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浩瀚的太空,神秘的大爆炸,宇宙诞生初期都藏着什么秘密!

发布人:微信群 www.weixinqun.la   /  发布时间2017-10-11 17:01:26   热度:
宇宙诞生之前,没有时间,没有空间,也没有物质和能量。大约150亿年前,在这四大皆空的“无”中,一个体积无限小的点爆炸了。时空从这一刻开始,

  宇宙诞生之前,没有时间,没有空间,也没有物质和能量。大约150亿年前,在这四大皆空的“无”中,一个体积无限小的点爆炸了。时空从这一刻开始,物质和能量也由此产生,这就是宇宙创生的大爆炸。

  刚刚诞生的宇宙是炽热、致密的,随着宇宙的迅速膨胀,其温度迅速下降。最初的1秒钟过后,宇宙的温度降到约100亿度,这时的宇宙是由质子、中子和电子形成的一锅基本粒子汤。

  随着这锅汤继续变冷,核反应开始发生,生成各种元素。这些物质的微粒相互吸引、融合,形成越来越大的团块,并逐渐演化成星系、恒星和行星,在个别天体上还出现了生命现象。然后,能够认识宇宙的人类终于诞生了。

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  这幅大爆炸图景,是目前关于宇宙起源最可能的一种解释,被称为“大爆炸模型”。大爆炸理论诞生于20年代,在40年代由伽莫夫等人进行补充和发展,但一直寂寂无闻。直到50年代,人们才开始广泛注意这个理论,不过也只是觉得它很好玩,并不信服。人们更愿意认为,宇宙是稳定的、永恒的。

  但是,越来越多的证据表明,大爆炸模型在科学上有强大的说服力。我们不得不相信,宇宙有一个开始,也将有一个终结。它产生于“无”,也终将回归于“无”。

  在人类历史的大部分时期,有关创世的问题,一向是留给神去解决的。宇宙起源于何处?终点又在哪里?生命如何产生?人类怎样出现?对这些疑问,许多宗教都能给出一份体系完备的答案。至于上帝从哪里来,这种问题是不该问的。

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  直到最近几个世纪,人们才开始学着把神撇开,以超越宗教的角度,去思考世界的本源。这样一来,就有一个重大的原则性问题需要解决:宇宙是永恒存在的,还是有起始的?

  这两种说法长久以来一直困扰着科学家、哲学家和神学家,对于普通人来说,更是难以理解。假设宇宙在时间上没有起源,即过去一直存在,那么宇宙的年龄就是无穷大了。

  无穷大这个概念,一听就让人头昏脑胀:既然是已经过去了无穷久的时间,我们的“现在”又是什么呢?而如果说宇宙是有起始的,那么它就是从“无”中突然产生的了,这最初的一刹那,又是怎样呢?

  凭着人类在短暂的生命中获得的常识,实在是很难想明白这些东西。不过,我们可以从科学上寻求一些佐证。大爆炸模型的一个基本假设是宇宙的年龄有限,这个说法令人信服的直接理由,来自物理学中一条最基本的定律——热力学第二定律。这条科学史上最令人伤心绝望的定律,冥冥中早已规定了宇宙的命运。

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  简而言之,第二定律认为热量从热的地方流向冷的地方。对任何物理系统,这都是众所周知并且显而易见的特性,毫无神秘之处:开水变凉,冰淇淋化成糖水。要想把这些过程倒过来,就非得额外消耗能量不可。

  就最广泛的意义而言,第二定律认为宇宙的“嫡”(无序程度)与日俱增。例如,机械手表的发条总是越来越松;你可以把它上紧,但这就要消耗一点能量;这些能量来自于你吃掉的一块面包;麦子在生长的过程中需要吸收阳光的能量;太阳为了提供这些能量,需要消耗它的氢来进行核反应。总之宇宙中每个局部的嫡减少,都须以其它地方的嫡增加为代价。

  在一个封闭的系统里,嫡总是增大的,一直大到不能再大的程度。这时,系统内部达到一种完全均匀的热动平衡状态,不会再发生任何变化,除非外界对系统提供新的能量。

  对宇宙来说,是不存在“外界”的,因此宇宙一旦到达热动平衡状态,就完全死亡,万劫不复。这种情景称为“热寂”。

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  宇宙正在缓慢地、但坚定不移地走向这无法抗拒的命运,几代智者为此怀疑人类的存在是否有意义。暂且撇开这种沮丧的情绪,作一个简单的推理,我们就可以发现,宇宙不可能有无限的过去。

  很简单,如果宇宙无限老,那它早就已经死了。以有限速率演变的东西,是不可能永远维持下去的。换句话说,宇宙必然是在某个有限的时间之前诞生的。

  第二定律明示了宇宙有起始,但这个重要推论竟然被19世纪的科学家忽略了,它只是在后来成为大爆炸模型的佐证。该模型的提出,是基于20世纪初的天文观测。

  天文学家埃德温·哈勃注意到,不同距离的星系发出的光,颜色上稍稍有些差别。远星系的光要比近星系红一些,即波长要长一些,这种现象被称为“哈勃红移”。它说明,各星系正以很高的速度彼此飞离。

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  一列火车快速驶远时,它的汽笛声听来会沉闷很多,因为声波相对于我们的频率变低、波长变长了,这就是多普勒效应。把声波换成光,产生的效果就是红移。哈勃对众多星系的光谱进行研究后确认,红移是一种普遍现象,这表明宇宙正在膨胀。这一发现,奠定了现代宇宙学的基础。

  如果宇宙正在膨胀,那它过去必定比较小。如果能把宇宙史这部影片倒过来放,我们势必会发现,在过去的某个时刻,所有的星辰都是聚合在一起的。这个时间大概是100多亿年前,要准确推断它比较困难。

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  另外,宇宙膨胀的速度会随时间发生变化,这与引力有关。万有引力作用于字宙中一切物质与能量之间,起到刹车的作用,阻止星系往外跑,从而使膨胀速度越来越慢。

  在诞生初期,宇宙从高密度状态迅速膨胀,随着时间的推移,体积越来越大,膨胀速度越来越小。将这个过程向回追溯到宇宙创生的那一刻,可以发现当时宇宙体积为零,而膨胀速度为无限大。这就是大爆炸

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