時(shí)間：2025-12-08 12:45:41 來源：桑間濮上網(wǎng) 作者：知識 閱讀：400次

宇宙誕生于大約137億年前的一次大爆炸中 誕生時(shí)究竟發(fā)生了什么？
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)新浪科技：國外媒體報(bào)道，我們的誕生的次大爆誕生宇宙誕生于大約137億年前的一次大規(guī)模爆炸中，并像一個(gè)巨大的年前氣球一樣迅速膨脹。簡而言之，炸中這就是時(shí)究生幾乎所有宇宙學(xué)家和理論物理學(xué)家都認(rèn)可的大爆炸理論。支持這一觀點(diǎn)的宇宙于大約億證據(jù)是廣泛而令人信服的。我們知道，誕生的次大爆誕生即使是年前現(xiàn)在，宇宙仍在不斷加速膨脹。炸中
科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了大爆炸理論所預(yù)言的時(shí)究生熱力學(xué)印記，一種遍布宇宙的宇宙于大約億微波背景輻射。此外，誕生的次大爆誕生我們還沒有觀察到任何明顯年齡超過137億年的年前物體，這表明宇宙是炸中在137億年左右形成的。
所有這些結(jié)果都使大爆炸理論建立在一個(gè)極其堅(jiān)實(shí)的時(shí)究生基礎(chǔ)上。宇宙大爆炸是一個(gè)非常成功的理論。那么，這個(gè)理論能告訴我們什么呢？我們的在宇宙誕生時(shí)究竟發(fā)生了什么？它又是如何演變成我們今天所觀察到的模樣？
宇宙初開
傳統(tǒng)的大爆炸理論認(rèn)為，宇宙起源于一個(gè)奇點(diǎn)，即一個(gè)密度和溫度都趨于無限的點(diǎn)——人類的大腦很難理解這一本質(zhì)。然而，研究人員表示，這可能還無法準(zhǔn)確地反映現(xiàn)實(shí)，因?yàn)槲覀儗ζ纥c(diǎn)的認(rèn)識都來源于愛因斯坦的廣義相對論。
問題是，對于奇點(diǎn)，沒有任何理由相信廣義相對論，這將是錯誤的做法，因?yàn)樗鼪]有考慮到量子力學(xué)。一旦進(jìn)入宇宙歷史的這個(gè)階段，量子力學(xué)肯定會變得非常重要。
因此，宇宙的起源問題依然撲朔迷離。科學(xué)家們認(rèn)為，他們可以在大爆炸后大約10^-36秒開始講述這個(gè)故事。在那個(gè)時(shí)候，宇宙經(jīng)歷了一個(gè)極其短暫而又戲劇性的暴脹時(shí)期，膨脹速度超過光速。在極短時(shí)間內(nèi)，宇宙的體積膨脹到原來的100倍甚至更多。
科學(xué)家表示，暴脹似乎違反了狹義相對論，但事實(shí)并非如此。狹義相對論認(rèn)為，在空間的兩點(diǎn)之間，任何信息或物質(zhì)的傳播速度都不能超過光速，但暴脹是空間本身的膨脹。膨脹是宇宙大爆炸中的“大爆炸”，在暴脹之前，宇宙只有一點(diǎn)點(diǎn)，很可能也只膨脹了一點(diǎn)點(diǎn)，需要像暴脹這樣的過程來讓宇宙變大。
這個(gè)快速膨脹的宇宙幾乎沒有任何物質(zhì)，但卻蘊(yùn)含著大量的暗能量。暗能量是一種神秘的力量，科學(xué)家認(rèn)為正是它推動著當(dāng)前宇宙的加速膨脹。在暴脹期間，暗能量使宇宙變得平滑并加速膨脹，但它并沒有停留太久。
這只是暫時(shí)的暗能量，通過一個(gè)名為“再加熱”的過程，轉(zhuǎn)化為普通物質(zhì)和輻射。在所有這些暗能量消失后，宇宙從暴脹時(shí)期的低溫狀態(tài)變成了后來的高溫狀態(tài)。但科學(xué)家仍不清楚是什么觸發(fā)了暴脹，這依然是大爆炸宇宙學(xué)的關(guān)鍵問題之一。
大反彈
大多數(shù)宇宙學(xué)家都把暴脹理論作為解釋宇宙特征的前沿理論。這里所說的宇宙特征，具體來說，就是為什么宇宙相對平坦而均勻，而且向各個(gè)方向有大致相同數(shù)量的物質(zhì)均勻分布，各種證據(jù)都表明，暴脹過程是真實(shí)發(fā)生過的。
不過，暴脹理論并不是試圖解釋宇宙結(jié)構(gòu)的唯一觀點(diǎn)。理論家們提出了另一種模型——循環(huán)模型（cyclic model）。該模型基于一個(gè)更早的概念：火宇宙理論。
這種觀點(diǎn)認(rèn)為，宇宙并不是從一個(gè)單一的點(diǎn)或任何類似的點(diǎn)出現(xiàn)的。相反，它是從一個(gè)已經(jīng)存在，但一直在收縮的宇宙反彈回膨脹狀態(tài)——其速度比暴脹理論預(yù)測的要平穩(wěn)得多。如果這個(gè)理論是正確的，那我們的宇宙很可能已經(jīng)經(jīng)歷過無數(shù)次的爆炸和擠壓。
火宇宙理論的提出者之一、美國賓夕法尼亞大學(xué)的伯特·奧夫魯特說：“宇宙的起源可能是很美好的，而且是有限的。”
循環(huán)模型假設(shè)我們的宇宙由11個(gè)維度組成，只有4個(gè)維度我們可以觀察到，包括3個(gè)空間維度和1個(gè)時(shí)間維度。宇宙的四維部分被稱為“膜”（brane）。該模型還認(rèn)為，在11維空間中可能潛伏著其他的膜。兩個(gè)膜之間的碰撞可能使宇宙從收縮到膨脹，產(chǎn)生了我們今天所看到的宇宙大爆炸證據(jù)。
我們所知的宇宙如何成形？
但首先，我們所處的宇宙是如何從無到有的呢？宇宙學(xué)家猜測，支配宇宙的四種力——引力、電磁力和強(qiáng)、弱核力——在宇宙誕生之初由于極端的溫度和密度而相互擠壓在一起，統(tǒng)一成一種力。
而隨著宇宙的膨脹和冷卻，情況發(fā)生了變化。在暴脹時(shí)期，強(qiáng)核力可能分離了出來。在大爆炸后大約10萬億分之一秒的時(shí)候，電磁力和弱核力也各自獨(dú)立。在暴脹之后，宇宙很可能充滿了熾熱稠密的等離子體。但研究人員認(rèn)為，在大爆炸后大約1微秒（百萬分之一秒）左右，宇宙已經(jīng)冷卻到足以形成第一批質(zhì)子和中子。
在大爆炸后的前三分鐘，這些質(zhì)子和中子開始聚變，形成氘（也被稱為重氫）。之后氘原子相互結(jié)合，形成氦-4。
復(fù)合：宇宙變得通透
這些新產(chǎn)生的原子都帶正電，因?yàn)橛钪嫒匀惶珶幔焕诓东@電子。但這一切在大爆炸發(fā)生38萬年后發(fā)生了改變。在這段被稱為“復(fù)合”（recombination）的時(shí)期，氫離子和氦離子開始捕獲電子，形成電中性原子。光對自由電子和質(zhì)子的散射很顯著，但對中性原子的散射則小得多。于是，此時(shí)光子就可以更自由地在宇宙中漫游了。
復(fù)合極大地改變了宇宙的面貌；原來一團(tuán)不透明的霧，現(xiàn)在變得通透了。我們今天觀察到的宇宙微波背景輻射就是從這個(gè)時(shí)代開始的。不過，在復(fù)合時(shí)期之后的很長一段時(shí)間內(nèi)，宇宙還是相當(dāng)黑暗的，只有到大爆炸后大約3億年時(shí)，第一批恒星開始發(fā)光，宇宙才真正亮起來。這些恒星在很大程度上抵消了復(fù)合所取得的效果。早期恒星——或許還有其他一些神秘的來源——釋放出足夠的輻射，將宇宙中的大部分氫分裂成組成質(zhì)子和電子。
這個(gè)過程被稱為“再電離”，似乎在大爆炸后10億年時(shí)就結(jié)束了。今天的宇宙已經(jīng)膨脹得如此之大，不會再像復(fù)合之前那么不透明。科學(xué)家認(rèn)為，宇宙的物質(zhì)非常稀薄，因此光子的散射相互作用相對罕見。
隨著時(shí)間的推移，恒星聚集在一起形成星系，導(dǎo)致宇宙中形成越來越大的結(jié)構(gòu)。行星聚集在一些新形成的恒星周圍，就像我們的太陽系。38億年前，生命在地球上萌芽。
大爆炸之前？
目前，關(guān)于宇宙最初若干時(shí)刻的許多問題仍然只停留于推測，而另一個(gè)更加神秘且難以解決的問題是：大爆炸之前發(fā)生了什么？
首先，這個(gè)問題本身可能毫無意義。如果像一些理論家認(rèn)為的那樣，宇宙是從無到有，那么大爆炸就標(biāo)志著時(shí)間本身開始的那一刻。卡羅爾指出，在這種情況下，就不會有“以前”這回事了。
關(guān)于宇宙誕生的另一些概念或許可以提供答案。例如，循環(huán)模型表明，收縮的宇宙先于膨脹的宇宙，它可能只是在大爆炸發(fā)生之前存在的虛空，然后由一些量子漲落產(chǎn)生了像我們所處的這種宇宙，你可以想象成一個(gè)空間小氣泡通過波動被壓縮，并充滿了非常小的能量塊，然后這些能量塊可以長成經(jīng)過暴脹所形成的宇宙，宇宙的時(shí)間是從大爆炸開始的，但同時(shí)也屬于一個(gè)前身，一個(gè)母宇宙開始的波動。
我們會知道答案嗎？
歐洲空間局的普朗克（Planck）衛(wèi)星任務(wù)從2009年到2013年環(huán)繞地球運(yùn)行，幫助宇宙學(xué)家更準(zhǔn)確理解了宇宙的本質(zhì)及其起源。倫敦帝國理工學(xué)院的天體物理學(xué)家戴夫·克萊門茨表示，該任務(wù)生成的宇宙微波背景詳細(xì)地圖顯示，我們的宇宙，即使有可能從一個(gè)前身發(fā)展而來，也不太可能在未來再次收縮。
普朗克任務(wù)不能完全排除宇宙大反彈的概念，但考慮到目前的宇宙學(xué)參數(shù)值，我們的宇宙不會再次收縮，目前正在加速宇宙膨脹的暗能量成分必須改變，才能逆轉(zhuǎn)這種膨脹并引發(fā)大收縮。
利用普朗克空間望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們得以微調(diào)他們對宇宙年齡的估計(jì)，以及宇宙中可見物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量的比例。克萊門茨表示，這次任務(wù)其實(shí)并沒有帶來任何驚喜，而且基本上證實(shí)了現(xiàn)有的理論。普朗克任務(wù)的研究結(jié)果也提出了一些新的問題。例如，對于描述宇宙膨脹速率的哈勃常數(shù)，普朗克衛(wèi)星在遙遠(yuǎn)宇宙中測量到的值與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在近宇宙中測量到的值略有不同。
所有這些信息都有助于宇宙學(xué)家更好地模擬宇宙的演化，并更接近于回答有關(guān)萬物起源的重大問題。歐洲空間局即將進(jìn)行的歐幾里得（Euclid）衛(wèi)星任務(wù)預(yù)計(jì)將于2023年發(fā)射，將在這一方向上邁出重要的一步。
接下來是什么？
歐幾里得任務(wù)將觀察星系團(tuán)和星系如何在大尺度上分散于宇宙中，從而幫助天文學(xué)家更好地理解暗能量的影響。它還將研究天文學(xué)家所謂的弱引力透鏡效應(yīng)，即由超大質(zhì)量物體的引力牽拉引起的光扭曲現(xiàn)象。由于宇宙中超過80%的物質(zhì)是不可見的，引力透鏡效應(yīng)的強(qiáng)度可以給天文學(xué)家提供暗物質(zhì)分布的線索。歐幾里得衛(wèi)星能夠做的就是在更大的尺度上展開測量，可能包括銀河系外近一半或更多的天空。
破解這個(gè)宇宙謎題的更多線索可能來自對引力波的研究。引力波是超大質(zhì)量物體（如黑洞和中子星）碰撞時(shí)產(chǎn)生的時(shí)空漣漪。
暴脹時(shí)期一定會產(chǎn)生引力波，這是宇宙存在之初一段快速膨脹的時(shí)期。因此，探測這些早期的引力波并破譯它們的特征，可能會為我們了解宇宙的誕生提供前所未有的洞見。
這將告訴我們一些推動宇宙早期快速膨脹的物理過程，我們也能回到宇宙最早期的階段。如果我們能更好地理解暴脹，就有希望了解大爆炸是否的確是一個(gè)單獨(dú)的事件，抑或宇宙反彈的觀點(diǎn)才是正確的。

(責(zé)任編輯：百科)

上一篇：誠實(shí)的小魚貝貝的故事
下一篇：《流浪漢模擬器》上架steam平臺 暫不支持中文

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

• ·
• ·
• ·
• ·
• ·
• ·
• ·
• ·