第十篇:宇宙的膨脹與大爆炸

2021-01-18 一眼回眸S

上一篇提到愛因斯坦因為「宇宙常數」而「甘拜下風」,那麼「宇宙常數」是怎麼提出的呢?

時間回到1917年,愛因斯坦焦慮了,在他深入研究廣義相對論的方程式後,發現宇宙不可能是一個「靜態」宇宙,要麼收縮,要麼膨脹,沒有固定的大小、無論怎麼樣,愛因斯坦都無法接受自己親手算出的結果。於是愛因斯坦在方程式中添加了一個常數,終於有了這個常數,宇宙達到了「靜態」,不收縮,也不膨脹。愛因斯坦覺得這是人為添加的常量,覺得不太踏實。

終於,10後哈勃的發現宇宙正在膨脹,這也使得愛因斯坦宇宙「靜態」理論是錯誤的,那個用來抵消宇宙膨脹的常數就多餘了,愛因斯坦也覺得自己錯了。

那麼,宇宙會不會一直膨脹下去呢?宇宙為什麼會膨脹了?宇宙膨脹的速度有沒有變化呢?宇宙又是怎麼產生的呢?

哈勃的發現讓愛因斯坦甘拜下風,而令另外一個人興奮不已,他就是比利時的勒梅特,宇宙大爆炸理論提出者。原始的理論後經過伽莫夫修改過的宇宙宇宙大爆炸理論在宇宙論中站主導地位。

首先,宇宙大爆炸理論最開始有一個有趣的小插曲。1931年,勒梅特在《自然》雜誌上發表了自己關於宇宙起源猜想,在很久以前,整個宇宙是一個密度無限大、無限熾熱的原子,某一個契機,空間和時間在這裡面誕生,原子迅速膨脹,物質開始出現。而另外一個美國天文學家霍伊爾,秉著一貫傲嬌的態度,瞧不起勒梅特的理論,還調侃說:「不就是『Big Bang』嗎,『嘭』宇宙就誕生了,多麼滑稽。」而人們覺得這個Big Bang,很和勒梅特的猜想很想,也簡單好記,就成了宣傳勒梅特理論的武器,宇宙大爆炸一詞就這樣產生了。

宇宙大爆炸理論經過伽莫夫進一步的完善和修改之後,形成現在廣而流傳的宇宙大爆炸。宇宙在137億年以前是一個熾熱緻密的奇點,在一個契機到來時刻,奇點發生了大爆炸,隨著宇宙不斷的擴大,溫度和密度都有所下降,隨著溫度的下降,慢慢的形成了氣體,氣體冷卻凝聚成星雲,星雲進一步凝聚形成各種各樣的恆星和星系,最後形成現在我們所見的宇宙。

這就是宇宙大爆炸理論,但是這些都只是根據所知道的知識猜測出來了,沒有理論依據。

1964年,兩個幸運的美國人,31歲的彭齊亞斯和29歲的威爾遜,他們既不是物理學家也不是天文學家,只是實驗室的兩個工程師。他們在建造完成第一座射電望遠鏡後測試,發現有一個噪音,而且經過了所有零部件的重裝,還是消除不了,長達一年的消除噪音戰以失敗而告終後,求教普林頓大學天文學家、物理學家的羅伯特迪克教授,教授告訴他們這就是世界上都在苦苦尋找的宇宙微波背景輻射。而宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸理論最關鍵的證據,也讓這兩位幸運的工程師獲得了1978年諾貝爾物理學獎。哈哈。

這個發現讓宇宙大爆炸理論成為宇宙產生的主要理論。

宇宙大爆炸最終形成我們現在的宇宙,而現在的宇宙還在膨脹中。由於萬有引力的存在,宇宙的膨脹速度在慢慢減小,到一個零界點之後,宇宙再開始收縮,就像我們豎直往上拋物體的時候,向上慢慢地減速,到一個臨界值之後,又加速下落。這是以前主流觀點。為了計算這個減速度,科學家們通過大量的觀察和計算,發現宇宙居然沒有減速膨脹,而且還在加速,這一發現讓所有的科學家產生了幾個問題?

1、膨脹加速度是多少呢?加速度會不會變化?

2、膨脹對地球的影響有哪些?地球還能存在多久?

現在科學家們觀察的膨脹加速度是74千米每秒,而且這個速度還沒有最終敲定。通過觀察,地球也漸漸在遠離太陽,隨著太陽系跟著宇宙膨脹,地球溫度將會逐漸降低,慢慢的成為一顆沉積的星球。地球能存在多久誰都不知道,因為如果讓地球「自由自在的」,恐怕可以堅持到宇宙最後的那一刻,但是太陽是一個變數,還有彗星。

宇宙在加速膨脹,那宇宙的結局話怎麼樣呢?現在主流的思想有三個,向內收縮擠壓崩潰,或者無限地膨脹,密度無限地稀釋,和大撕裂,所有了結論都是宇宙被毀滅,只不過毀滅的方式不同。

如果按照宇宙大爆炸理論來說,奇點爆炸之前,前宇宙是什麼呢,一片漆黑?

宇宙毀滅之後,黑洞理論可以說宇宙是一個毀滅與再生的過程。而其他的呢?

相關焦點

  • 宇宙之初:大膨脹①大爆炸之前就已膨脹?
    大爆炸未解決的問題20世紀的20年代至70年代,科學家們認為,他們已經較為成功地解釋了宇宙的起源,除了以下幾個問題尚未解決:1、如果宇宙誕生自「大爆炸」,那麼,大爆炸本身又來自哪裡呢?「奇點」是從理論物理學允許的範圍一直倒推不斷膨脹和冷卻的宇宙而得出的,本質上,是將宇宙中的所有物質和能量打包到一個點中。
  • 宇宙之初:大膨脹①大爆炸之前就已膨脹?
    例如,以大爆炸理論為基礎,提出新的預測。這將使我們能夠在不對大爆炸理論做任何更改的情況下,將新理論與之進行對比。第一種方法通常被相信「景觀宇宙理論」或「多元宇宙理論」的人所推崇,但這明顯是不科學的。第二種方法的採用產生了「宇宙膨脹理論」,由艾倫·古斯於1980年提出,這是迄今為止更為宏偉的構想。
  • 宇宙大爆炸是什麼?宇宙大爆炸是怎麼發現的?
    加莫夫的這篇文章一經發表,就極大程度地影響了科學界,成為現代宇宙學中的經典文獻之一,並引起了世界性的轟動。所以後來人們就把最初那次爆炸性的宇宙開端稱為大爆炸。加莫夫還預言宇宙大爆炸後,隨之而來的反應是宇宙存在一種微波輻射。在這個過程中,輻射的波長逐漸的由短到長,強度也由強變弱,直到變成了微波輻射。
  • 在宇宙大爆炸理論的前提下,宇宙膨脹速度有多快?
    科學家們認為宇宙有一個起點,也就是大家常常提起的奇點,而宇宙的形成源自於奇點的爆炸,也就是宇宙大爆炸,在宇宙大爆炸之後,宇宙經過不斷的膨脹和演變,逐漸形成了我們現在所看到的宇宙。有關於宇宙的大小,據科學家們的說法就是直徑達到920億光年,半徑453.4億光年。
  • 宇宙真的是大爆炸產生的嗎?為什麼現在的宇宙還在不斷膨脹?
    我們生活的宇宙從哪裡來?可能這個問題遠比人類的來源問題更加神秘莫測,研究難度更大。因為人畢竟是真實存在的東西,可以進行全方面的深入研究。而宇宙,大多數時候都只存在於人類的想像之中。這並不影響科學家們關於宇宙來源的思考,目前學術界公認的「宇宙大爆炸」理論是1927年由比利時的天文學家提出來的一種假說。這也是現代宇宙學中最有影響力的一種假說。
  • 宇宙真的是大爆炸產生的嗎?為什麼現在的宇宙還在不斷膨脹?
    今天讓我們一起走進宇宙,探索宇宙的秘密世界吧。人類居住在地球上,地球是太陽系中的一顆小行星,而太陽系又是銀河系中的一個小星系,銀河系之外還有更多的河外星系。儘管對於人來說,可能一輩子都會在地球上生活,但這並不影響他們去探索自己永遠無法到達的河外星系。這也就是大腦的力量,想像力永遠無法被束縛。而思考這些天文學的奧秘,也會讓人的思維更加活躍,更加敏捷。宇宙真的是大爆炸產生的嗎?
  • 根據宇宙大爆炸理論,我們宇宙會永遠膨脹下去嗎?
    如果宇宙大爆炸理論正確,那麼根據現有的天文觀測數據,宇宙有較大可能會一直膨脹下去,具體結果取決了我們宇宙中暗能量壓強和暗能量密度之比,目前科學家還不知道準確的值。宇宙從何而來?宇宙最終又將如何?根據宇宙大爆炸理論的描述,我們宇宙誕生於138億年前,目前宇宙處於加速膨脹當中,關於宇宙未來的探討還存在爭議,如果宇宙大爆炸理論正確,那麼宇宙未來無非就三種情況:大撕裂、大坍縮和臨界膨脹。
  • 從光線紅移到宇宙膨脹,宇宙大爆炸的證據!
    因為科學家發現了光譜譜線的紅移,所以知道了我們這個宇宙並不安靜,不但普通的天體運動能導致紅移出現,還發現了由於宇宙本身的膨脹也能導致此種現象的發生,甚至愛因斯坦還發現了引力場的存在也會導致紅移現象出現。
  • 你真的了解宇宙大爆炸嗎?「膨脹宇宙」學說純屬誤導
    關於宇宙起源的宇宙大爆炸學說,自1932年被比利時牧師勒梅特提出之後就備受關注。之後相對論的加入更是將這一理論推向了科學界公認的理論。而與宇宙大爆炸相關的宇宙膨脹學說,更是被科學家千方百計地去證實。然而溯其根源,這一理論確實值得考究的地方很多。
  • 膨脹的宇宙,膨脹的人心
    [cp] 據科學證明:宇宙在不斷的膨脹,站在地球上能看見的天體,太陽、月亮、所有的星星等,都在離我們慢慢的遠去,結果或宇宙從大爆炸產生,又從膨脹到大爆炸終結,回到原點。正是我們處在這個膨脹的宇宙中無法逃避,人心也就不斷的膨脹,直到爆炸灰飛煙滅。凱撒大帝的羅馬帝國,希特勒的第三帝國,還有從古至今不計其數的商業帝國,收購兼併擴張直至膨脹到爆炸。
  • 最初的宇宙物質:近乎完美 「夸克湯」膨脹似宇宙大爆炸
    據國外媒體報導,宇宙是在一次大爆炸中形成的,隨後恆星和星系並非立即誕生形成。科學家認為,最初的宇宙物質是近乎完美的夸克液體,夸克是最小的已知原子組成部分。目前,科學家在高能量粒子碰撞實驗中發現夸克液體存在的證據,越來越多的證據表明,這些液體能夠以意想不到的方式形成,爆炸性地產生向外流動的微小液滴,就像小型液體大爆炸,科學家們正在研究如何控制該過程。美國範德堡大學朱莉婭·維爾科維基卡(Julia Velkovska)教授說:「實際上,我們通過選擇拋射體類型,從而能夠設計液滴的外形結構。
  • 宇宙是如何產生的,是否真的發生過宇宙大爆炸?
    所以後來人們就把最初那次爆炸性的宇宙開端稱為大爆炸。伽莫夫還預言,宇宙大爆炸後,隨之而來的反應是宇宙存在一種微波輻射。在這個過程中,輻射的波長逐漸的由短到長,強度也由強變弱,直到變成了微波輻射。文中提到,在我們的太空中充滿了早期宇宙大爆炸後的殘餘輻射,宇宙背景輻射,這種輻射會產生微波噪聲。彭齊亞斯看過這篇論文後,立刻就與負責該論文研究課題的迪克教授通了電話。迪克馬上就意識到彭齊亞斯的發現,可能正是自己長期以來正想要探尋的結果,迪克的研究小組在半年之後使用了更先進的儀器觀測宇宙微波背景輻射,並很快就取得了進展。
  • 宇宙大爆炸——宇宙大爆炸是否產生了宇宙的所有物質
    1923年哈勃通過對星雲距離的測量最終確認了河外星系的存在,後來又發現了普遍的星系紅移,推測宇宙在膨脹,自然宇宙的過去比現在小,最小為零,這樣宇宙大爆炸理論就漸漸地形成了。可是有一個問題一直存在:宇宙大爆炸產生的物質是宇宙的全部還是部分?可以發現當年宇宙學家們毫不猶豫地選擇了前者,但現有的證據無法證明:宇宙大爆炸一定產生了宇宙的全部物質,這僅僅只是個假設。
  • 科學網—伽莫夫提出宇宙大爆炸學說
    ▲宇宙微波背景輻射 ▲伽莫夫
  • 宇宙大爆炸可信嗎?
    宇宙大爆炸不符合宇宙永恆存在前提。並且宇宙大爆炸前,大爆炸後,大爆炸的動力起因等一系列問題都無法解答,僅根據對宇宙星系間隨距離增大加速遠離得到此結論,即離譜又過於簡單和直觀化。根據本人所提的引力理論,宇宙大物質運動能量因質能等效形成等效質量對應引力場,在遙遠太空會表現出量子化、擴張化的特徵,這會使遙遠星系隨距離增大加速遠離。也就是說宇宙空間膨脹是引力在宇觀尺度超大質量物質應有的特殊表現。
  • 宇宙之初:大膨脹②宇宙膨脹時是什麼樣的?
    宇宙充滿了物質和能量,我們通過各種方式對其進行了觀測。原子在引力的作用下,經過數十億年,凝聚成片成團,逐步演變為行星,恆星,氣體雲,單個星系,星系團等,它們構成了如今這個巨大的宇宙網絡——我們稱之為「可觀測的宇宙」。自「宇宙大爆炸」發生之後,宇宙一直在膨脹和冷卻。
  • 宇宙之初:大膨脹②宇宙膨脹時是什麼樣的?
    宇宙充滿了物質和能量,我們通過各種方式對其進行了觀測。原子在引力的作用下,經過數十億年,凝聚成片成團,逐步演變為行星,恆星,氣體雲,單個星系,星系團等,它們構成了如今這個巨大的宇宙網絡——我們稱之為「可觀測的宇宙」。自「宇宙大爆炸」發生之後,宇宙一直在膨脹和冷卻。但是大爆炸並不是宇宙的開始。
  • 宇宙起源:宇宙大爆炸(2)
    宇宙起源:宇宙大爆炸(2)我們應該如何理解宇宙膨脹,因為它引起了一個問題,是否最終所有事物都將遠離我們,像哈勃定律說的那樣,距離越遠移動越快。描述膨脹宇宙,這裡要使用廣義相對論,廣義相對論中涵蓋時空彎曲的概念,因為物質使得空間彎曲。
  • 探索發現:宇宙大爆炸說,那麼宇宙大爆炸的原點在哪
    宇宙大爆炸本身就是一個理論,所以要尋找宇宙大爆炸的原點,可以說是在理論中進行推論。宇宙大爆炸的理論上說,宇宙誕生之前,沒有時間,沒有空間,也沒有物質和能量。大約150億年前,在這片四大皆空的「無」中,一個體積無限小的點爆炸了。
  • 宇宙大爆炸——宇宙的前世今生
    宇宙的演化的不同時期關於宇宙的起源和演化主要有兩種理論模型:大爆炸宇宙模型和穩恆態宇宙模型。穩恆態宇宙模型該模型特意地迴避了宇宙大爆炸,認為宇宙是無限的,沒有開端,也沒有終結,總是保持同樣的狀態。但是我們在觀測中發現,宇宙是在不斷膨脹的,這就和穩恆態宇宙模型產生衝突了。還有關於新物質的產生,穩恆態宇宙模型認為是從虛無中產生,不是按照愛因斯理的物質和能量轉換的關系所產生的。還有這個模型和我們日常的觀測事實也不符合,例如宇宙背景輻射,各種射電源的強弱、遠近等。