天文學猜想:宇宙起源於一個單獨的無維度點,所以宇宙一定有開端

2020-12-06 永遠相信明天

宇宙從一個比地球大麼那麼一點點的空間開始,那麼今天小編想講一講這個宇宙是怎麼來的?

宇宙的起源是在廣袤空間和其中存在的各種天體以及瀰漫物質的總稱。宇宙起源是一個極其複雜的問題。 宇宙是物質世界,它處於不斷的運動和發展中。千百年來,科學家們一直在探尋宇宙是什麼時候、如何形成的。直到今天,許多科學家認為,宇宙是由大約137億年前發生的一次大爆炸形成的。宇宙內的所存物質和能量都聚集到了一起,並濃縮成很小的體積,溫度極高,密度極大,瞬間產生巨大壓力,之後發生了大爆炸,這次大爆炸的反應原理被物理學家們稱為量子物理。大爆炸使物質四散出去,宇宙空間不斷膨脹,溫度也相應下降,後來相繼出現在宇宙中的所有星系、恆星、行星乃至生命。

現在的研究經歷空間和時間的本質是什麼?這是從2000多年前的古代哲學家到現代天文學家一直都在苦苦思索的問題。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,宇宙學已經不再是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基礎上的一門現代科學。直到20世紀,出現了兩種「宇宙模型」比較有影響。一是穩態理論,一是大爆炸理論。20世紀20年代後期,愛德溫·哈勃發現了紅移現象,說明宇宙正在膨脹。20世紀60年代中期,阿爾諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜發現了「宇宙微波背景輻射」。這兩個發現給大爆炸理論以有力的支持。

現代宇宙系當中最有影響的一種學說,又稱大爆炸宇宙學。與其它宇宙模型相比,它能說明較多的觀測事實。它的主要觀點是認為我們的宇宙曾有一段從熱到冷的演化歷程。在這個時期裡,宇宙體系並不是靜止的,而是在不斷地膨脹,使物質密度從密到稀地演化。這一從熱到冷、從密到稀的過程如同一次規模巨大的爆發。根據大爆炸宇宙學的觀點,大爆炸的整個過程是:在宇宙的早期,溫度極高,在100億度以上。物質密度也相當大,整個宇宙體系達到平衡。宇宙間只有中子、質子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態的物質。但是因為整個體系在不斷膨脹,結果溫度很快下降。

當溫度降到10億度左右時,中子開始失去自由存在的條件,它要麼發生衰變,要麼與質子結合成重氫、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100萬度後,早期形成化學元素的過程結束(見元素合成理論)。宇宙間的物質主要是質子、電子、光子和一些比較輕的原子核。當溫度降到幾千度時,輻射減退,宇宙間主要是氣態物質,氣體逐漸凝聚成氣雲,再進一步形成各種各樣的恆星體系,成為我們今天看到的宇宙。大爆炸模型能統一地說明以下幾個觀測事實:大爆炸理論主張所有恆星都是在溫度下降後產生的,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,即應小於200億年。各種天體年齡的測量證明了這一點。觀測到河外天體有系統性的譜線紅移,而且紅移與距離大體成正比。如果用都卜勒效應來解釋,那麼紅移就是宇宙膨脹的反映。

在各種不同天體上,氦豐度相當大,而且大都是30%。用恆星核反應機制不足以說明為什麼有如此多的氦。而根據大爆炸理論,早期溫度很高,產生氦的效率也很高,則可以說明這一事實。根據宇宙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溫度。大爆炸理論的創始人之一伽莫夫曾預言,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具有熱輻射譜的微波背景輻射,溫度約為3K。

大爆炸理論認為,宇宙起源於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奇點。至少是在120~150億年以前,宇宙及空間本身由這個點爆炸形成。在一次無與倫比的大爆炸中分裂成無數碎片,形成了今天的宇宙。1948年,俄裔美籍物理學家伽莫夫等人,又詳細勾畫出宇宙由一個緻密熾熱的奇點於150億年前一次大爆炸後,經一系列元素演化到最後形成星球、星系的整個膨脹演化過程的圖像,該理論存在許多使人迷惑之處。

宏觀宇宙是相對無限延伸的。「大爆炸宇宙論」關於宇宙當初僅僅是一個點,而它周圍卻是一片空白,即將人類至今還不能確定範圍也無法計算質量的宇宙壓縮在一個極小空間內的假設只是一種臆測。況且從能量與質量的正比關係考慮,一個小點無緣無故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量從何而來呢?

人類把地球繞太陽轉一圈確定為衡量時間的標準——年。宇宙中所有天體的運動速度都是不同的,在宇宙範圍,時間沒有衡量標準。譬如地球上東西南北的方向概念在宇宙範圍就沒有任何意義。既然年的概念對宇宙而言並不存在,大爆炸宇宙論又如何用年的概念去推算宇宙的確切年齡呢?1929年,美國天文學家哈勃提出了星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律,並推導出星系都在互相遠離的宇宙膨脹說。哈勃定律只是說明了距離地球越遠的星系運動速度越快--星系紅移量與星系距離成正比關係。但他沒能發現很重要的另一點--星系紅移量與星系質量也呈正比關係。小編今天就講到這裡,感謝大家的收聽,謝謝大家。

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