我膨胀了,竟然想到用激光去测宇宙膨胀速度

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2018-11-02 13:25:27

本文探讨了如何用激光测量宇宙膨胀速度的可能性,并解答了关于月亮在白天可见的条件、盐水降低熔点的原因以及提升或降低沸点的方法等问题。

根据现有的理论,我们现在所处的宇宙正在飞速膨胀,周围的星体都离我们远去。两个相向的光如果同时发射,假定我们在朝某一个方向运动的话,那么接收到激光的时间就不一样,用这个方法是不是就能把宇宙膨胀速度测出来了呢?来看我们的答题小哥怎么说。

为什么有的时候白天也能够看见月亮,明明是白天月亮也没有被太阳的光芒掩盖?什么条件下更容易在白天也找到月亮?

月球是太阳照亮的,日-地-月相对位置角度不同,我们会看到不同的月相:望月(满月)就是在地球上恰好看到被太阳照亮的一面月球。朔月就是在地球上恰好看到背对太阳的一面月球。上、下弦月就是恰好看到一半被照亮的和一半黑暗的。盈凸月、亏凸月就是看到一大部分被照亮的,一小部分黑暗的。新月、残月(蛾眉月、月牙)就是看到一小部分被照亮的,一大部分黑暗的。

向两个相反的方向发射激光,光线走过相同的距离所花的时间是不是不一样啊。我这样想是想测量地球随宇宙膨胀的速度。你想的挺好,这么好的办法为什么天文学家没有想到呢?因为根本就不是你想的这样的啊!宇宙的膨胀是均匀、各向同性的,没有一个点是中心。

就像一个在充气的气球,不是说以气球中心为原点,地球长在球皮上跟着膨胀离中心越来越远,而是整个宇宙就是球皮,随着时间演化(充气),越来越大,上面的任意两个点之间的距离也越来越远。所以向相反方向发射激光,光线走过相同的距离所花的时间是一样的。但是通过观测遥远的星系远离我们的速度(红移),我们可以计算宇宙膨胀的速度啊。

盐水可以降低溶液熔点的原因是什么?有没有升高熔点或升高/降低沸点的方法?

要回答这个问题,我们要先来看看水是怎么结冰的,当温度降低到冰点以后,水分子开始不那么“自由”了,相邻的水分子之间开始形成氢键,并自发形成有序的晶体结构,最后形成冰的结构,每个水分子都相对固定在一个小的区域内振动。但是其实这是一个动态平衡的过程,不断地有水分子脱离这个结构同时又不断的有水分子参与进来形成相对固定的晶体结构。

但是盐的加入打破了这个动态平衡,盐离子与水分子结合起来,使得参与形成冰结构的水分子变少了,减弱了上述动态平衡的第二个过程,但是当温度继续降低,又会重新形成一个新的动态平衡,反映到宏观上就是熔点降低了。至于提升水的熔点,通过加压有希望实现,不过需要加到635MPa,这是6000多个大气压了,在那以前熔点几乎不怎么变。降低气压也能提高熔点,但是只能提升0.01K,实在是太不给力了。

还有一种方法就是加特定溶质,比如CaCl2,当CaCl2的质量分数超过38%以后,熔点就会超过0度。相图如下。至于提升沸点,加压就可以了,我们常用的高压锅就是通过提升压强来提高沸点,降低沸点也可以通过降低压强来实现,高原地区水的沸点都比较低,所以他们要用高压锅。除此之外向水里加盐也可以提高水的沸点,向水里边加酒精可以降低水的沸点。

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