宇宙起源就是由一定的空間、時間、物質和主要能量,其所構成的一個統一體。它是一切空間和時間的總合。一般理解的宇宙就是指人類所存在的一個時空連續系統,包括其間的所有物質、能量和主要事件。對于這一體系的整體解釋就構成了宇宙論。千百年以來,科學家們一直在探尋著宇宙是什么時候產生的、如何形成的。直到今天,許多科學家們都認為,宇宙是由大約在137億年前所發生的一次性大爆炸而形成的。當宇宙內的所存物質和主要能量全部都聚集到了一起,并濃縮成一個很小的體積,它的溫度則極高,密度也極大,因此瞬間就會產生巨大的壓力,之后就發生了大爆炸,這次大爆炸的反應原理被物理學家們都稱之為量子物理。通過大爆炸會使物質向不同方向四散出去,宇宙空間就會不斷進行膨脹,溫度也會相應下降,后來才會相繼出現在宇宙當中的所有星系、恒星、行星乃至生命。
宇宙起源就是在爆炸發生之前,宇宙內所存的物質和能量都全部聚集到一起,并濃縮成很小的一個體積,而且它的溫度極高,密度也極大(稱為奇點),通過瞬間所產生的巨大壓力,以致于發生大爆炸,這次大爆炸的反應原理被物理學家們稱為量子物理(至今未被解決)。大爆炸也會使物質開始四散出去,宇宙空間會不斷的進行膨脹,溫度也會相應的下降,后來相繼出現在宇宙當中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在這種不斷膨脹并冷卻的過程中逐漸形成的物體。然而,因大爆炸而產生宇宙的理論尚不能確切地做出合理的解釋,在所存物質和能量聚集在一點上之前到底存在著什么東西?大爆炸理論就是指伽莫夫于1946年所創建的。
宇宙起源,就是空間和時間的本質是什么?這是從2000多年前的古代哲學家到現代的天文學家們一直都在苦苦思索的一個問題。經過了哥白尼、赫歇爾、哈勃的從太陽系、銀河系、河外星系的探索宇宙三部曲,宇宙學早已經不再是一個幽深玄奧的抽象哲學思辨,而是建立在天文觀測和物理實驗的基礎之上的一門現代科學。
宇宙起源直到20世紀,出現了兩種宇宙模型比較具有影響力。一是穩態理論,一是大爆炸理論。20世紀的20年代后期,愛德溫·哈勃發現了一些紅移現象,說明宇宙正在通過膨脹。20世紀的人60年代中期,阿爾諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜(RobertWilson)發現了宇宙微波背景輻射。這兩個發現給大爆炸的理論提供了一個十分有力的支持。
宇宙起源當中最有影響力的一種學說,又稱大爆炸宇宙學。與其他宇宙模型相比,它能說明較多的一些觀點。它的主要觀點就是認為我們的宇宙曾有一段從熱到冷的一個演化歷程。在這個時期里,宇宙的體系并不是靜止的,而是在不斷地膨脹,使物質的密度從密到稀地一個演化。這一從熱到冷、從密到稀的過程如同一次大規模巨大的爆發。因此根據大爆炸宇宙學當中的一些主要觀點,大爆炸的整個過程是在宇宙的早期,溫度也會相對極高,至少在100億度以上。
宇宙起源的物質密度也相當大,因此整個宇宙體系都會達到一定的平衡。宇宙之間也只有中子、質子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態的物質。但是因為整個體系都在不斷的進行膨脹,結果溫度很快就會下降。當溫度降到10億度左右時,中子開始失去自由存在的一些主要條件,因此它要么發生衰變,要么與質子結合成重氫、氦等元素;化學元素就是從這一時期開始形成的。溫度進一步下降到100萬度后,早期形成一些化學元素的過程也會結束(見元素合成理論)。宇宙間的物質主要是從質子、電子、光子和一些比較輕的原子核所組成的。
宇宙起源大爆炸的理論主張所有的恒星都是在一定溫度下降后而產生的,因而任何天體的年齡都應比自溫度下降至今天這一段時間為短,即應小于200億年。各種天體年齡的測量證明了這一點。所觀測到的河外天體具有系統性的譜線紅移,而且紅移正與距離大體成正比。如果用多普勒效應來解釋,那么紅移就是通過宇宙進行不斷膨脹的主要反映。因此在各種不同天體上,氦豐度相當大,而且大都是30%。用恒星核反應機制不足以說明為什么會有如此多的氦。然而根據大爆炸的理論,由于早期的溫度很高,導致產生氦的效率也很高,這樣則可以說明這一事實。根據宇宙的膨脹速度以及氦豐度等,可以具體計算宇宙每一歷史時期的主要溫度。大爆炸理論的創始人之一伽莫夫也曾預言,今天的宇宙已經很冷,只有絕對溫度幾度。1965年,果然在微波波段上探測到一些具有熱輻射譜的微波背景輻射,溫度約為3K。
宇宙起源于一個單獨的無維度的點,即一個在空間和時間上都無尺度但卻包含了宇宙全部物質的一個奇點。至少是在120~150億年以前,宇宙及空間本身由經過這個點爆炸而形成。
本文標題:宇宙起源,一次大爆炸而形成的
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