這是一個與伊索寓言中的故事相似的故事:很久很久以前,宇宙始於一個無限小的密集點,稱為奇點。然後,突然,ANG!在萬億分之一秒內,它的膨脹速度快於光速,從而形成了我們今天所知的宇宙。事實證明,人們對這個宇宙起源故事的普遍理解並不完全準確,而科學家幾十年來一直知道這一點。可能沒有奇異之處,與之前發生的膨脹相比,大爆炸之後宇宙的膨脹以蝸牛的速度發生。是的,大爆炸並不是宇宙的開始。
大爆炸有問題嗎?
沒有對大爆炸理論的不尊重-它得到大量科學證據的支持,而且幾乎肯定會發生。這個想法通常歸功於埃德溫·哈勃(Edwin Hubble),但實際上是由一位叫喬治·勒馬特(GeorgesLeMa tre)的神父和天文學家提出的,最早出現於1920年代,當時科學家們意識到最遠的星系比離我們最近的星系移動得更快。這表明不是移動的星系,而是擴展的宇宙-如果它在擴展,它過去一定較小。
如果宇宙在膨脹,光也必須在延伸。實際上,那些遙遠的星系是紅移的,這意味著它們的光波長已經伸展開,並朝著電磁光譜的紅色,低能量端移動。但這也意味著過去所有事物的能量都更高,表明宇宙的開始異常熱。我們還可以在構成宇宙微波微弱,過度拉伸的剩餘輻射中看到這一點的證據。
有證據表明,該過程中還有許多其他步驟:我們重新創建了構成早期宇宙的濃稠血漿,我們知道血漿應該聚結成什麼樣的顆粒,而顆粒的確切比例恰好是我們今天在宇宙中看到的。我們發現了一個黑洞,該黑洞存在於所有物體冷卻到足以讓光自由流過宇宙的那一刻。
除了一些令人沮喪的片段不適合這個難題。一方面,來自宇宙微波的證據表明宇宙是平坦的,即使宇宙大爆炸預測宇宙很可能是彎曲的。還有一個事實是,即使宇宙中的某些部分相距遙遠且宇宙的年齡甚小,以至於幾乎沒有機會彼此接觸,宇宙中的所有事物似乎都處於相同的溫度下。最後,奇異風格的「大爆炸」(Big Bang)的暴力行為應該產生了稱為磁單極子的超高能粒子,但到目前為止,這些東西無處可尋。
如果宇宙不是這樣出現的,那麼實際發生了什麼?根據另一種稱為膨脹理論,宇宙是由虛無的空間產生的。
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親愛的,我炸毀了宇宙
膨脹理論依賴於一種稱為真空能的東西。由於成對的量子粒子不斷閃爍,而空間的真空仍然充滿能量。這種能量使空宇宙以指數速率膨脹,在不到一秒的時間內將其放大了1026倍。隨著它的膨脹,真空能量的波動使空間結構變得不均勻,出現了一些隨機點,在這些點上,能量密度略高於或略低於平均值。最終,所有能量都分解為物質和輻射,這些物質和輻射以大爆炸所預測,還在持續膨脹。
原始形式的「大爆炸」理論解決了許多問題。膨脹預示著一個平坦的宇宙,它的發生速度使一切都可以在相同的溫度下結束,因為宇宙中的每個點都可能曾經接觸過。膨脹理論還說,磁性單極子可能在膨脹之前就已經存在,但其密度在此後將降至無法檢測的水平。另外,真空能密度的那些波動很好地解釋了恆星,星系和星系團是如何形成的。如果不是那些隨機的多餘能量,人類將永遠不存在。
如果您對「大爆炸」的了解始於奇異之處,那麼也許是時候修改那個古老的寓言了:很久很久以前,在物質或輻射還沒有存在之前,束縛在空間結構中的能量使萬物膨脹了萬億萬億倍,而眨眼之間就不見了。不久,這種能量變成了物質和輻射,最終合併為恆星和星系。
原作:Ashley Hamer
編譯:fun研究社