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宇宙大爆炸(Big Bang)仅仅是一种学说,是根据天文观测研究后得到的一种设想。

大约在50亿年前,宇宙所有的物质都高度密集在一点,有着极高的温度,因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的,现在只能从理论研究的基础上描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质,形成了当今的宇宙形态,人类就是在这一宇宙演变中诞生的。

人们是怎样能推测出曾经可能有过宇宙大爆炸呢?这就要依赖天文学的观测和研究。我们的太阳只是银河系中的一两千亿个恒星中的一个。像我们银河系同类的恒星系 —— 河外星系还有千千万万。从观测中发现了那些遥远的星系都在远离我们而去,离我们越远的星系,飞奔的速度越快,因而形成了膨胀的宇宙。

对此,人们开始反思,如果把这些向四面八方远离中的星系运动倒过来看,它们可能当初是从同一源头发射出去的,是不是在宇宙之初发生过一次难以想像的宇宙大爆炸呢?后来又观测到了充满宇宙的微波背景辐射,就是说大约在150亿年前宇宙大爆炸所产生的余波虽然是微弱的但确实存在。这一发现对宇宙大爆炸是个有力的支持。

宇宙大爆炸的观点:

1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论:整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中,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。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中,提出了热大爆炸宇宙学模型:宇宙开始于高温、高密度的原始物质,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。

1965年,彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射,后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹,从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。

20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释.

宇宙的起源:最初是比原子还要小的奇点,然后是大爆炸,通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子,这些粒子在能量的作用下,逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此,大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而,至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持,而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。 来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-311.html

宇宙大爆炸理论:大爆炸理论

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Big Bang,也称为大爆炸宇宙论。大爆炸理论诞生于20世纪20年代,在40年代得到补充和发展,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。

大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-398.html。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。

大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实:

a)理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-303.html。各种天体年龄的测量证明了这一点。

b)观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。

c)在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。

d)根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。

按照大爆炸理论,宇宙是150亿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。

但是,大爆炸理论无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样,或者说发生这次大爆炸的原因是什么?按照大爆炸理论,宇宙没有开端。它只是一个循环不断的过程,从大爆炸到黑洞的周而复始,便是宇宙创生与毁灭并再创生的过程。

这只是一个设想,并不是一个完美的理论。

大爆炸理论虽然并不成熟,但是仍然是主流的宇宙形成理论的关键就在于目前有一些证据支持大爆炸理论,比较传统的证据如下所示:

a)红位移

从地球的任何方向看去,遥远的星系都在离开我们而去,故可以推出宇宙在膨胀,且离我们越远的星系,远离的速度越快。

b)哈勃定律

哈勃定律就是一个关于星系之间相互远离速度和距离的确定的关系式。仍然是说明宇宙的运动和膨胀。

V=H×D

其中,V(Km/sec)是远离速度;H(Km/sec/Mpc)是哈勃常数,为50;D(Mpc)是星系距离。1Mpc=3.26百万光年。

c)氢与氦的丰存度

由模型预测出氢占25%,氦占75%,已经由试验证实。

d)微量元素的丰存度

对这些微量元素,在模型中所推测的丰存度与实测的相同。

e)3K的宇宙背景辐射

根据大爆炸学说,宇宙因膨胀而冷却,现今的宇宙中仍然应该存在当时产生的辐射余烬,1965年,3K的背景辐射被测得。

f)背景辐射的微量不均匀

证明宇宙最初的状态并不均匀,所以才有现在的宇宙和现在星系和星团的产生。

g)宇宙大爆炸理论的新证据 来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-393.html

在2000年12月份的英国《自然》杂志上,科学家们称他们又发现了新的证据,可以用来证实宇宙大爆炸理论。

长期以来,一直有一种理论认为宇宙最初是一个质量极大,体积极小,温度极高的点,然后这个点发生了爆炸,随着体积的膨胀,温度不断降低。至今,宇宙中还有大爆炸初期残留的称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线。

科学家们在分析了宇宙中一个遥远的气体云在数十亿年前从一个类星体中吸收的光线后发现,其温度确实比现在的宇宙温度要高。他们发现,背景温度约为-263. 89摄氏度,比现在测量的-273.33的宇宙温度要高。

虽然已有上述证据存在,但是宇宙是否起源于大爆炸学说,仍然缺乏足够多的令人信服的证据。

宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派,它能较满意地解释宇宙学的一些根本问题。宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出,但20年代以来就有了萌芽。20年代时,若干天文学者均观测到,许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比,都有波长变化,即红移现象。

到了1929年,美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律。他在理论中指出:如果认为谱线红移是多普勒效果的结果,则意味着河外星系都在离开我们向远方退行,而且距离越远的星系远离我们的速度越快。这正是一幅宇宙膨胀的图像。

40年代美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为,宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态,这种状态被形象地称为“原始火球”。以后,火球爆炸,宇宙就开始膨胀,物质密度逐渐变稀,温度也逐渐降低,直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象,也能圆满地解释许多天体物理学问题。1964年美国人彭齐亚斯和威尔逊又发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据。

该理论作为一门发展中的理论,虽然得到了绝大多数科学家的认同,但仍有一些解释不了的问题,需要进一步完善其理论体系。

究竟宇宙是如何起源的?大爆炸理论被推翻后最终该相信谁?

宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。

《淮南子·原道训》中说:“四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的?这个问题直到现在仍然没有完全满意的答案来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-298.html。人们曾经提出过许多学说,最有影响的是“宇宙大爆炸说”,它提出最早,在当代天文学上最受重视;其次是“稳态理论”及“虫洞喷发说”。

(一)宇宙起源——大爆炸理论来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-391.html

大爆炸理论认为宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集在一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-383.html。大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降;宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的(图1-2)。

图1-2 宇宙大爆炸

根据大爆炸理论,在宇宙的早期,温度极高,约在100亿开以上,物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。因为整个体系在不断膨胀,温度很快下降,当温度降到10亿开左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万开以后,早期形成化学元素的过程结束(元素合成理论)。当温度降到几千开时,辐射减退,宇宙间的气态物质,逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。

大爆炸理论认为,宇宙起源于一个单独的、无维度的点,即一个在空间和时间上都无尺度但却包含了宇宙全部物质的奇点。

“大爆炸宇宙论”是1927年比利时数学家勒梅特提出的,他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里,在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片,形成了今天的宇宙。1948年,俄裔美籍物理学家伽莫夫等人,又详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后,经一系列元素演化,到最后形成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。但是该理论存在许多使人迷惑之处。

宏观宇宙是相对无限延伸的。大爆炸理论认为宇宙当初仅仅是一个点,而它周围却是一片空白,将人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一种臆测。况且从能量与质量的关系考虑,一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢?

人类把地球绕太阳转一圈确定为衡量时间的标准——年。但宇宙中天体的运动速度是不同的,在宇宙范围,时间没有衡量标准。譬如,地球上东西南北的方向概念在宇宙范围就没有任何意义。既然年的概念对宇宙而言并不存在,大爆炸宇宙论又如何用年的概念去推算宇宙的确切年龄呢?

有科学家声称:宇宙膨胀达到极点时将又发生一场大爆炸,如同黑洞的形成过程一样,宇宙将变成一个高密度、小体积的球体,缩小到一定程度后,将再次发生大爆炸。根据能量守恒定律,宇宙的能量并没有消亡。但是,没有人能解释,大爆炸每次循环时间、空间、分子结构等,都像上次一样(几百几千亿年以后,又有太阳系,又有地球,又有中国,又有你),还是重新排列。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-406.html

不久前有美国科学家宣布,宇宙的演化过程还可持续大约240亿年,比先前估计的110亿年增加了一倍有余。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-993.html

(二)宇宙起源——稳态理论

稳态理论现在受到普遍怀疑。该理论认为在星系之间的膨胀空间中新物质会产生出来。

若干世纪以来,很多科学家认为宇宙除去一些细微部分外,基本没有什么变化。宇宙不需要一个开端或结束。即使是在发现宇宙正在膨胀之后,这种想法也没有被放弃。托马斯·戈尔德、赫尔曼·邦迪及弗雷德·霍伊尔于20世纪40年代后期提出,物质正以恰当的速度不断创生着,这一创生速度刚好与因膨胀而使物质变稀的效果相平衡,从而使宇宙中的物质密度维持不变。这种状态从无限久远的过去到现在一直存在,并将永远地继续下去。宇宙在任何时候,平均来说始终保持相同的状态。稳态理论所要求的创生速率很小,每100亿年中,在1立方米的体积内,大约创生1个原子(图1-3)。稳态理论的优点之一是它的明确性,它非常肯定地预言宇宙应该是什么样子的。也正因如此,它很容易遭受观测事实的质疑或反驳。当宇宙背景辐射被发现后,这一理论基本上已被否定。

图1-3 稳态理论

(三)宇宙起源——虫洞喷发说

虫洞喷发说认为:我们现在的宇宙起源于一次时空之门的开启。在许许多多平行宇宙中,有一个极其普通的平行宇宙。在这个宇宙中,质量最大的一个黑洞不断地吞噬宇宙中的其他天体,它的质量不断增大,大到其万有引力可以摧毁一切物质形态,首先将其核心变为能量体,能量逐渐积蓄,最终冲破其外壳,向外释放能量,形成虫洞,时空之门打开。当能量释放完全后,虫洞停止喷发,时空之门关闭。喷出来的高能粒子,经过漫长的演变后,形成了我们现在所生存的宇宙。那个喷发的虫洞则变为宇宙中的一个普通的天体,这是我们不能找到宇宙中心的原因(图1-4)。

(四)宇宙起源——宇宙循环说

长期以来,“大爆炸”宇宙诞生理论一直被天文学界普遍认同,但近期哈勃太空望远镜拍摄的宇宙深处的照片却让科学家们对“大爆炸”理论打上了一个重重的问号。

“哈勃”太空望远镜本次拍摄到了一些宇宙深处的星体,这些星体大概形成于宇宙诞生后的5亿年内(约130亿年前)。然而,这些星体的数量却远远少于科学家们原来的估计。哈勃太空望远镜拍摄的这些照片(图1-5)可以说明以下两点:要么大爆炸发生后恒星物质的形成并没有科学家们原来设想的那么“积极”,这并不符合现阶段通行的理论;要么当时的物理环境与现在截然不同。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-301.html

图1-4 虫洞喷发说来源:https://yz66.net/cshi/202501-1930.html

图1-5 宇宙深处星体

宇宙循环说是一种宇宙起源新说。宇宙中大多星球都会发光发热,这些发光发热的星球,由于温度高,表面进行着巨大的物质运动,甚至局部爆炸,如太阳黑子。星球常常以太阳风等形式,不断地向宇宙空间抛洒颗粒微细的、总质量巨大的物质;恒星不断地向外发射光和热量,也会消耗巨大的物质。

经过几十亿年、上百亿年的演变消耗,会发光的恒星会越来越小,最后发生如超新星爆炸一样的爆炸,消失在宇宙中;或变成白矮星、中子星、黑洞,逐步“蒸发”掉。

恒星在它生存的几十亿、上百亿年的时间,向外发射的光、热,向外抛洒的微细物质,恒星爆炸后的碎片,及恒星“蒸发”的物质,并没有消失,而是在广阔的宇宙空间漫游。这些在广阔的宇宙空间漫游的能量和物质,在万有引力、太空低温等条件下,经过漫长的岁月,又会逐步聚集成物质团,物质团经过相互吸引和碰撞,逐步聚集成新的星球。

宇宙就这样永不停息地循环着,没有时间上的过去与将来,寿命无限长,空间无边无际、无限宽广,质量上无限大。人们永远计算不出宇宙究竟有多大,范围有多宽;宇宙究竟生存了多久,还能生存多久。这就是“宇宙循环论”。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-846.html

具体到某个星体、星球,可能在它生命终结时会发生爆炸,人类已经观察到某些星体的爆炸,如超新星爆炸。但整个宇宙却不可能发生爆炸,因为没有任何力量,能把如此广大、无边无际的宇宙物质吸引在一起,形成一个宇宙大星球。也没有任何力量能把这个假设的、巨大的宇宙大星球炸碎。因此,大爆炸理论,科学根据不足。

对于究竟宇宙是如何起源的?大爆炸理论被推翻后我们最终该相信谁呢之话题,我个人认为,宇宙是无限空间和无尽物质客观存在的自然天体,只有无限空间和无尽物质客观的自然存在,人类才会有今天认识宇宙的概念。

对于客观存在的宇宙,起源的问题应该是不存在的,但目前科学界在研究宇宙起源的主流上,都把宇宙的诞生视为是大爆炸现象所产生,那么问题来了,无限空间和无尽物质的自然天体是靠什么力量促使其同步大爆炸现象发生的呢?这是不可能的。宇宙大爆炸理论的由来,是前辈天文科学家在观测宇宙物质运动的过程中,发现有大爆炸现象发生而推理出来的一种理论。

人们应该明白,人类视觉或借用望远工具去观察宇宙,只能是观察到宇宙的可视范围,是占宇宙无限空间可视范围的极少部分,既然能在可视范围内发现有大爆炸物理现象,就不会是宇宙整体的大爆炸现象,而是宇宙局部的大爆炸现象来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-358.html。因而,大爆炸理论用在宇宙起源上是不适当和不准确的。

不过,大爆炸现象的确是在宇宙中存在的,我认为,应用在恒星起源方面才具有理解性,因为,大爆炸现象的产生,必须是依靠两个巨大的星球相互拼撞过程才会发生的。由于宇宙是由无尽数量的恒星及其恒星系所构成,共同去组成宇宙物质运动的单元细胞,每个恒星系都是一个独立性的物质周期循环运动的系统整体,恒星(太阳)都能一个周期接着再一个周期的轮回再生,恒星再生的过程就会发生超级大爆炸物理现象。

与此同时,既是恒星系的终结也是新周期恒星及其恒星系诞生的开始,从而,实现宇宙无尽单元细胞的无限循环,共同来支撑着宇宙无限空间和无尽物质客观存在的恒存。不知这样的回答是否准确?

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