本文目录导航:
宇宙是怎么形成的
宇宙大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说,英文说法为BigBang。
宇宙大爆炸理论的主要观点是:整个宇宙最初聚集在高温、高密度的原始物质中,最初的温度超过几十亿度,随着温度的继续下降,宇宙开始膨胀,后来发生了大爆炸,碎片向四面八方散开,形成了我们的宇宙。
也就是说,宇宙是137亿年前从一个极小的点诞生的,从那里诞生了时间和空间、质量和能量,从而由物质小微粒聚集成大团的物质,最终形成星系、恒星和行星包括地球等。
在大爆炸发生前,宇宙中没有物质,没有能量,甚至没有生命。
宇宙为什么在膨胀?那它有没有可能因为某种原因收缩回去?
“大爆炸宇宙论”(The Big Bang Theory)是现代宇宙学中最有影响的一种学说。
它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。
在这个时期里,宇宙在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,如同一次规模巨大的爆炸。
所以既然它在膨胀,那么它为什么不可能在收缩呢? 好了,我知道,肯定有人说了,你这样很无聊,如果宇宙现在在收缩,你又要问了“为什么宇宙不是在膨胀呢?”对于这个问题,我的回答是——我乐意。
开玩笑的。
科学本身就是个不断试错的过程 。
我们老师曾跟我们说,当你做实验得到一个实验结果时。
你不应该想它是不是对的,将它不断往现有理论上靠。
而是应该想它是不是错的,当你排除了所有可能的错误后,这个结果才有可能是正确的 。
现在让我们试想一个 基本模型 :当我们朝天上扔一块石头,虽然一开始石头是在不断向上飞的( 可以理解为地球-石头系统在膨胀 ),但在引力作用下,石头最终还是会掉头向下( 系统重新收缩 )并落到地面上。
我们扔石头的速度越快,石头在掉头向下之前就可以飞得越高。
在忽略空气阻力的情况下,如果石头的初始速度超过了第二宇宙速度,那么它就永远不会掉下来了,而是不断升高,或者说,地球-石头系统就会永远膨胀,虽然它会膨胀得越来越慢( 石头在地球引力作用下会不断减速 ),但永远不会停止。
在扔石头的模型中,地球的质量和引力是已知的,我们在计算的时候主要考虑的是需要以多块的速度扔石头。
而在宇宙模型中则正好相反:宇宙膨胀的速度是已知的(通过测量遥远天体的红移得到), 但我们并不知道宇宙的质量是多少 。
如果宇宙质量很大,那么引力提供的减速作用就足够强,会导致宇宙最终停止膨胀,重新收缩。
对于宇宙的这种结局,天文学家称为“ 大挤压 ”:星系和恒星越来越靠近,宇宙的温度也会越来越高,最后所有物质会重新收缩到一个奇点,我们将毁于无形。
如果宇宙质量不够大,那么宇宙就会永远膨胀下去,天体间的距离越来越远,直到再也互相看不见。
同时,宇宙温度越来越低,能量分布越来越均匀,熵越来越高。
最终的结果,宇宙中再也没有能量差异和能量流动,整个宇宙跟死了一样,不会有任何现象发生,宇宙的这种结局被称为“ 热寂 ”。
总之,在20世纪末之前,天文学家能够想到的宇宙的结局就是上面这两种:无论如何,因为引力的作用,宇 宙的膨胀都会越来越慢,唯一不确定的是膨胀究竟会不会最终停止并反转?
为了验证之前的猜想,人们就要做实验为理论提供支撑。
具体方法是 :通过测量宇宙过去的膨胀速度,并与现在的膨胀速度对比,就可以计算出宇宙膨胀的加速度,从而得到引力的大小。
那么宇宙过去的膨胀速度该如何获得呢?难不成还要搞黑洞穿越?
当然不。
现代望远镜技术的强大,足以让我们看到几亿光年、几十亿光年甚至一百多亿光年远的星系,并且,我们看到的正是它们几亿年前、几十亿年或者一百多亿年前的情景。
这就意味着,如果我们观察一百亿光年远的星系远离我们的速度,再对比一亿光年远星系远离我们的速度,就可以算出这99亿年间宇宙膨胀速度的变化。
1998年,测量的结果出来了。科学家们发现,早期宇宙的膨胀速度,居然还没有现在快——所以 宇宙竟然在加速膨胀!!!
之前的那个现象运用到最早的模型假设中,就像我们向天上扔了块石头,想看看它向上的速度是怎么逐渐降低的,不料却发现, 石头不但没有越升越慢,反而在加速上升 。
根据能量守恒定律 ,加速上升肯定是需要能量的。那么说明为它提供能量呢?
这种能量,谁也说不准那是什么,现在被称为“ 暗能量 ”,这个暗物质我在之前的文章中有过介绍。
有一种理论认为,宇宙是振荡的,像弹簧一样,一段时间膨胀,一段时间收缩,用图形来表示的话,就是一个正弦波。
而我们目前正好处于一个膨胀周期内的加速阶段。
这个理论看起来很美,宇宙也不用毁灭了,也不需要解释为什么会发生大爆炸了。
但这个理论目前没有得到任何证据支持 。
但是根据目前的观测事实,宇宙在加速膨胀,毫无会收缩回去的迹象。
天体物理学快报刊曾给出了新的研究报告说: 宇宙膨胀速度比过去估计的快了9%,这是误差的可能性在十万分之一以内 。
哈勃常数的新估计值约为74千米每秒每百万秒差距。
过去的估计值来自普朗克卫星对早期宇宙的观测和我们对宇宙的理解,为67.3千米每秒每百万秒差距。
所以只有发生没有任何证据表明曾经发生过的现象(如暗能量的剧烈衰减),才能遏制宇宙的加速膨胀或将其变成收缩。
当然, 不排除宇宙将来可能会收缩 ,但目前没有既符合当下的观测又能让宇宙在未来收缩的理论(也可能是有但我没听说过)。
宇宙暴涨理论关于宇宙膨胀说
众多学者普遍接受的观点是,宇宙正在经历持续的膨胀过程。
据观察,自宇宙诞生以来,其总体尺寸已膨胀了接近三分之一,这一理论的依据是通过测量行星与卫星之间的距离变化得出的间接证据。
然而,这个膨胀理论至今尚未得到确凿的实证支持,其核心难题在于,要实现宇宙膨胀,似乎需要一个外在的膨胀空间。
那么,这个神秘的外层空间究竟是什么构成的?科学家们对此仍感到困惑,它如同一个未解的谜团。
因此,宇宙暴涨理论目前被归类为一个有待揭示的潜在理论,等待更为深入的探索和实证研究来揭示其深层次的奥秘。
评论(0)