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宇宙到底是怎么形成的?

趣爱秀 2022-04-07 22:05:49 原文链接:网络

经过长时间的考察研究,天文学家指出,在200亿年前的那次大爆炸发生之前,所有存在于宇宙内部的物质与能量都是聚集到一起的。这些物质与能量在宇宙之中浓缩成了非常小的体积,它们具备非常高的温度,有着非常大的密度,能够在一瞬间发出巨大的压力。也正是在巨大压力的作用下,发生了大爆炸。然而,虽然天文学家已经证实了那次大爆炸真实存在,但是那次大爆炸的反应原理,也就是人们所称的量子物理等问题却依然困扰着一个又一个科学家。


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2000多年前,一些古代的哲学家便开始对宇宙如何起源、空间与时间的本质到底是何物等问题展开了苦苦思索。之后,哥白尼、 赫歇尔及哈勃等人不断对太阳系、银河系及河外星系进行研究,使得宇宙这门神秘的科学变得不再那么幽深玄奥。尤其是科学家建立了天文观测与物理实验等方法,开启了宇宙研究的新时代。直到20世纪,天文学家提出了两种有关宇宙的模型,并对人类认识宇宙产生了巨大的影响。这两种宇宙模型分别是稳态理论与大爆炸理论。尤其是爱德温,哈物提出的哈物定律,充分说明了字亩处于膨胀状态。伽莫夫在1946年提出的宇宙大爆炸理论,真正令人类对宇宙的起源有了深刻的认识。随后,阿尔诺·彭齐亚斯与罗伯特·威尔逊

共同发现的宇宙微波背景辐射,更加有力地证明了大爆炸理论成立。



由伽莫夫提出的大爆炸理论指出,当大爆炸发生时,物质朝着四面八方不断地散发,宇宙空间不断地膨胀,温度随之下降。之后, 宇宙中便有了星系、行星、恒星及生命体的存在。无论是星系还是生命体,都是大爆炸发生之后,随着宇宙不断膨胀、温度不断冷却形成的。宇宙大爆炸理论的提出,主要说明的便是宇宙经历了一段从热到冷的转变过程。在高温不断冷却的时段内,宇宙体系依然不断地膨胀着,这便实现了物质密度从大到小的成功转化。



大爆炸宇宙曾经假设过当时爆炸的整个过程:当宇宙刚刚形成时,有着高达100亿摄氏度以上的高温。在这样的宇宙体系中,仅仅有质子、电子、中微子、中子、光子等最基本的粒子物质存在。 不过,随着宇宙不断地膨胀,温度在很短的时间内便下降了许多。 当宇宙的温度下降至约10亿摄氏度时,中子失去了自由存在的环境,不是发生衰变,就是开始与质子结合,并形成了重氢、氨等元素。正是因为中子与质子的不断结合,才使得化学元素渐渐形成出现的;当宇宙的温度下降到100万摄氏度时,化学元素得到更深的发展。这时在宇宙中主要存在电子、质子、光子与诸多重量很轻的原子核;当宇宙的温度下降到几千摄氏度时,由于辐射减退,宇宙中充满了气态的物质,这些气态的物质又形成了恒星。



事实上,伽莫夫曾预言出当今宇宙的温度已经非常低了,他甚至还指出当下宇宙的温度只有绝对温度的几度。对于伽莫夫的这一预言,天文学家果然于1965年通过微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射的温度约为3开,预言相符。



不过,大爆炸理论,还不能完全将宇宙形成与发展的问题解决。 若是根据大爆炸理论提出的宇宙是在不断地膨胀的,那么在无限膨胀状态下的宇宙最终又会是什么样子的呢?宇宙的膨胀是否有一定的限度呢?若是超出了宇宙膨胀的限度,又会出现什么样的情况呢? 对于这些问题,一些科学家指出大爆炸是循环出现的,当宇宙的膨胀达到极点时,就会再次出现大爆炸;一旦再次出现爆炸,宇宙又将变成一个有着高密度与非常小的体积、非常高的温度的球体。即使是宇宙发生大爆炸,能量守恒定律认为存在于宇宙中的能量并没有真正的消失。虽然一些天文学家提出了这样的主张,但是却没有人可以对每一次大爆炸的循环时间、空间及分子的结构等问题进行更好的解释。因此,有关于这些问题依然需要科学研究,继续深入探索。


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