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宇宙中的第一种颜色是什么?

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online_member 发表于 2023-3-7 14:33:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
宇宙中的第一种颜色是什么?
online_member 发表于 2023-3-7 14:34:16 | 显示全部楼层
是神光太阳,银白色,太阳光谱,包含一切色物质。
online_member 发表于 2023-3-7 14:35:04 | 显示全部楼层
真空无色。
online_member 发表于 2023-3-7 14:35:22 | 显示全部楼层
真是个好问题。
知识铺垫:我们所说的“颜色”是什么

在讲原初宇宙之前,我们先统一一下共识,什么是颜色。
非常狭义地说,颜色,代表着我们人眼接受到的光子的波长。人眼中的三种感光视锥细胞在不同波长光子的刺激下产生了响应电信号,从而让大脑“看到了”颜色。
所以,笼统(而不准确)地讲,颜色对应的是可见光波段的光子的波长。

宇宙中的第一种颜色是什么?564 / 作者:Adyson24090 / 帖子ID:115064
最后的散射面

如果我们把时钟往回拨, 当回溯的时间足够久远时,我们的宇宙将会到达一个特殊的点:奇点。
关于奇点, 目前人类还没有完全理解它到底是什么样的。 量子学宇宙和相对论宇宙给了我们截然相反的两个结论。
好在那时还没有自由的光子, 所以他并不影响我们对题主问题的回答。
那什么时候有光子了呢?
我们知道,我们的宇宙诞生在约138亿年前。但从诞生到宇宙暴胀,再到夸克时代,再到大爆炸核合成后, 宇宙就像一锅沸腾的、由氢、氦的原子核及自由电子为主组成的电浆,嗡嗡作响的炽热等离子体让光子在其间剧烈反弹,就像光子在太阳内部需要几十万年持续的散射碰撞才能到达太阳表面一样(先这么理解吧,现实比这个要更复杂,并不是像小球一样那种单纯的弹射), 光子在电浆里跳来跳去而无法穿透致密的等离子体。可以说,即使有旁观的上帝视角,在那个时候也看不到光,所以也就没有所谓的颜色(当然,这种从外界视角来观察的说法,嗯,怎么说呢,有点哲学了)。
事实上,宇宙从诞生到冷却了大约10秒后,宇宙就已经进入了光子时代,上面所说的那锅电浆的温度约是十亿开尔文左右,那时是更蓝白的颜色。可惜,我们无法观测到它。
直到原子核和电子冷却到足以结合成原子时,我们所熟悉的“颜色”出现了。
这时已经是诞生之后的约38万年了。整个宇宙已经从炽热的等离子体冷却成为各种气体。大爆炸中形成的光子终于不再被电浆里带电粒子弹来弹去,可以自由地在时空中穿梭了。我们把早期宇宙这个时期的结束,称为“最后的散射面”。
然后也就有了我们常听到的那个词: 宇宙微波背景辐射。可观测宇宙变成了一个透明的由氢和氦组成的直径8400万光年的“宇宙云“。
上帝说:要有光

并没有什么上帝,如果不把”宇宙“本身算进去的话。
在宇宙的黎明前,随着宇宙的进一步冷却,气体在慢慢冷却并凝结在一起,但尚无恒星形成。此时的宇宙终于可以在我们的光锥内被”看到“。虽然我们现在观测到的来自于那时的宇宙辉光,只比绝对零高不到3度,但当它出现时,宇宙温度曾高达约3000K[1]。
通过对宇宙微波背景辐射的大量观测,可知那时整个宇宙的温度几乎是极均匀的。它发出的光拥有接近完美的黑体波长分布。
我们日常看到的物体的颜色和制作它们的材料有关,但黑体的颜色只取决于它的温度。
3000K的黑体的颜色,是明亮的橙白色,类似于60瓦白炽灯灯泡的那种暖光[2]。
所以可以猜想,早期的宇宙,四处充溢着明亮而温暖的橙白色火光。
这是我们这个宇宙的第一种颜色。

宇宙中的第一种颜色是什么?579 / 作者:Adyson24090 / 帖子ID:115064
(如果把红移也考虑进去,宇宙背景探测器 (COBE) 的光谱数据中最早的颜色是更”红外“的红色)。
宇宙的黎明

接下来的1亿年里,随着宇宙继续膨胀和冷却,橙白色的火光会变得更暗、更红。
最终,膨胀的宇宙褪为黑色,一种并非颜色的颜色。
当气体团块密集到足以点燃并形成一个恒星时,宇宙的黎明开始了。
大约4亿年后,第一批恒星开始出现。
10亿年后,大量明亮的蓝白色星光在太空中奔流,巨大的电离氢泡泡包裹着明亮的星系群,宇宙变得越来越喧闹,宇宙开始呈现出一种更蓝的颜色。
现在的宇宙是什么色的?

也许你会不假思索地回答:黑色。
嗯,绝对的黑色代表着没有光子。当我们用眼睛看夜空时,几乎就是黑色(假设远离光污染)
如果我们忽略那黑色的虚无,只关注那些发光的星辰呢?
2002 年,有两位好奇心很重的研究人员,Karl Glazebrook 和 Ivan Baldry,在2度视场星系红移巡天项目(2dF)中,借助位于澳大利亚海拔1165米的赛丁泉天文台[3]一台3.9米口径反射望远镜的巡天观测数据,捕获了整个可观测宇宙中超过 200000 个星系的可见光谱,把所有不同波长光子的加权后,得到了一种平均色[4]。那是一种类似加了大量奶油的咖啡的颜色[5]。他们将这种颜色命名为”宇宙拿铁“[6]。

宇宙中的第一种颜色是什么?485 / 作者:Adyson24090 / 帖子ID:115064

cosmic latte:#FFF8E7

它代表了可观测宇宙中以不同光波长发射的所有能量的总和[7]。

宇宙中的第一种颜色是什么?657 / 作者:Adyson24090 / 帖子ID:115064
未来呢?

今天我们宇宙中的多数恒星都是在50亿年前形成的。这意味着,在过去存在着更多年轻的蓝色恒星。在过去短暂的100亿年中,宇宙的颜色越来越不那么蓝了,更红的恒星变得越来越普遍。事实上,在大量假设下,从130亿年前到未来70亿年[8],我们宇宙的颜色演变可能会是这样的[9]:

宇宙中的第一种颜色是什么?707 / 作者:Adyson24090 / 帖子ID:115064
在过去60亿年中,用来形成新恒星的星际气体储量越来越少,新恒星的形成速度急剧下降。那些主序星,将从年轻的蓝白色转变成矮星[10]的深红色。随着恒星形成率的持续下降,越来越多的恒星成为红巨星,宇宙的颜色将越来越红。并在万亿年后终将黯淡为一片黑红色。

宇宙中的第一种颜色是什么?161 / 作者:Adyson24090 / 帖子ID:115064

从大约 130 亿年前第一个星系形成时的过去到70亿年后未来的宇宙颜色演变(提问:为什么这里最左边是偏蓝色的?)


最终,所有的恒星都将消失,除了黑洞,什么也不会留下(暗物质,请你坐下说)。
而黑洞也终将因霍金辐射而蒸发殆尽。
宇宙拿铁将变为意式/美式的黑咖啡,也许再开始下一次的时空循环。

宇宙中的第一种颜色是什么?56 / 作者:Adyson24090 / 帖子ID:115064

图片  Witchoria

注:以上所有的文字都几乎是模糊的而非精确的,我只是想尽量不把回答写成枯燥的论文,所以有兴趣的同学可以参阅我在文后的参考链接,里面有更翔实的数据。
online_member 发表于 2023-3-7 14:35:34 | 显示全部楼层
也许可以用佛家的一句话来回答这个问题:色即是空,空即是色。
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