杰克琼斯牛仔裤怎么样:宇宙大爆炸的观点

来源:百度文库 编辑:中科新闻网 时间:2024/04/30 14:28:37
请问宇宙大爆炸的观点以及提出此观点的依据

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。

我们当然知道宇宙是存在的,然而,仅有的这点知识无法满足人类对宇宙深入理解的渴望。好奇心使我们不断地提出问题:宇宙是怎么形成的?还将存在多久?很显然,这些问题并不好回答,纵观整个人类史,人们为了寻求答案花费了多少时间和努力,尽管如此,所能掌握的仍然是种种推论。

如果对宇宙略有了解的话,你就会知道它形成于一次著名的大爆炸,这次大爆炸大约发生在150亿年前。在这之前,宇宙是很微小的,所有的物质和能量都聚集在一起,然后什么事情发生了,导致了宇宙间的大爆炸。人类对这一阶段几乎没有任何了解,所有的理解来源于纯粹的推测。宇宙大爆炸并不是传统意义上的爆炸,投过去一颗炸弹,碎片四处分飞;这是完全发生在宇宙内部的爆炸,天地初始时期的粒子互相冲撞着,弥漫了整个太空,形成今天宇宙的基础。大爆炸之后,宇宙开始不断地延伸,星团间的距离变得越来越大。几十亿年过去了,它又渐渐变成我们今天的这个样子——这是一件不可思议的事情,让人类难以想象。

宇宙在延伸的同时渐渐冷却下来,基本的微粒开始形成,包括光子、微中子、电子和夸克(构成原子的最小粒子),这些微粒被称为重子,它们构成了物质和生命的一部分。在重子起源时期,因为剧烈的高温,还没有像质子和中子这样可辨认的重粒子,只有夸克存在着。当宇宙渐渐延伸并且温度渐渐降低时,我们才开始慢慢了解曾经发生的事情。

宇宙大爆炸论是爱德华?哈勃提出来的,哈勃观测到宇宙是在不断延伸的,星系的周转速度与到它的距离成正比,离我们两倍远,周转速度就比我们快两倍。哈勃的另一个推论是,宇宙是向各个方向延伸的,这意味着每一个星系都需要花同样的时间从它形成初期的起始位置运动到现在的位置。倘若大爆炸理论奠定了宇宙形成的基础,那么哈勃的推论就是大爆炸论的基础。

除此之外,还有另一种关于大爆炸论的证据。1964年,两名叫做阿诺?潘萨斯和罗伯特?韦尔森的天文学家在观察外太空的微波时,偶然发现了宇宙起源的声音。它不是从一个地点传来的,而是同时来自于各个方向。很显然他们听到的是大爆炸时留下来的辐射能的声音,从宇宙最外层传来。这一发现无疑给大爆炸理论提供了具有说服力的证明。

不久前,美国国家航空和宇宙航行局的宇宙背景探测卫星也发现了来自太空外部的微波,这些微波非常均匀,进一步说明了宇宙初始时期的状况。然而,这颗人造卫星同时发现当宇宙冷却并延伸时,由于温度的不同出现了小幅不规则波动;这种波动证实了人们早先关于大爆炸后温度降低并向各方扩展的推论只是宇宙形成之后很短一段时期的事情,并为大爆炸发生的瞬间提供更细致的细节描述。

然而,值得一提的是,宇宙大爆炸理论是来源于一种假设的基础上的,那就是光线是匀速持续运动的,正是这种假设产生了阿尔伯特?爱因斯坦著名的相对论。但几年前,有两位科学家证明光速并不是一定的。他们认为,光穿越太空时,它的速度会发生变化。如果这一理论是正确的,那么宇宙大爆炸论可能就被彻底推翻了。

这两位科学家是在观看了一系列银河系的无线电波观测资料后产生的这个念头,无线电波是我们人眼看不到的一种光,所有银河系的天体都会发出这种光。他们发现来自银河系的光线在宇宙中穿行时好象发生了螺旋形旋转,并且每十亿公里完成一次完整的旋转。至于什么是旋转?如果你曾经玩过学校或卖当劳的转椅,就一定会对旋转有亲身的体验了。地球在旋转,所以我们有了白天和黑夜。

那么这两位科学家指出光线穿过宇宙时发生了旋转又意味着什么呢?它意味着光线并不是匀速运动的。如果真是这样,大爆炸的理论就不能成立;推翻了大爆炸理论,即说明我们先前看待宇宙的方式是错误的。那么所有研究宇宙的科学家们将不得不用一种全新的角度对待这门科学。

然而,也可能这两位科学家是错误的,或许他们指出这件事情的时候就犯了错误。所以,就让我们翘首以待吧。可是,如果他们是正确的,许多科学家就要面临一大堆工作要做了。

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。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。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

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。