宇宙大爆炸理論,如今的物理界幾乎全體一致地接受這個(gè)理論,但宇宙有個(gè)起點(diǎn)這個(gè)事實(shí)讓我們有一系列關(guān)于起點(diǎn)的問(wèn)題,比如說(shuō)為什么宇宙有個(gè)開始,它到底是怎么開始的?
但接受大爆炸理論和想象它的影響是兩碼事,理論細(xì)節(jié)上還有問(wèn)題,那就是爆炸的問(wèn)題。
20世紀(jì)末期,科學(xué)家檢驗(yàn)著大爆炸問(wèn)題,隨著這個(gè)理論已經(jīng)被普遍接受,最大的問(wèn)題之一就是外太空的溫度奇怪地一致。物理學(xué)家不接受同一溫度充滿宇宙,幾乎在他們看到的每一個(gè)地方,宇宙這么大,不可能這邊的溫度與那邊的一樣,就像你放滿涼水的澡盆,要在一邊加入熱水,等澡盆水溫一致需要時(shí)間,因?yàn)闊岬姆肿有枰獣r(shí)間讓溫度均勻。宇宙還沒有老到可以讓溫度均等,大爆炸理論解釋不了為什么遙遠(yuǎn)的兩點(diǎn)有相同的溫度。
上世紀(jì)80年代,物理學(xué)家阿蘭-古斯有一個(gè)觀點(diǎn),可能宇宙的熱容量很小,如此小的熱容量就有足夠的時(shí)間使不同的點(diǎn)交換而達(dá)到同一溫度。
在理論上古斯認(rèn)為宇宙的膨脹速度超過(guò)光速,快過(guò)宇宙的速度極限,這就是暴脹理論。在該理論創(chuàng)造的早期,科學(xué)家相信有4種自然力的存在,包括引力,電磁力,它們組合成一個(gè)超級(jí)力。
在大爆炸中超級(jí)力分為四個(gè)已知力:強(qiáng)核力,弱核力,引力和電磁力,但在分離之前,在宇宙非常小的時(shí)候,愛因斯坦的理論指出無(wú)論什么都快不過(guò)光還不適用,可能那會(huì)發(fā)生了什么事,導(dǎo)致宇宙膨脹得比光還快,導(dǎo)致了宇宙的一致性,就在宇宙還很小的時(shí)候。
古斯表示,我們還不能精確地知道它到底發(fā)生在什么時(shí)候,很可能發(fā)生在引力剛剛和其他的3個(gè)力分開的時(shí)候。如果膨脹真的發(fā)生的話,會(huì)導(dǎo)致溫度的一致性。
2001年6月,美國(guó)航空航天局(NASA)發(fā)射了一顆衛(wèi)星,可以測(cè)定古斯的膨脹理論是不是事實(shí)。微波各向異性探測(cè)器任務(wù)是拍攝大爆炸余熱的照片,換句話說(shuō),NASA想要一個(gè)宇宙小時(shí)候的照片,他們可以和現(xiàn)在的宇宙做一對(duì)比。
2003年2月科學(xué)家得到了回音,一個(gè)宇宙小時(shí)候的照片,當(dāng)它38萬(wàn)歲的時(shí)候。清晰的數(shù)據(jù)讓科學(xué)家驚訝,與人們?cè)缙谙胂蟮囊粯?,膨脹理論是?duì)的,那些模型代表要生長(zhǎng)的種子已經(jīng)成為今天的星球和星系。古斯的膨脹理論的強(qiáng)力旁證,數(shù)據(jù)還給出年齡,位置,形狀和宇宙進(jìn)化的線索。
之前,其他科學(xué)對(duì)天文學(xué)有看法,因?yàn)樘煳膶W(xué)的理論比數(shù)據(jù)還要多,直到測(cè)到過(guò)去的數(shù)據(jù),高精度地測(cè)到大爆炸很短之后的數(shù)據(jù),科學(xué)家可以描述一個(gè)又一個(gè)的模型,推演出眾多的結(jié)果,比如宇宙的尺寸,年齡,宇宙膨脹的速度,宇宙的組成等。
感謝微波各向異性探測(cè)器衛(wèi)星這樣的現(xiàn)代工具,物理學(xué)家如今有了大爆炸之后的事件模型。大爆炸之后百萬(wàn)分之一秒,形成了比原子還要小的氣泡,這就是宇宙,它不可想象的小,不可想象的熱。
在氣泡中,四種已知的自然力,引力,電磁力,強(qiáng)核力和弱核力組成了一個(gè)超力。大爆炸發(fā)生時(shí)引力突然從超力中分離,大爆炸之后宇宙逐漸冷卻并散發(fā)出了能量,宇宙開始了復(fù)合膨脹,這個(gè)復(fù)合膨脹保持了宇宙的一致性,并由微波各向異性探測(cè)器圖片證實(shí)。
在宇宙大爆炸發(fā)生還不到一秒鐘的時(shí)候,超力分離為自然力。大約三分鐘后,宇宙的溫度降到大約一百萬(wàn)度,冷卻到原子核可以形成,接著形成了氫原子,部分氫聚合成了氦。38萬(wàn)年之后,光線穿越了黑暗,由彭齊亞斯和威爾森找到的輻射就發(fā)生在那時(shí)!
10億年之后,群星形成,產(chǎn)生了氮,氧和碳等重元素。大約90億年后,質(zhì)量和引力結(jié)合形成了完美的恒星,壓力導(dǎo)致核心發(fā)熱,熱量引發(fā)核聚變,星際風(fēng)暴吹散了殘余的氣體,所遺留的塵埃形成圓環(huán),最終形成行星和衛(wèi)星。
其中有一大塊星云被太陽(yáng)系碎片反復(fù)撞擊,其溫度高到足以使氫氧化成水形成了大氣,液態(tài)水積在星球的表面,水下神秘的化學(xué)反應(yīng)最終產(chǎn)生生命,這就是地球和地球生命的形成!
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