能找到宇宙消亡的證據嗎?
宇宙消亡的最後標誌是黑洞的蒸發殆盡和質子衰變使各種物質瓦解。
黑洞的最後蒸發,目前還無法用實驗去驗證。但科學家認為,質子是否衰變,現在則可以用實驗去檢驗。
曾經認為,質子衰變所需要的時間為1028年。這樣,在1028個質子中(在10千克物質中就包含有這麽多質子),每年應有1個質子發生衰變。但後來這個衰變時間被實驗否認了。
人們認為,質子衰變的時間應為1030到1032年。如果質子衰變時間為1032年的話,一個人一生中身體上會有l~2質子衰變。因此,如果質子衰變時間確是1030年或1032年的話,目前是可以用實驗檢驗的。
檢驗的辦法是,將足夠數量的水,用水槽放在數百米深的地下(以排除各種幹擾因素),在水槽四周設置大量探測儀器,探測質子的衰變反應。質子衰變時產生一個反電子和一個中性p介子。p介子很快又衰變為兩個g射線光子,光子遇到水物質的原子核,會產生能量很高的正、反電子對,因而可以被探測到。如果水的數量在10000噸以上,每年應觀測到1次以上質子衰變。
有的認為,質子衰變時間為1080年,甚至更長,那就超出檢驗的範圍了。
牛頓的望遠鏡
為了解決以往望遠鏡的“假色”難題,另一個偉大的科學家登場了,他就是牛頓。幾乎所有的偉大科學家都是高超的儀器設計者。牛頓的目的是製造一台消“假色”的望遠鏡。經過深思熟慮,他斷定隻有一個解決辦法,那就是製造一台根本不需要物鏡、也就不可能有“假色”的望遠鏡。
按照牛頓的設計方案,從所研究物體發出的光從鏡筒的開口端進來,射到筒底的一麵反射鏡上。這麵反射鏡(稱為主鏡)的表麵是彎曲的,它把光反射回鏡筒,射到與主鏡成45度角的一麵較小的平麵反射鏡(副鏡)上;平麵副鏡把光線反射到筒的一邊並在那裏聚焦,像被目鏡以通常的方式加以放大。因此,使用牛頓的望遠鏡的人要與入射光線同方向往筒內看的。由於反光鏡是平麵的,它均等地反射所有色光,因此不會引起假色問題。
但是,牛頓的反射望遠鏡也存在一個問題,反射材料是其發展的障礙:鑄鏡用的青銅易於腐蝕,不得不定期拋光,需要耗費大量財力和時間,。而耐腐蝕性好的金屬,比青銅密度高且十分昂貴。像牛頓那樣不為錢財所擾的科學家,在曆史上並不多,所以這種望遠鏡也就不會普及了。
直到1856年,德國化學家尤斯圖斯·馮·利比希研究出一種方法,能在玻璃上塗一薄層銀,經輕輕的拋光後,可以高效率地反射光。這樣,就使得製造更好、更大,當然也更便宜的反射式望遠鏡成為可能。
農曆為何沒有“閏正月”?
我國的農曆由來已久,其淵源可溯於夏朝,故又有“夏曆”之稱。農曆平年為12個月,閏年有13個月,這已成為人所共知的常識。但是,你可知道農曆的閏月是如何設置的,為什麽閏月設置在夏季的多,設置在冬季的少呢?在我們的記憶中似乎從未有過閏正月,因而也就沒有“閏春節”,這又是為什麽呢?問題還得從地球和月亮的運動情況談起。
年、月、日的定義
自古以來,人類的一切活動都離不開時間。而要計算時間,就必須引入時間的單位。人類的一切活動又都是在地球這個舞台上進行的,因而晝夜交替、四季更迭的現象自然而然地被人們用作為最基本的時間單位。
地球的自轉給我們帶來了時間的第一個自然單位,這就是“日”。地球繞軸自轉一周為一“日”,它是晝夜交替的周期。地球繞太陽的公轉運動帶來了第二個計時單位,就是“年”。地球公轉一整周為一“年”,這是四季變化的周期。最後,月亮繞地球的運動為我們建立了第三個時間單位“月”。
任何運動都是相對的,天體的運動也不例外。無論是地球的自轉、公轉,還是月亮的運動,都需要相對於一些參考點來加以觀測。因此,在天文學上由於所用參考點的不同便有不同的“年”、“月”、“日”。我們生活中所用的“日”每天長度相等,稱為平太陽日。平太陽日已經不是一種自然的時間單位,它是假定地球公轉軌道為一正圓形、地球自轉軸與公轉軌道平麵相垂直時,地球相對太陽自轉一周所經曆的時間。決定四季變化的時間周期稱為回歸年,它的長度等於365.2422平太陽日。最後,月亮圓缺變化的t周期稱為朔望月,長度等於29.5306平太陽日。
顯然,年和月的長度並不正好是日的整數倍,這就給日常生活中的計時問題帶來了一些麻煩。如何利用年、月、日這三個單位來計算時間的方法稱為曆法,其中包括一年的日數,一年中不同月份的日數如何確定,以及置閏的規律等內容。
陽曆和陰曆
曆法中年和月的長度是日長的整數倍,它們不再是時間的自然單位,分別稱為曆年和曆月。陽曆又稱太陽曆,是根據地球繞太陽公轉周期所定出來的曆法。陽曆的每一曆年都接近於回歸年。在一長時間內,曆年的平均長度應盡可能與回歸年相等。在這一前提下,每年劃分為12個曆月,它們沒有天文學上的意義。因此,在陽曆中,便采用與回歸年最相近的整日數來計算年的長度,一年365日。
很明顯,如果陽曆的曆年長度每年都為365日,那麽由於每一曆年比回歸年長度短0.2422日,長此以往,差數不斷積累,季節就會不斷向後推遲。比如,經過720年後,積累差數達到半年左右,那時春分出現在十月,而七月則成為一年中最冷的月份。這樣,必然會造成寒暑顛倒,歲時混亂。為了克服這一點,陽曆規定設置閏年,閏年為366日,而把含有365日的年份稱為平年。
置閏的規則可用三句話來表示:非世紀年的公元年數能被4整除的為閏年,世紀年(如1900年,2000年)的公元年數能被400整除的為閏年,其餘的年份為平年。於是在400年內計有閏年97年,平年303年,平均長度為365.2425日,和回歸年的長度隻相差26秒,經過三千多年後才相差1日,這是很精確的了。現行的陽曆為羅馬教皇格裏高裏八世在公元1582年所頒布的,並且從第二年起陸續為世界各國所采用,因而又有格裏高裏曆或格裏曆之稱。
陰曆又稱太陰曆,是依據月亮運行的周期所定出的一種曆法。製訂陰曆的原則是使每一曆月都接近於朔望月,曆月平均長度應等於朔望月。然後,使曆年的長度盡可能接近回歸年。
由於朔望月的長度為29.5306日,陰曆的曆月是大月30日,小月29日,交替相間,以使曆月平均長度接近於朔望月。當然,這樣做還是存在著不小的差異,因此在目前伊斯蘭教徒所采用的回曆中,規定在360個曆月(即30個曆年)中大月占191個,小月為169個,從而在曆月和朔望月的配合上作了很大的改進。
純粹陰曆的曆年也有平年和閏年之分。平年354日,包括六個大月和六個小月。閏年355日,在十二月末增加一天,包含七個大月和五個小月。這種曆法並不照顧到曆年平均長度和回歸年長度的配合,久而久之,兩者相差甚大。比如說,對於用陰曆記年的一個68歲回族老人來說,實際上他隻過了66個春秋。
由於陰曆的根本特點在於曆月平均長度等於朔望月,每個日期就必然與一定的月相相對應,比如陰曆十五大致就是滿月。陽曆的月是不能反映這一自然現象的。但陰曆的曆年則不能反映出季節的變化,和農業生產及人們的日常生活脫節,因而已很少為人所用。
陰陽曆和節氣
陰曆的曆法完全根據月亮的運動,陽曆則完全依據地球的繞日公轉。我國沿用已久的農曆並不是完全用陰曆,也不是完全用陽曆,而是兩者並用。一方麵,農曆以月亮繞地球運行一周為一月,平均曆月長度等於朔望月;這一點與太陰曆原則相同,所以也叫陰曆。另一方麵,農曆設置閏月以使曆年平均長度盡可能接近回歸年,同時設置24節氣以反映季節的變化特征。農曆集陰、陽兩曆的特點於一身,所以稱為“陰陽曆”。
陰陽曆的曆月長度和回曆一樣,有大小月之分:大月30日,小月29日,就是所謂月建。但農曆曆月的安排卻不同於回曆,回曆中大小月機械地相間排列,而農曆的月建大小則要經過推算後決定,比回曆更為精密。農曆規定月初必合朔,月朔之日定為初一。
月建的大小取決於合朔的日期,即根據兩個月朔中所含的日數來決定。由於兩個朔望月的長度並不正好為59天,因而一年中的大、小月數也不一定相等,有時可能連續出現兩個大月或小月,以使曆月的平均長度盡可能與朔望月相近,其剩餘的差數則依靠閏月以及閏月月建的安排來調節。
朔望月和回歸年是兩個難以相合的周期,它們的餘數都很零碎,而我國的農曆卻把作為陰、陽兩曆基礎的這兩個自然周期調和的十分成功。早在春秋時代就已發現,如果在19個陰曆年中插人7個閏月,那麽總長度便和19個陽曆年長度幾乎相等。這種“十九年七閏法”在古曆中稱為“閏章”。實際上19個回歸年=6939.60日,而235(12×19+7)個朔望月=6939.69日,兩者僅差2小時9分36秒。
為了進一步說明農曆置閏月的規則,我們先要來對節氣作一番解釋。
二十四節氣是我國農曆的一大特點。由於長期以來把農曆稱為陰曆,因而不少人都誤認為節氣屬於陰曆,實際上節氣完全取決於地球的公轉,可以稱為是陽曆的一部分。節氣反映了地球在軌道上運行時所到達的不同位置。由於運動的相對性,它們也就是太陽在黃道上運動時所到達的不同位置。規定太陽黃經等於零時稱為春分,以後黃經每隔15設一節氣,,共有24個節氣。從春分開始,依次為清明、穀雨、立夏、小滿、芒種、夏至、小暑、大暑、立秋、處暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒、立春、雨水、驚蜇。正因為如此,節氣在陽曆中的日期比較固定。例如,春分總在3月21日或22日。少量變動由陽曆曆月長度不等以及閏年增加一日而引起。相反,節氣在陰曆中的日期卻是變化不定,同一節氣在陰曆不同年份中出現的日期前後可相差達一個月。現在我們可以清楚地看到,節氣屬於陽曆而不是陰曆。