宇宙大爆炸是什麼?宇宙大爆炸是怎麼發現的?

2020-12-06 窮困潦倒小運維

科學家加莫夫於20世紀中葉提出了宇宙大爆炸的學說,他為什麼會如此奇思異想呢?這點從1929年說起,美國天文學家哈勃在一次研究中偶然發現,河外星系中的絕大多數星系都會逐漸地遠離地球所在的銀河系,由此可以進一步的推斷,宇宙正在發生變化,它在逐漸的膨脹,宇宙間各星系彼此之間已經越來越遠,加莫夫由此逆向推斷得出這樣一個結論。

如果時間倒流,那麼在某個很早的時間,這些星系有可能是擠成一團的狀態。然而這些擠成一團的物質怎麼會演變成為許多的碎片呢?

最合理的解釋就是宇宙曾經發生過大爆炸,1948年的4月加莫夫與天體物理學家阿爾弗貝特共同撰寫了一篇關於宇宙起源的文章,文章說,在2000億年前,我們的宇宙的空間極其的微小,其中所有的物質都緊緊地擠在宇宙蛋或者是原始火球內,其溫度高達10^12次方攝氏度。

突然有一天原始火球發生了大爆炸,一個新的宇宙就從這一刻起開始孕育,這個時候的宇宙中還沒有太陽,地球和月亮,這些天體只有高能量的粒子,但宇宙這種狀態存在的時間連一秒都不到,爆炸之後的宇宙其溫度開始驟然下降,當溫度下降了大約100億攝氏度時,宇宙演化就進入了另一個的階段。

隨著溫度繼續降低,開始出現了原子分子之後,這些原子分子又演化成為氣體雲、行星、恆星等多種天體,都是氣體雲長期演化的產物。直到51億年前,太陽系才真正地形成了。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。世界各地的科學家們,為了證實家莫夫的預言,開始在茫茫的宇宙中探尋大爆炸的遺蹟。

射電天文學家還運用雷達技術探測來自宇宙的這種微波輻射,但是仍沒有獲得實質性的進展。直到1965年,宇宙大爆炸的語境終於被美國的彭吉亞斯和威爾遜這兩位工程師發現了。

彭吉亞斯和威爾遜剛開始時是在研究如何改進人造衛星通訊。為了避免幹擾衛星通訊的一切因素,特別是無線電噪聲源,他們架起了一個喇叭形狀的高靈敏度定向接收天線系統。在一一估算了所有的噪聲源之後,他們意外地發現了一個噪聲,他們無法消除這種噪聲。更難以理解的是造成的變化沒有方向性,也沒有周期性,它並不隨季節的交替而變化,這就說明了它與太陽毫無關係。

兩位工程師百思不得其解,把天線拆裝了好幾遍,卻依然能夠受到這種奇怪的噪聲,噪聲引起了彭吉亞斯和威爾遜的興趣。他們反覆的試驗,最終得出了一個結論,這種噪聲在微波波段絕不是來自人造衛星。而就在這個時候,美國普林斯頓大學的一篇論文引起了彭吉亞斯的注意。

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,即宇宙背景輻射,這種輻射會產生微波噪聲。彭吉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吉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。目前科學家們已經成功的測算出了宇宙微波背景輻射的實際輻射溫度。大多數的科學家們認為,當年宇宙大爆炸的餘燼就是彭吉亞斯和威爾遜探測到的微波背景輻射,而美國天文學家斯萊福早在1912年到1917年期間,用望遠鏡觀測天體時就出乎意料的發現,在他研究的15個星系中,有13個星系都在離開我們,這些心系退行的速度平均每秒可以達到6000多千米,哈勃在幾年後用更先進的望遠鏡觀測天體,他發現星系與我們的距離越遠,它的推行速度就越大,這個速度與距離的關係被稱為哈勃定律。

作為驗證宇宙膨脹工作的開始階段,勃定律所涉及的星系的數目、視向速度和距離都很有限。所以當時對於哈佛定理的含義以及心系都在退行的問題,人們一直都迷惑不解,心系越遠退行速度就越快,這一奇怪的現象也讓科學家們難以理解。

比利時的物理學家勒梅特對宇宙膨脹進行了研究,認為膨脹總是從一個特殊的端點開始的,於是他進一步地提出宇宙起源的設想,認為宇宙起源於一個原初原則。他的這種設想也就是後來人們常常說的宇宙蛋,由於宇宙蛋很不穩定,結果在一次大爆炸中,宇宙蛋碎裂成了無數的碎片,逐漸就演變成了千千萬萬個星系,在最初這場宇宙大爆炸發生200多億年後,就留下了現在的心系退行現象。

1930年英國著名的天文學家愛丁頓根據了美特的宇宙,但理論開始對河外星系普遍退去進行了解釋,他認為星系的退行是由於宇宙的膨脹效應,而哈勃定律的發現也恰好揭示了宇宙正在膨脹,宇宙膨脹現象的發現可以幫助我們弄清許多的問題。

比如說夜晚天空為什麼是黑的?我們的宇宙和他所有的恆星星系都是有限的,由於這些有限的天體距離地球十分的遙遠,他們發出的光線十分的微弱,所以夜晚的天空是黑的。簡單的說黑夜是宇宙膨脹造成的結果。

相關焦點

  • 什麼是宇宙大爆炸?我們怎麼發現的?是什麼為大爆炸提供動力?
    大爆炸是宇宙中最早的已知事件。我們可以追溯約138億年的宇宙歷史,直到一個被稱為「大爆炸」的火熱時期。當時,宇宙非常炎熱和密集。實際上,我們今天觀察到的所有事物包括我們能看到的最遠的星系,都被裝在比葡萄柚小的空間中。自從大爆炸以來,我們的宇宙一直在膨脹和冷卻,使星系、恆星、行星和生命得以形成。如果沒有人記錄宇宙,那麼我們怎麼知道當時的宇宙呢?
  • 宇宙大爆炸理論有哪些證據,在大爆炸之前宇宙又是什麼?
    宇宙大爆炸理論在一百多年前,科學家都認為宇宙是穩態的,甚至愛因斯坦在建立廣義相對論時發現宇宙的不穩定性,還錯誤地引入「宇宙學常數」來抵消這個不穩定,從而得到了穩態的宇宙模型。後來美國天文學家哈勃,發現遙遠星系存在明顯的紅移現象,總結出哈勃定律,進而發展成宇宙大爆炸理論,該理論認為:
  • 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。
  • 宇宙大爆炸之前存在什麼?
    宇宙大爆炸理論是什麼?,這四項觀測指標大爆炸理論都能很好的解釋,而其他宇宙理論就差強人意了,所以最終大爆炸理論戰勝其他理論得到科學界共識。宇宙大爆炸之前存在什麼?,假設你到了宇宙空間和時間的起點——也就是大爆炸前的奇點,你問這個點以前是什麼,其實這和問地球上南極點以南、北極點以北是什麼一樣,都是沒有任何意義的,所以說,宇宙是沒有邊界,也沒有創生和毀滅,自洽自足,沒有任何第一推動力存在。
  • 宇宙大爆炸之前有什麼?大爆炸之前,是另一個宇宙
    隨著羅傑·彭羅斯因發現黑洞的形成獲得2020年諾貝爾物理學獎,他提出的共形循環宇宙學再一次受到關注。宇宙大爆炸理論認為現存宇宙是由一個緻密熾熱的奇點於137億年前一次大爆炸後膨脹形成的。那宇宙之前是什麼呢?彭羅斯認為宇宙的終結就是另一次大爆炸的開始,宇宙就是在大爆炸-膨脹-大爆炸-膨脹中無限循環。也就是他認為:大爆炸之前,是另一個宇宙。
  • 宇宙大爆炸是怎麼一回事?
    因為十幾年後天文觀測就發現,宇宙不是靜態的——1929年,天文學家埃德溫·哈勃通過天文觀測發現兩個規律:1,遙遠的星系都在遠離地球;2,遠離的速度和它們到地球的距離成正比,這被稱作哈勃定律。1964年,美國貝爾實驗室的兩個無線電工程師彭齊亞斯和威爾遜在研究衛星通信時發現,宇宙中存在一種各向異性的微波輻射,波長為7.35釐米,天文學家們很快意識到這就是大爆炸宇宙模型預言的宇宙背景輻射。他們因為這項成就獲得了1978年諾貝爾物理學獎。
  • 宇宙起源於大爆炸,那麼宇宙大爆炸「之前」到底是一個什麼樣的存在?
    不過時間並不是最重要的,重要的是,如果說宇宙起源於137年前的大爆炸(事實上並非我們生活中所說的真正的爆炸),那麼很多人可能有這個疑問,那就是宇宙大爆炸之前發生了什麼,是一個什麼樣的存在?答案是:什麼都沒有!
  • 宇宙揭秘:宇宙大爆炸理論是如何被發現的?
    我們都聽過大爆炸,但我們要如何知道真的就是如此?畢竟沒人曾在場親眼目睹。如果這個問題難以回答,那就試試這個吧:宇宙創世之前發生了什麼事?在「創世紀」中,神說「要有光」,接著「就有了光」,「神於是創造了天地」。但如果一切都是從此刻開始,那麼神是如何創造萬物的?在時間出現之前,就有時間存在嗎?這個問題已讓科學家和哲學家還有一般大腦思索了5000多年。
  • 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。
  • 愛因斯坦錯失的宇宙大爆炸理論,科學家又是怎麼發現的?
    後來,哥白尼提出了日心說,又經由伽利略和克卜勒完善,日心說成為文藝復興之後西方對於宇宙的主流觀點。如果我們仔細琢磨就會發現,古人在探討宇宙時,常常是直接描述宇宙到底是什麼?但你發現沒有,他們不會去談宇宙的開端與宇宙的終局。這其實是當時很普遍的一種觀念。
  • 宇宙誕生於大爆炸,大爆炸之前的宇宙又是怎樣呢?
    大爆炸之前存在什麼?你不知道那裡有什麼,你甚至不知道那裡沒有什麼,因為「那裡」並不存在。該模型描述了宇宙是如何從極高密度和極高溫狀態擴展的,並對一系列現象提供了全面的解釋,包括光元素的豐度、宇宙微波背景、大型結構和哈勃定律(星系越遠,它們就越快地離開地球)。如果根據已知的物理定律,將觀測條件及時間倒推的話,預測是在一個非常高密度的時期之前,通常存在與大爆炸有關的奇點。目前的知識不足以確定奇點是否為原始。
  • 宇宙起源於宇宙大爆炸是一個偽命題
    比如,宇宙大爆炸需要的能量來自於哪裡?能夠製造那麼多能量的物質又是什麼?有來自於哪裡?這個問題可能永遠都沒有答案。所以,宇宙起源於宇宙大爆炸嗎?其實這是一個偽命題。原因就在於先有宇宙,還是先有大爆炸?如果先有宇宙,那麼,大爆炸就在宇宙之後,如果先有大爆炸,宇宙怎麼大爆炸?不是從字面上的意思理解,而是事實就是這樣。否則,宇宙就不存在,但是,宇宙包含大爆炸。所以,這是一個偽命題。宇宙之前是什麼?
  • 宇宙大爆炸
    宇宙是怎樣產生的呢?中國古代的傳說,是盤古大神開天闢地,才有了宇宙。西方傳說是上帝創造了一切。1946年,美國的加莫夫提出了「大爆炸」理論。宇宙誕生於一片虛無之中,沒有空間,沒有時間,也沒有能量,沒有物質。大約在100億年前,一個質量和密度無限大,而體積無限小的點爆炸了。它炸出了具有時間,空間和物質的宇宙。星系,太陽,地球,水,空氣和生命等就伴隨著這個不斷膨脹的時空逐漸形成。
  • 宇宙「大爆炸」能量是怎麼來的呢?
    宇宙起源在現有的理論中是來自「奇點」的「大爆炸」。那麼大爆炸的能量又是怎麼來的呢?宇宙大爆炸之後,「爆炸後的能量」最終形成了包括地球在內的所有天體,還有人類所需的各種元素。爆炸所產生的的能量最終轉化成為物質。
  • 宇宙起源於「大爆炸」?那「大爆炸」又是怎麼來的?
    「除了名字以外,大爆炸理論並不是一個真正的爆炸理論,它實際上只是一個關於爆炸結果的理論。」——阿蘭·古斯每當我們談論宇宙起源的時候,都會提到大爆炸理論,這個理論的名字從字面上就給了我們一種宇宙從一點爆炸並誕生的感覺,其實並不是這樣的,在這個理論中沒有「奇點」,也沒有任何東西爆炸,這個理論說的是一個宇宙的狀態,這個狀態在過去溫度更高、密度更大、膨脹速度更快。
  • 宇宙的起源——大爆炸學說
    1932年勒梅特首次提出現代宇宙大爆炸理論,1946年美國物理學家伽莫夫正式提出大爆炸理論,認為宇宙由大約200億年前發生的一次大爆炸形成的。爆炸之初,物質只能以中子、質子、電子、光子和中微子等基本粒子形態存在。宇宙爆炸之後的不斷膨脹,導致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻,逐步形成原子、原子核、分子,並複合成為通常的氣體。
  • 有什麼證據可以證明宇宙起源於大爆炸,大爆炸之前又是什麼?
    人類像思考自身的起源一樣思考宇宙的起源,萬物都會有一個起源,那麼宇宙的起源是什麼呢?回答這個問題還得需從觀測出發,畢竟科學都是先建立在觀察的基礎上的。現今的主流宇宙起源學說是大爆炸宇宙論,大爆炸宇宙論是科學家一步一步推導出來的理論,它反映出宇宙在早期是一個高熱、高密的極小狀態,但是它為何可以這麼認為呢,究竟有什麼證據?一、宇宙是去中心化的。
  • 美國科學家發現宇宙大爆炸確鑿證據
    原標題:美國科學家發現宇宙大爆炸確鑿證據   美國科學家17日宣布,他們發現了原初引力波穿越嬰兒宇宙留下的印記,這是宇宙剛剛誕生時急劇膨脹的首個直接證據。引力波是在100年前由愛因斯坦的廣義相對論所預言的一種現象,這一發現將最終補上宇宙誕生圖景中最後一片缺失的拼圖,幫助解答宇宙誕生之謎,被認為是諾貝爾獎級別的重大成果。
  • 第十篇:宇宙的膨脹與大爆炸
    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。
  • 漫畫:什麼是宇宙大爆炸?
    歷史的開端在哪裡?