哈伯定律與宇宙形成學說

黑洞的大小–史瓦茲半徑(Schwarzschild Radius)

黑洞的大小–史瓦茲半徑(Schwarzschild Radius)
臺南市私立光華女子高級中學物理科楊盛智老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

黑洞(Black Hole)已是家喻戶曉的名詞,原本的名稱其實是:「重力完全塌縮的星球」,直到1967年由惠勒【註1】(John Archibald Wheeler)提出「黑洞」一詞予以取代,至於黑洞形成的條件及範圍為何?早在1916年卡爾‧史瓦兹(Karl Schwarzschild,1873-1916)即求得,根據史瓦兹的說法,如果一個不自轉、不帶電的重力天體,其半徑小於一個特定值,天體將會發生劇烈收縮而坍塌,這個半徑就叫做史瓦兹半徑,在這個半徑內時空嚴重變形,不只天體本身會被吸入,就連發射的光(電磁波)都會被吸收,故呈現「黑漆漆」一片。

暗能量(Dark energy)

暗能量(Dark energy)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

所謂暗能量是就指在宇宙中,不發射光子也不吸收光子的能量,占整個宇宙的三分之二,是組成宇宙最重要的成員,但是因為它均勻分布在宇宙中,所以無法界由堆聚或欠缺而測出它的存在,另外它也無法藉由發射或吸收電磁波加以觀測,因此目前我們對這種能量所知非常有限。

3K宇宙微波背景輻射(3K Cosmic Microwave Background Radiation)

3K宇宙微波背景輻射(3K Cosmic Microwave Background Radiation)
臺南市私立光華女子高級中學物理科楊盛智老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

宇宙微波背景輻射(cosmic microwave background radiation,簡稱「背景輻射」,又稱「$$3K$$ 背景輻射」),因為光譜特徵約和絕對溫度 $$3K$$ 的黑體輻射相同而得名,而呈現的頻率屬於微波範圍。

哈柏定律(Hubble’s law)

哈柏定律(Hubble’s law)
臺南市私立光華女子高級中學物理科楊盛智老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

1929 年美國天文家哈柏(Edwin Hubble,1889-1953)對星系作光譜分析時,發現遙遠的星系在光譜上呈現紅位移,也就是說星系正遠離我們而去,且距離愈遠的星系遠離的速度愈快,徑向的遠離速度(radial velocity)與距離成正比,此關係式被稱為哈柏定律(Hubble’s law):

$$v=H_0{D}$$

暗能量(Dark Energy)

暗能量(Dark Energy)
國立彰化高級中學物理科李明中老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

愛因斯坦在1916年發表的廣義相對論中,為了修正原來方程式所導致的變動宇宙,刻意加入了宇宙常數項修正,以產生相斥力量與重力抗衡,建立符合當時大多數人所深信的靜態宇宙。但後來哈伯的觀測確認了宇宙確實在膨脹,宇宙常數的說法便成了令愛因斯坦懊悔不已的錯誤。

宇宙微波背景輻射的研究歷程

宇宙微波背景輻射 (Cosmic Microwave Background)的研究歷程
國立彰化高級中學物理科李明中老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

根據宇宙形成的「大爆炸理論」,我們的宇宙是在 $$137$$ 億年前一次猛烈爆炸後形成,隨著宇宙不斷膨脹,溫度也逐步下降。宇宙誕生初期,壓力、密度皆極大,高能量光子充斥整個空間,與電子和質子不斷作用,這時期的宇宙是不透明的。

至大無外與至小無內–宇宙學(Physical Cosmology)與基本粒子(Fundamental Particle)的關係

至大無外與至小無內–宇宙學(Physical Cosmology)與基本粒子(Fundamental Particle)的關係
國立台南第一高級中學物理科羅焜哲老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

「至大無外、至小無內 」這八個字,均出自莊子雜篇的”天下”章中,莊子與惠施的對話。惠施說:「至大無外,謂之大一。至小無內,謂之小一」。

宇宙論(Cosmology)

宇宙論(Cosmology
高雄市立高雄高級中學物理科盧政良教師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

宇宙論Cosmology 這個詞源自於希臘文的κοσμολογία(cosmologia, κόσμος (cosmos) order + λογια (logia) word, reason, plan)。宇宙學是對宇宙整體作定量化的研究,並且延伸探討至人類在宇宙中的地位。雖然宇宙學這個名詞是最近才有的(1730 Christian Wolff 的著作 Cosmologia Generalis 首次被使用),人們對宇宙的研究已經有很長的一段歷史,牽涉到科學、哲學、密傳奧祕以及宗教。