宇宙的演變一直使人們著迷,但極少人知道,它的最初階段是什麼?

2020-12-05 悟空科學世界

前言

不只是科學家,還包括我們這些凡夫俗子,都想知道宇宙剛開始發生了什麼?又是在哪裡發生的?現在有了一個宇宙大爆炸的模型,揭示了我們宇宙的形成過程,當然,最有趣的是,這個過程的最初階段是什麼。

演變過程

(1)在宇宙大爆炸之後,宇宙是由各種基本粒子和反粒子組成的等離子體,在1027K的溫度下,它們處於熱力學平衡狀態,並自由地相互轉化。然後,宇宙開始膨脹,同時它的密度和溫度也開始下降。宇宙的進一步演化是分階段進行的,一方面伴隨著分化,另一方面伴隨著它結構的複雜化。在基本粒子相互作用的特徵上,宇宙演化的階段是不同的,最重要的變化不到三分鐘。

(2)「強子期」可以持續7-10秒。在這個階段,溫度降低到1013K。當所有四個基本相互作用出現時,終止了自由夸克的存在,它們合併成強子,其中最重要的是質子和中子。在宇宙存在的最初時刻,發生的「對稱破缺」是最重要的事件,粒子的數量略大於反粒子的數量,但直到現在,對這種不對稱的原因還不清楚。

(3)「輕子期」可以持續1秒。在這個期間,宇宙的溫度下降到1010K,其主要元素是輕粒子,它參與了質子和中子的相互轉化。在它的末期,這種物質對中微子來說,就變得透明了,它們停止了與該物質的相互作用。

(4)「輻射期」(光子期)可以持續100萬年。在此期間,宇宙的溫度從100億下降到3000K。在這一階段中,宇宙初級核合成過程是最重要的。在這一過程結束時,宇宙中的物質由75%的質子(氫核)、約25%的氦核、1%的氦核、鋰和其他輕元素組成的,在這之後,宇宙對光子變得透明,因為從物質中分離出來的輻射,就形成了遺蹟輻射。

(5)接下來,宇宙幾乎50萬年沒有發生質的變化,它的冷卻和膨脹過程是緩慢的。當它冷卻到3000K時,氫和氦的原子核能夠捕獲自由電子,並轉化為中性的氫和氦原子,結果形成了一個均勻的宇宙,它包括三種幾乎不相互作用的物質,即:重子物質(氫、氦及其同位素)、輕子(中微子和反中微子)和輻射(光子),此時沒有高溫和高壓。

結語

在未來,至於宇宙是如何演變的,一切都是一個謎。

相關焦點

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    ,這個過程肯定有一個最初的起點。現存的全部物質最初都擠在一小塊極小、極熱、極稠密的區域中。突然間發生了大爆炸,一切自此翻天覆地,宇宙從此便一直在不斷膨脹。BBC以廣播和紙本形式發布了這次訪談、以及接下來幾次運用了這一新詞的訪談(不過這個詞過了一段時間才真正得到廣泛運用,一直到上世紀60年代,「大爆炸」才頻繁出現在學術論文中,此後又過了20多年,它才成為天文學界的首選詞彙)。不過值得一提的是,克拉夫在2013年表示,霍伊爾最初使用這個詞時並沒有嘲弄的意味。他的確堅決反對大爆炸理論,但給它取這個名字並無嘲笑之意。
  • 人類在宇宙中太孤單,才會對高冷的火星如此著迷!
    那麼問題就來了,目前來看不管是從技術角度還是從環境角度來講短期內人類移民火星的計劃並不現實,可人類為何會對火星卻是如此著迷?火星跟地球同處宜居帶自從人類發明了太空飛行器之後就一直想實現星際飛行甚至是移民到其他星球,最終經過多年探測才發現其實宇宙中大多數行星根本不會也不可能有生命存在,更不用說那些科幻小說中那些高等文明了。
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  • 在宇宙誕生的最初10微秒內,夸克和膠子充滿了整個宇宙時空!
    物理學家認為,在宇宙大爆炸後最初的10微秒內(即宇宙誕生),自由夸克和膠子充滿了整個宇宙時空,形成了一種新的物質相,名為「夸克-膠子等離子體」(QGP)。在發表在《歐洲物理學報》上的分析中,來自美國亞利桑那大學的約翰·拉菲爾斯基博士(Dr.Johann Rafelski)也在歐洲核子研究中心(CERN)工作,他展示了對這一獨特的陌生感產生特徵的理解,是如何在他漫長職業生涯中演變的。拉菲爾斯基採用「個人日記」的風格,首先回顧和總結了幾十年的研究工作。在描述主要的實驗和理論貢獻時,拉菲爾斯講述了夸克-膠子等離子體是如何以及為什麼如此高效地產生奇夸克的。
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    我們都知道,宇宙起源於一次大爆炸,當然這也只是假設中最有力量的說法了,那麼在大爆炸之前容納著宇宙的空間裡到底有什麼呢?又會是什麼促進了大爆炸的產生呢。當然在宇宙誕生之前,我們先假設空間裡什麼都沒有,自然也就沒有了發光體,也就是說沒有光的存在,空間之中一片黑暗,而且是那種比伸手不見五指的黑還黑,你可以幻想一下,睜著眼睛面前都是黑的,還不如閉著眼睛。所以我們可以這麼假設,在宇宙的邊緣地帶,就有這個一個黑暗的存在。
  • 什麼是宇宙?
    從空間看宇宙是無邊無際,它沒有邊界,沒有形狀,也沒有中心,如果承認宇宙以外還有什麼東西,就否認了世界的物質本性;從時間看宇宙無始無終,它沒有起源,沒有年齡,也不會終結,如果承認宇宙有起源,就會導致創世說,實際上也否認了世界的物質本性。但具體事物的有限性也不能否認。宇宙的無限與具體事物的有限並不矛盾,因為只有無數具體的有限才能構成全部的無限。
  • 宇宙演變之謎被破解?奇特超流體可以解釋宇宙的存在
    北京時間1月18日消息,據國外媒體報導,回到宇宙最初時刻,一切事物都是熱的、稠密的,處於完美平衡狀態。
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    物理學家認為,在宇宙大爆炸後最初的10微秒內(即宇宙誕生),自由夸克和膠子充滿了整個宇宙時空,形成了一種新的物質相,
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  • 黑洞中有什麼有趣的信息是人們還不知道的呢?
    我認為宇宙未來將以一個濃縮的形式保存,而從我們剛開始在地球上生活後我們便一直在獲取這個信息,但是我們該怎麼獲取以及獲取哪些信息從這個宇宙中,從開始四處清澈到後面發明電燈泡電燈泡是什麼時候第一次在人們家中使用的呢?
  • 黑洞中有什麼有趣的信息是人們還不知道的呢?
    我認為宇宙未來將以一個濃縮的形式保存,而從我們剛開始在地球上生活後我們便一直在獲取這個信息,但是我們該怎麼獲取以及獲取哪些信息從這個宇宙中,從開始四處清澈到後面發明電燈泡電燈泡是什麼時候第一次在人們家中使用的呢?那是138年前的事兒了。在此之前,人們用的是油燈。
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    解開宇宙奧秘的鑰匙是什麼?可能是數字137。精細結構常數是宇宙的關鍵物理常數之一。「這個不變的數字決定了恆星如何燃燒,化學反應如何發生,甚至原子是否存在。」麥可·布魯克斯最近在《新科學家》的一篇文章中解釋道。 亞利桑那州立大學物理學教授保羅·戴維斯說:「精細結構常數表徵了物質與光耦合的強度,例如被激發的原子在一定時間內衰變的可能性。如果常數更大,原子會衰變得更快。與光速不同,它是一個純數,不帶單位的。」
  • 我們看到了宇宙誕生的最初瞬間
    關於後者的回答,我想大概會貫穿人類未來文明的發展,而對於前者的追溯,考古學式的研究模式讓我們總有機會對宇宙過去發生的事情說點什麼——尤其是宇宙誕生之初,那實實在在的一瞬。今天我們對宇宙最基本的認識就是,宇宙起源於138億年前的一次大爆炸。看過《生活大爆炸》片頭的人都知道:我們整個宇宙誕生之初溫度密度極高,隨著不斷地膨脹,宇宙慢慢地冷卻。
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    縱觀人類歷史,關於飛行的夢想,似乎一直停留在夢想的層面,但是我們人類是一群不可思議的富有創造的物種。隨著時間的推移,關於人類飛行的想法也世代相傳,最終它將改變這個世界。但是人們問鼎蒼穹之路充滿了曲折與偶然。
  • 宇宙大爆炸是什麼?宇宙大爆炸是怎麼發現的?
    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。
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    是否曾經想過,在跨越數百億光年的無限宇宙中,我們遇見最複雜,功能最強大的機器是什麼?從古老的文明到不可思議的黑科技,再到控制整個宇宙的文明,直到今天都還無法被理解,這就是人類的大腦。在古代,很難從科學的角度理解並識別大腦的活動,但是今天我們擁有了現代化的工具,可以創建大腦完整的3D圖像並了解它的工作原理。儘管如此,仍有很多關於人腦的秘密,我們還不了解。我們不知道某些人的大腦如何感覺到地球磁場,而許多人甚至一生都無法感覺到這一點。我們不知道大腦如何控制我們自己身體。為什麼我們沒有聽到腳步聲,卻能感覺到別人的存在。
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    這個問題理論上已經不再是謎,因為可以用宇宙大爆炸理論來解釋,宇宙開始有一個起點,經過不斷的膨脹和演變,逐漸形成了現在的規模,科學家認為它的直徑已經達到了920億光年,其中包括大約兩萬億個星系,每個星系有大約一千億顆太陽這樣的恆星,而每個恆星幾乎都有行星、彗星,衛星、小行星等,這樣的規模真的是讓人嘆為觀止。
  • 宇宙是人的思想,時間是它的代名詞,宇宙或是人類創造?
    有科學家預測宇宙大約是在在138億年前形成的,因為現在科學家們通過研究發現星系形成大約需要2億年的時間,而目前最古老的星系是136億歲。所以就這樣預測宇宙存在了約138億年,宇宙確實在一直擴張。根據物理學家們量子物理的觀念,或許可能很有好的解釋宇宙產生。就好像原先是宇宙始終是一個什麼都沒有的狀態,由於能量的波動,都露出一個點,而這個點,則上下波動。當這個點不平衡時發生了爆炸,由此產生了宇宙。
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