【菜科解读】

从提出至今，爱因斯坦的广义相对论经历了科学家们的多次验证，每一次都通过了考验，证明了爱因斯坦的正确性。

然而，试图找到相对论的不普适性的人始终存在，这一次又有科学家提出了新的看法。

我们知道，广义相对论直到现在还可以完美地解释宇宙中的宏观天体物理学现象，尤其是恒星、黑洞乃至星系级别。

但正所谓鞭长莫及，在量子领域，广义相对论遭遇了滑铁卢，完全无法进行解释。

如今，在宇宙尺度下，也有人对这个理论提出了挑战。

虽然爱因斯坦本人不敢相信，但广义相对论已经从理论上证明了宇宙是在膨胀的。

而且，根据1998年的一项研究，我们的宇宙甚至还在加速膨胀。

这意味着这种膨胀并不仅仅来自于宇宙大爆炸，而是还有一种机制在提供膨胀的能量，这就是所谓的暗能量。

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这也符合量子理论的预测：即便是真空中，也充满了我们注意不到的能量。

人类的设备目前还只能观测能量的变化幅度，而不能确定其总量。

然而，根据目前对宇宙膨胀速度的观测，所需的暗能量似乎比量子理论预测的要少得多，这令科学家们有点困惑。

如果两个数字对不上号，是否说明暗能量其实不是导致宇宙膨胀的根源呢？如果真的是暗能量产生了斥力，为何这种力比理论预测的要小很多呢？

除了暗能量之外，宇宙中还有一些人类无法观测到的机制，那就是暗物质。

和暗能量不同，暗物质能够产生引力，它是将星系的天体聚拢在一起的关键，但同样无法被人类观测到。

关于暗能量和暗物质，目前有一个宇宙学理论得到最多的认可，那就是Λ冷暗物质（LCDM）模型。

根据该模型的推测，我们的宇宙的总质能中有大约70%被暗能量占据，还有25%是暗物质，我们能够看见的一切可见物质其实仅占了5%左右。

根据天文学家近20年来的观测，数据也基本符合这个模型。

但是，这个看起来已经符合预期的理论，也遇到了麻烦，那就是宇宙的膨胀速度。

天文学上衡量宇宙膨胀速度有一个参数，叫哈勃常数，这个常数被提出了差不多100年，但没有人知道它具体是多少。

其中LCDM模型可以帮助天文学家进行测算，通过宇宙大爆炸的余晖——宇宙微波背景辐射，天文学家测出了哈勃常数的一个数值。

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天文学家还有一个更加简便的方法，那就是直接测量处于宇宙各个位置的天体和我们的距离，以及它们的退行速度，就可以算出哈勃常数的结果。

这两种方法看起来都是经过论证，没有问题的，但结果却并不相同，这意味着有一种方法存在着问题。

因此有人提出：或许LCDM模型并不准确，需要进行修正。

修正的方法有很多，其中一种就是对引力理论的修正。

换句话说，他们认为爱因斯坦的广义相对论或许存在着瑕疵。

因此，验证广义相对论的话题再一次被提出，也有更多科学家加入到这个行列中来。

朴茨茅斯大学宇宙学教授Kazuya Koyama和西蒙弗雷泽大学物理学教授Levon Pogosian等人在《自然-天文学》杂志上发表论文，介绍了他们的最新研究成果。

他们参考了大量的宇宙观测数据，测试广义相对论的准确性。

他们从三个方面对广义相对论进行了验证，分别是宇宙的膨胀、引力对光的影响以及引力对天体所产生的作用。

他们将三种验证手段结合起来，并利用一种名叫贝叶斯推断的统计学方法，在计算机中重建了宇宙的引力模型。

研究人员的数据来源非常广泛，包括欧洲航天局普朗克卫星的宇宙微波背景数据、超新星、美国的斯隆数字巡天（SDSS）项目以及暗能量巡天（DES）项目对遥远星系的形状和分布的观测等。

在建立模型之后，他们与现在基于爱因斯坦广义相对论的LCDM模型进行了比较。

没想到，他们还真的发现了一些特殊的情况，那就是计算机模型确实和LCDM模型有不同之处。

尽管统计学意义相对来说很低，但这也意味着LCDM模型以及爱因斯坦的广义相对论确实有很小的可能性是需要调整的，否则无法在大尺度下满足实际的天体物理学规律。

他们还注意到，仅仅通过对引力理论的修正，是不太可能解决哈勃常数面临的困境的，也就是还需要其他方面的调整。

研究人员指出，或许宇宙中还存在着其他的机制。

他们推测，在宇宙大爆炸之后，由于温度太高，质子和电子无法结合为氢原子。

就在这段期间，可能存在着某种特殊的暗物质、暗能量或者原始磁场之类的机制。

当然，也可能是本次利用的数据中存在尚未被人类了解的系统误差，需要修正。

不管怎么说，本次研究向世人证明，利用现有设备在宇宙学距离尺度下验证广义相对论是可行的。

尽管还没有解决哈勃常数的问题，但研究人员已经提出了新的方法，未来随着更多先进的观测设备的问世，或许就会有更加令人兴奋的研究成果出现。

总而言之，目前很多理论在现有的科学发展程度上是可行的，却未必绝对准确，哪怕是广义相对论。

当初牛顿力学被奉若神明，还不是被发现了不适用的情况？或许有一天，广义相对论也会被证明在某些方面存在问题，这对人类来说，将是一件好事。

木星是气态行星，如果把木星上的气体全部吹走，会结果

木星是一颗巨大的气态行星，其质量约为地球的318倍，体积更是高达地球的1300多倍，在太阳系八大行星中，木星是绝对的“老大”，这使得我们人类对这颗巨大的行星格外关注，关于木星的各种稀奇古怪的问题也层出不穷。

比如说有人就提出了这样一个问题：既然木星是气态行星，那如果把木星上的气体全部吹走，会有什么结果呢？下面我们就来讨论一下。

首先要讲的是，所谓的气态行星并不是指全部是由气体构成的行星，而是指不以岩石或者其他类型的固体为主要成分、没有确定的固态表面的行星，也就是说，气态行星也是可以拥有固态核心的。

那么木星到底有没有固态核心呢？其实这个问题的答案也是科学家们很想知道的。

尽管以人类当前的科技水平，暂时还不能直接进入到木星深处去直接探索，但通过探测器在木星附近收集到的数据，我们还是可以间接猜测出木星的内部结构。

如上图所示，在探测器飞越木星的过程中，其发出的无线电信号会因为木星的引力变化而出现细微的多普勒频移，通过大量对照探测器的实际轨道和理论轨道的差异，就可以构建出木星的重力场模型，进而猜测出木星内部的质量分布。

科学家根据“先驱者10号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”、“伽利略号”、“朱诺号”等多个探测器传回的数据猜测出，木星很可能存在一个由重元素构成的固态内核，其质量在地球的12倍至45倍之间注：这里的重元素是指比氢和氦更重的元素。

因此科学界普遍认为，木星应该有一个致密的固态核心，其外包裹着大量的氢和氦注：木星主要由氢和氦构成，其中氦占其质量的大约4分之1，其他的绝大部分都是氢。

由于随着深度的增加，木星上的物质会逐渐变得更热、也更致密，因此木星的结构应该是：最外层是气态的氢和氦，当深度增加到一定程度时，氢和氦就以液态存在，而在更深的位置，极端的压强会将氢原子中的电子“挤”出来，使得它们像金属一样可以导电，这种状态的氢也被称为“金属氢”，在此之下就是木星的固态核心大概如下图所示。

据此我们可以得出，木星上层的气体一旦消失，木星上的那些原来处于高压状态下的液态氢、液态氦以及“金属氢”都会因为失压而转变成气体，在这种情况下，如果把木星上的气体全部吹走，其结果就是木星会失去几乎所有的氢和氦，只剩下一个比原来小得多的固态核心。

值得一提的是，虽然我们人类目前并没有能力把像木星这样的气态行星上的气体全部吹走，但宇宙中那些能量巨大的太阳却可以做到。

从理论上来讲，假如一颗气态行星与其主太阳的距离太近，它的气体就会被主太阳不断地剥离，久而久之，这颗气态行星就会只剩下一个固态核心如果它有的话，科学家给这种奇特的天体起了一个奥秘的名字——“冥府行星”Chthonian planet。

有意思的是，我们有可能已经发现了一颗“冥府行星”。

这颗星球被命名为“TOI-849b”，距离地球大约730光年，由“凌星系外行星巡天卫星”TESS于2020发现，其主太阳被命名为“TOI-849”，是一颗与太阳相似的黄矮星。

观测数据表明，“TOI-849b”的体积与我们太阳系中的海王星差不多，但它的质量却大约是海王星的2.3倍，地球的39.1倍，密度约为5.2克/立方厘米，与像地球这样的岩石行星相当。

另一方面来讲，“TOI-849b”距离它的主太阳非常近，以至于其表面温度可以高达1530摄氏度左右，并且大约每18个小时，它就会完成一次公转。

所以我们可以做一个合理的猜测，“TOI-849b”曾经是一颗与木星相似的气态行星，后来因为某种原因迁徙到了距离其主太阳非常近的轨道，在此之后，它的气体就持续地被主太阳“吹”走，最终演化成了一颗“冥府行星”，而这也很可能就是木星上的气体被全部吹走后的结果。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

既然木星是气态行星，那么人类发射的航天器能不能直接穿过木星

行星是天体的一类，是指自身不发光，同时围绕太阳做周期性公转运动的天体，通常可以分为行星、矮行星和小行星。

比如在太阳系内，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星就是属于行星，而冥王星，则和谷神星、阋神星、鸟神星等一起属于矮行星。

穿越木星在太阳系内，位于火星和木星轨道之间还存在着数以十万计的小行星，我们称为小行星带。

当然，我们人类最为关注的还是八大行星，我们根据八大行星的物理性状可以分为两类，一类是和地球一样具有固体表面，岩石行星，称为类地行星，包括水星、金星和火星。

太阳系示意图另外一类就是和木星一样，是有气体来组成的行星，在太阳系内包括木星、土星、天王星和海王星，这些行星和类地行星来比，通常具有体积和质量更大，但是由于是气体组成，所以往往平均密度较小。

那么，既然木星是气态行星，那么我们人类发射的航天器，包括宇宙探测器，或者将来有可能发射的宇宙飞船，能不能直接穿过木星？太阳系八大行星目前来看，人类发射的航天器很难穿越木星，我们这里假设我们从木星的中心穿过。

虽然木星是一颗气态行星，那只是表明木星的主要组成成分是气体，主要是氢和氦，从木星的结构来看，最外面是包围整个木星的大气层，充满着气体，而且在不停的运动之中，形成气体旋涡，比如著名的“大红斑”。

木星南极洲而在木星大气层之下，随着越往木星内部，压力越来越大，气体被不断压缩，形成了液态金属氢，这需要的压力相当于25万个地球大气压，我们要用什么材料才干承受这种压力呢？如果再往木星内部前进，到了木星的中心，我们猜测虽然木星是一颗气态行星，但是其中心是有一个岩石核心，由硅酸盐和铁来组成。

所以在物体状态下，木星内部的高温、高压，以及岩石内核都不支持航天器穿越它。

木星内部结构木星在行星分类上，是一颗气态行星，但是这里的气态，并不是我们地球上所想象的像我们的大气层一样的气体。

我们知道，就算是地球上的大气层，当天宫一号从宇宙坠落，经过大气层时，也会因为剧烈摩擦而燃烧，更何况是更为稠密的木星大气层，所以，以目前的人类技术，别说穿越木星，连木星大气层这一关都过不了。

木星探测器“朱诺号”人类的认知是有限的，我们只能在现有的条件下进行假设，就像农业社会时期的人类，也无法想象现在的互联网时代。

那么，我们说无法穿越木星，也是基于当前的认知，说不定在将来，人类科技进步，就能实现。

朱诺号发射升空