我们的宇宙正在变得越来越热

宇宙的平均温度正在升高

近一个世纪以来，天文学家们逐渐认识到宇宙正在膨胀。上世纪九十年代，他们意识到宇宙的膨胀速度从40亿年前开始就一直在加快。

但是俄亥俄州立大学宇宙学和宇宙粒子物理中心的新研究表明，随着时间的推移，宇宙也越来越热了。在研究了宇宙在过去100亿年中的热历史之后，该团队得出结论：宇宙的平均温度已经比100亿年前提高了10倍，达到了220万开尔文（疑数据有误，暂不翻）。

这篇名为《使用修尼亚耶夫·泽尔多维奇X线断层摄影术研究得出的宇宙热历史》的研究报告最近发表于《天体物理学》杂志。该研究的带头人是宇宙学和宇宙粒子物理中心的研究人员一宽池昂，团队成员来自卡夫利宇宙物理与数学研究所、约翰斯·霍普金斯大学以及马克思·普朗克天体物理研究所。

该团队在研究中测量了宇宙大尺度结构的热量数据。这将有助于我们了解宇宙图景，还有暗物质和气体的引力坍缩造就的最大宇宙范围。正如池昂博士在一则俄亥俄州的新闻中所说：

“我们新的测量结果为2019年诺贝尔物理学家获奖者吉姆·皮布尔斯的伟大构想提供了有力的支撑。他为宇宙中大尺度结构的形成奠定了理论基础。在宇宙的运行过程中，引力使得暗物质和太空中的气体彼此逐渐靠近，形成星系和星系团。这种吸引力非常强烈，越来越多的气体被其吸引而发生振动，从而导致了温度的升高。”

  为了测量过去100亿年的热力学变化，蒋和他/她的同时从欧洲航天局的普朗克红外天文卫星和斯隆数字巡天（SDSS）中收集数据。普朗克卫星是欧洲第一个测量宇宙微波背景温度任务所用的卫星，斯隆数字巡天是一项大型的多光谱测量研究，其已经绘制出来了目前宇宙最细致的三维地图。结合这些数据集合，该课题组将8幅来自普朗克卫星的天空强度图与来自斯隆数字巡天的200万光谱红移数据文献进行交叉关联。

结合红移测量数据（该数据通常用于确定物体移动远离我们的速度）和基于光的方法所估计的温度，该课题组比较了距离地球较远（时间上更靠前）和离地球较近的气体云的温度。欧洲航天局从普朗克任务中所获得的全天空数据显示出了许多不同的波长。来自：欧洲航天局。由此，该课题组可以确定早期宇宙的气体平均温度（大约是宇宙大爆炸后40亿年）低于现在。这显然是因为，随着时间的推移，宇宙结构的引力坍缩，随着宇宙的加速膨胀，该趋势也会愈加强烈。

正如蒋所归纳的，宇宙的升温是由星系和结构的形成的这一自然过程所导致的，与地球的气温变化并无关系：“随着宇宙的演化，引力将太空中的暗物质和气体拉扯到一起，形成了星系和星系团，而该过程所受到的阻力是巨大的——巨大到越来越多的气体相互撞击并且被加热…… 这些现象都发生在跨度非常大的尺度上。在不同的尺度上没有任何的关联。”在以前，许多天文学家都认为，随着宇宙的膨胀，宇宙会持续变冷，而这必然会导致“大寒冷”（或“大冻结”）。

相反地，蒋和他/她的同事指明了，科学家们可以通过“检查宇宙的温度”来为宇宙结构形成的进化来计时。由BOSS绘制的三维地图的一部分。最左边的矩形显示了太空中1000平方度的一个截面，其中包含了120,000个星系，约占该研究全部的10%。作者：Jermey Tinker/SDSS-III。

这项发现也从理论上暗示过去公认的“宇宙正在变冷”的观点已经是一个过时的结论。另一方面，这也意味着对于费米悖论存在一种可能的解释是高等外星文明（ETIs）都在睡觉，等待着宇宙环境得到改善（《夏眠假说》）。

基于热力学计算（Landauer极限/原理），有论据指出，随着宇宙的冷却，高等文明将能够从他们的伟大工程中获得更多的收益。另外，如果宇宙随着时间变得越来越热，是不是意味着因为宇宙辐射的增加宇宙文明的出现将变得越来越不可能了呢？

假设没有用于维持某一热平衡的机制，这是否意味着宇宙将不是以“大冷寂”结束而是“大火灾”结束？正如罗伯特·弗罗斯特（Robert Frost）著名评论：“有人说世界将终结于大火中，也有人说世界将终结于冰冷中。”这些论述中哪些将会被证明是正确的，并且可能对未来的人类产生什么暗示，只有时间才能给出答案了... ...

相关知识

宇宙（拉丁文Universus）是所有空间和时间以及其中一切内容的总和，包含行星，恒星，星系和所有以其他形式存在的物质和能量。虽然整个宇宙的空间大小仍是未知的，但是可观测宇宙大小的测量是可以的，目前人们估计可观测宇宙的直径大小为930亿光年。在各种多维宇宙假设中，某个宇宙是许多较大的宇宙的组成部分中的一个，它们相互间是断开的，单个宇宙本身包含了所有的时空及其一切内容。

最早的宇宙学模型是由古希腊和印度的哲学家提出的，即“地心说”，他们认为地球是宇宙的中心。在过去的几个世纪中，随着更精确的宇宙学观测的发展，尼古拉斯·哥白尼（Nicolaus Copernicus）提出了“日心说”模型，认为太阳是太阳系的中心。艾萨克·牛顿（Isaac Newton）的万有引力定律就是基于哥白尼的工作和约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）行星运动定律以及第谷·布雷的观测工作建立的。

作者：MATT WILLIAMS

FY：Astronomical volunteer team

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