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宇宙起源于多少亿年前
宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。
宇宙起源是一个极其复杂的问题。
宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。
千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。
宇宙(Universe),泛指物质和时空。
现代宇宙学中的主流观点认为宇宙的起源,是起源于一次大爆炸,是在过去由一个密度极大且温度极高的状态演变而来的,并经过不断的膨胀达到的状态,这种观点被称为宇宙大爆炸理论或奇点大爆炸理论。
宇宙诞生于180亿年前的大爆炸,也就是说,此前没有宇宙,那是什么呢?
目前关于宇宙的起源,普通被人们接受的一个想法就是宇宙大爆炸了。
这不但因为它能够很好地契合所有的物理学规则,而且天文学得到的可观测宇宙图景也与它的描述一致,所以得到了大多数科学家的认可,在民间也是传播最广的“宇宙命运”的解释。
那在这个之前呢,就是在宇宙大爆炸之前呢? 又是一个什么样子的呢?
宇宙大爆炸
还是先从宇宙大爆炸开始说吧,大爆炸理论简单说来就是,我们目前的宇宙起源于138亿年前(也有科学家认为在140-150亿之间)的一次大爆炸,我们目前熟悉的时间和空间本身,都是从那次大爆炸产生的,那时候宇宙的一切都浓缩都在一个密度无限小的点上,叫做“奇点”。
宇宙大爆炸模型
在大爆炸发生后的10的-43次方秒时,产生了时间的最小单位,并且引力也从奇点中分离出来而能够独自存在。
10的-12次方秒时,另外三种基本力全部形成(除引力外,是弱核力、强核力、电磁力);在大爆炸发生后的0.01秒,宇宙的温度大约为1000亿度,光子、中子、电子、质子等基本粒子已经成型;10秒之后,粒子基本稳定,原子核开始大量形成;在1万年内,宇宙的主要能量是光的形式,那时是早期宇宙;在接下来的30万年内,由于中性原子核的大量形成,宇宙开始产生气态物质,恒星和恒星系开始大量形成。
之后宇宙的物质密度开始不断缩小,整体处于膨胀状态中,直到今天也如此。
大爆炸简史
大爆炸理论之所以受到广大科学家的认可,有两个非常权威的原因:不论是爱因斯坦广义相对论,还是现代天文学观测到的“红移”现象,都证明了它的正确性。
因此,许多人非常好奇,宇宙大爆炸之前的世界是什么呢?宇宙在那个“奇点”之前是什么图景呢?
事实上,从相对论的角度来理解,这个问题本身就是错误的。
因为时间和空间是不可分割的整体,“宇宙大爆炸之前”这种说法看似符合日常逻辑,但实际上是不存在的,因为在那之前连时间都没有。
这话虽然听起来有道理,却又无法让人心里被说服,因为它违背了人类的直觉。
按照直觉来说,就算那个“奇点”里连时间都没有,但是感觉它存在于那里,总有一个更为“之前”的状态吧,那个状态里是什么呢?
事实上,会有这种“直觉错觉”,是因为量子力学本身就是违背人类直觉的。
我们感到时间有先后,命运有因果,只是因为量子的概率性叠加分布中,A发生于B之前。
然而在量子力学本身的世界里,A和B是永远可以互为因果的,它彻底地违反人类直觉。
用来解释“宇宙大爆炸之前是什么”的问题的话,简单说来就是“奇点之前无时间,奇点之外无空间,奇点本身不存在因果关系”这种状态。
之所以我们感到这样难以理解,是因为人类直觉,或者叫“意识”这种东西,本身就是建立在量子层面之上的,而在“奇点”阶段的宇宙,连形成量子结构最起码的“普朗克单位”(时间和空间的最小尺度)都不具备,所以也就不具备人类“意识”能够模拟并体会到的那种情况。这就是它违背人类直觉的根本原因!
如果你仍然执念于此,也许另一个理论会让你释怀:受到霍金高度支持的“平行宇宙”理论,认为宇宙在不同的维度层面上,会产生许多互不相通的“平行”宇宙。而后来,许多对黑洞的观测结果表明,星系中心黑洞存在的“喷发”物质的现象无从解释,因为它“喷出”和“吸入”的物质,与它自身的质量总是得不到均衡,这是严重违背物理法则的!
星系中心的黑洞喷发物质
这时许多理论物理学家再次指出那个“古老”的猜测:黑洞中心的奇点打破了一切物理规则,因此能够产生高纬度的空间,从而打开了其他“平行宇宙”的入口,让两个相邻宇宙之间进行了物质交换!这个理论能够解释包括银河系中心黑洞在内的,所有星系中心黑洞的异常观测结果。
平行宇宙概念图
如果该理论属实,那么“宇宙大爆炸”理论就有了一个很好的突破口,那就是诞生宇宙的那个“奇点”与黑洞“奇点”属性一致,只是更大的一个“平行宇宙传送门”,而我们三维宇宙的一切,也许只是来自相邻宇宙的一次“排泄”而已!而每个“相邻宇宙”之间持续进行着“物质交换”,在这种交换中实现自身的新陈代谢,所有宇宙整体保持着生生不息。
宇宙的起源:科学家认为,宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸
人类一直在探寻宇宙的起源。
直到如今,“大爆炸”宇宙诞生学说一直被天文学界普遍认同。
大爆炸宇宙诞生学说认为,宇宙是由大约137亿年前的一次大爆炸形成的。
大爆炸理论认为,宇宙起源于一个没有空间,却包含了宇宙全部物质的奇点。
这个奇点的体积很小,但温度极高,密度极大,内部的物质只能以电子、光子和中微子等最基本的粒子形态存在,光主宰着能量形式。
奇点随着内部基本粒子的相互碰撞,温度越来越高,内部压力越来越大。
大约137亿年前,奇点发生了大爆炸,爆炸温度超过两万亿度。
大爆炸使物质四散出去,产生空间,宇宙由此诞生。
宇宙空间不断膨胀,温度也相应开始下降。
宇宙温度降到两万亿度以下后,原来奇点中的粒子合成了原始质子和中子。
随着温度的继续下降,降到约30亿度,原始质子和中子合成了氢、氦这类轻的稳定的原子核,化学元素开始形成。
接着形成了锂和铍这类比较轻的化学元素。
一万年后,随着宇宙的膨胀,空间越来越大,光子的波长被拉长,能量也随着减弱。
再加上化学元素的不断增加,宇宙的动力形式开始由物质所主导。
大爆炸后30万年后,宇宙温度降至约3000度,化学元素合成分子,又复合成气体。
当时宇宙主要成分为气态物质,气态物质逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。
1608年,在荷兰米德尔堡市的一个眼镜店门前,两个小孩在玩弄几片透镜,他们通过前后两块透镜看远处教堂上的风标,两人兴高采烈。
小孩的兴奋引起了店内眼镜师汉斯·李波尔的注意,李波尔拿起两片透镜一看,远处的风标被放大了许多。
李波尔跑回商店,把两块透镜装在一个筒子里,经过多次试验,汉斯·李波尔发明了望远镜。
他为自己制作的望远镜申请专利,并遵从当局的要求,造了一个世界上第一个双筒望远镜。
1609年,伽利略在知道荷兰人已有了望远镜后,伽利略创制了天文望远镜(后被称为伽利略望远镜),并用来观测天体。
伽利略是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家。
他发现银河系是由无数单个的恒星组成的;把人类的视野从太阳系,扩展到银河系。
18世纪英国皇家天文学会第一任会长赫歇尔用他制造的更大倍数的望远镜,发现了银河系2500星云和星团,描绘出了银河系的面貌。
赫歇尔开创了恒星天文学,被誉为恒星天文学之父。
20世纪,美国天文学家埃德温·哈勃,使用一台200英吋口径的望远镜,发现了银河系以外的星系,开创了星系天文学,建立了大尺度宇宙的新概念,哈勃被称为星系天文学之父。
1922年,哈勃注意到,地球远处星系的颜色比近处星系的颜色稍红些,并且在逐渐变红,称为“红移现象”。
哈勃仔细测量了这种红化,光的颜色与它的波长有关。
在光谱中蓝光位于短波段,红光位于长波段。
遥远星系的红化意味着它们的光波波长已稍微变长了。
意思就是星系离我们越远,它就显得越红。
哈勃总结出了一个具有里程碑意义的发现,即:不管你往哪个方向看,远处的星系正急速地远离我们而去,而近处的星系正在向我们靠近。
换言之,宇宙正在不断膨胀。
这也意味着,时间越往前推,星系间的距离就越近。
这为宇宙起源于一个奇点奠定了基础。
1932年,比利时天文学家和宇宙学家勒梅特,提出现代大爆炸理论。
该理论认为宇宙开始于一个小的原始“超原子”的灾变性爆炸,提出“原始原子”爆炸起源的理论。
1948年,出生于俄国的美前孙国核物理学家、宇宙学家乔治·伽莫夫在勒梅特“原始原子”爆炸起源的基础上,发展成为大爆炸宇宙学,至今被广泛认同。
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