1、宇宙大爆炸理論的由來
1927年,宇宙學家勒梅特提出了宇宙大爆炸理論:宇宙開始於一個小小的原始「超原子」的災變性的爆炸。1929年,天文學家哈勃提出哈勃定律,並推導出宇宙是在不斷膨脹的。1946年,物理學家伽莫夫提出過一個宇宙模型,他認為宇宙起源於爆炸,而作為大爆炸的遺蹟,宇宙中可能存在著一種電磁輻射。
1964年,阿諾·彭齊阿斯發現,無論把天線指向何方,總能收到特定的噪聲。這種波長為7.35釐米的微波來自於宇宙空間,是宇宙空間存在的輻射背景。宇宙背景輻射為宇宙大爆炸理論提供了有力的證據,該發現成為60年代世界天文學的「四大發現」之一。阿諾·彭齊阿斯因此而榮獲了諾貝爾物理學獎。
宇宙大爆炸理論的另一個支持是人們發現我們的系外星系正在離我們而去。根據「都卜勒頻移」原理,如果我們觀察移動中光源的話,當光源向我們靠近時會看到它有點發藍,而當光源遠離我們時則會發紅。科學家們發現外空間也發生中同樣的情況,所有外星系都在發紅,它們正在離我們而去。宇宙膨脹會發生電磁波紅移,膨脹越大紅移距離越大。科學家推測138.2億年前,一個密度極大溫度極高的奇點發生了爆炸產生了現在的宇宙。
目前宇宙大爆炸理論是最具有影響力的宇宙起源學說!
2、宇宙大爆炸之前發生了什麼?
有科學家認為,宇宙在大爆炸之前就存在了。大爆炸之前的宇宙在不斷收縮,直到某種原因導致了它發生了「反彈」,從收縮狀態進入到了膨脹狀態。
一些觀點認為,我們現在的宇宙在膨脹到一定程度後會開始收縮,再次回到大爆炸前的那個緻密熾熱的奇點,然後再發生大爆炸。那麼,宇宙大爆炸之前的宇宙是我們現在這個宇宙的前身。
也有科學家認為宇宙可能不止一個。吹出的肥皂泡泡那樣存在很多個。他們相信在宇宙中會存在著不同宇宙相互碰撞摩擦後產生的痕跡。如果宇宙有多個,那麼在我們所處的宇宙大爆炸之前就已經有其他的宇宙存在了。
3、大爆炸發生的過程
根據宇宙大爆炸理論,宇宙大爆炸起始於奇點。奇點是時空曲率無限高、一個密度無限大、熱量無限高、體積無限小的「點」。奇點在1億億億分之一秒的時間中爆炸以比光速更快(大爆炸開始時,相對論不適用)的速度擴張產生的物質形成的。科學家推測大爆炸發生在完全的黑暗之中,因為此時光並不存在,大爆炸發生時也根本沒有所謂的聲音,因為當時根本沒有任何介質存在。要了解大爆炸我們需要一個宇宙型的觀察鏡,但因為大爆炸前空間也是不存在的,所以不存在所謂的內外面,所有的空間就只有一點,所以根本無法進行觀察!此時最基本的時間和空間的概念都不適用,只有一個緻密的極熱的能量團,然後它爆炸了!
伴隨著巨大的輻射,宇宙從比原子還小到一個橙子的大小隻用了不到萬億分之一秒,一瞬間,宇宙就這樣膨脹起來了,永恆地無時無刻不在伸展,變大,變冷,而隨著溫度降低,宇宙出現了最初的微粒子,光也第一次穿梭於廣闊的宇宙間。大爆炸後原子產生,氫、氦、鋰等元素產生,10億年後產生了宇宙第一個星系,隨著時間推移,宇宙中出現了星系,恆星,行星和其他各類星體,直到今天我們人類所見的如此廣袤無垠的宇宙!
4、宇宙大爆炸理論存在的問題
批評家們稱大爆炸理論違反了熱力學第一定律,因為物質和能量既不能創造或破壞,大爆炸理論表明宇宙是從無到有的。而大爆炸理論的支持者說,這種批評是沒有根據的。第一,宇宙大爆炸是指宇宙的演化,而不是指宇宙的創造。另外一個原因是,所以物理定律在大爆炸前都不成立,沒有理由相信熱力學第一定律會適用。另外批評人士認為,恆星和星系的形成違反了熵定律,熵定律表明,隨著時間的推移,變化系統的組織性會減弱。但如果你把早期宇宙看成是完全均勻和各向同性的,那麼現在的宇宙就顯示出服從熵定律的跡象。
5、結論
宇宙就已經有138.2億年了,而人類認識宇宙的時間和宇宙年齡相比太短,我們現在對宇宙認知非常有限。因此關於宇宙起源的各種理論存在不足之處也是難免的。在未來,我們對宇宙的認識會不斷地加深的。也許有一天我們會揭開宇宙起源之謎!
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