，气体云的情况不同，将被黑洞的潮汐力完全撕裂。”随着与人马座A黑洞之间的距离越来越近，气体云的速度不断加快。7年内，它的速度增加了一倍。
借助于欧洲南方天文台的甚大望远镜，天文学家能够对这个黑洞进行观测。在对人马座A黑洞进行观测时，马克斯-普朗克地外物理学研究所的莱恩哈德-格泽尔发现一个独特的新天体，正快速逼近这个黑洞。这个天体就是气体云。研究论文主执笔人格里森表示：“在科幻作品中，宇航员在靠近黑洞时身体会被拉伸，变得好似意大利面条。有趣的是，这个新发现的气体云便遭遇这种厄运。在与人马座A黑洞亲密接触时，这个气体云无法幸存下来。”
这个气体云将掠过人马座A黑洞的事件穹界，彼此间的距离大约在400亿公里左右，相当于光线36小时的穿行距离。在这个距离，气体云将被黑洞的潮汐力撕裂。逼近人马座A黑洞过程中，气体云将因为黑洞周围炙热恒星的强紫外辐射发光。随着进一步靠近这个黑洞，气体云承受的外部压力不断加大。人马座A黑洞的地心引力是太阳的400万倍，将加速气体云的内部运动并对其进行拉伸，使其变得好似意大利面。目前，这个气体云的边缘已开始崩溃，几年内，它将被黑洞的引力彻底撕碎。2008年至2011年，天文学家发现的气体云遭破坏的迹象越发强烈。
在2013年靠近人马座A黑洞时，气体云内物质的温度将不断升高，可能放射出X射线。目前，人马座A黑洞附近的天体很少，也就是说，这个新到的大餐将成为人马座A黑洞未来几年的主要食物。一种有关这个气体云形成的理论认为，气体云内的物质可能来自于附近的年轻大质量恒星，这颗恒星因强烈的恒星风迅速流失质量。人马座A黑洞周围轨道的一个已知双星的恒星风可能与这个气体云的形成有关。格泽尔表示：“未来两年，我们将发现非常有趣的现象并且获得异常宝贵的信息，帮助我们了解大质量黑洞周围物质的行为。”（孝文）
（来源：新华网）
