宇宙真的是大爆炸產生的嗎?

噹噹淘知識


這裡展示的是哈勃太空望遠鏡拍攝的一個候選星系的照片,該星系在大爆炸(z~10星系)後的4.8億年以及哈勃超深場(HUDF)中的位置被發現。這個星系被吹捧為哈勃望遠鏡看到的最古老,最遙遠的星系。這個領域 - 稱為HUDF09--是宇宙中有史以來最深的紅外圖像。

我們的宇宙誕生於大約137億年前,在一次巨大的擴張中,它像一個巨大的氣球一樣吹起太空。簡而言之,就是宇宙大爆炸理論,幾乎所有的宇宙學家和理論物理學家都支持這種理論。支持這一想法的證據是廣泛而有說服力的。例如,我們知道宇宙現在仍在以不斷加速的速度擴張。

科學家們還發現了大爆炸的預測熱印記,這是宇宙瀰漫的宇宙微波背景輻射。我們看不到任何明顯超過137億年的物體,這表明我們的宇宙是在那個時代形成的。

黑暗勢力

加州大學伯克利分校的天體物理學家Alex Filippenko說:“所有這些都讓大爆炸成為一個非常堅實的基礎。”“大爆炸是一個非常成功的理論。”那麼這個理論教給我們的是什麼?宇宙誕生時真正發生了什麼,以及我們今天觀察到的形狀如何

一開始

傳統的大爆炸理論認為我們的宇宙始於一個奇點 - 一個無限密度和溫度的點,其性質很難被我們的頭腦所掌握。然而,研究人員說,這可能無法準確反映現實,因為奇點思想是基於愛因斯坦的廣義相對論。

加州理工學院理論物理學家肖恩卡羅爾說:“問題在於,沒有任何理由相信該政權中的廣義相對論。”“這將是錯誤的,因為它沒有考慮到量子力學。一旦你到達宇宙歷史中的那個地方,量子力學肯定會很重要。”所以宇宙的開始仍然非常模糊。科學家們認為他們可以在大爆炸之後的大約10到36秒(萬億分之一萬億分之一)中選擇這個故事。

在那一點上,他們相信,宇宙經歷了一個非常短暫和戲劇性的通貨膨脹時期,其擴張速度超過了光速。它的尺寸增加了一倍,可能是100倍或更多,都在幾分之一秒的範圍內。

科學家們說,通貨膨脹似乎違反了狹義相對論,但情況並非如此。狹義相對論認為,空間中的兩點之間不能比光速更快地傳遞任何信息或物質。但通貨膨脹是空間本身。)“通貨膨脹是大爆炸的'爆炸',”Filippenko說,“在通貨膨脹之前,只有一些東西,很可能,只是稍微擴大。我們需要像通貨膨脹一樣讓宇宙變大“。

該理論認為,這個迅速膨脹的宇宙幾乎沒有物質,但它擁有大量的暗能量。暗能量是科學家認為推動宇宙當前加速擴張的神秘力量。在充氣期間,暗能量使宇宙平穩並加速。但它並沒有堅持很久。“這只是暫時的黑暗能量,”卡羅爾說。“它通過一個叫做再加熱的過程轉化為普通的物質和輻射。宇宙從充氣過程中變冷,再到所有黑暗能量消失時再次變熱。”

科學家們不知道可能會引發通貨膨脹。Filippenko說,這仍然是大爆炸宇宙學中的關鍵問題之一。

另一個想法

大多數宇宙學家認為通貨膨脹是解釋宇宙特徵的主要理論 - 具體而言,它是為什麼它相對平坦和均勻,大致相同數量的物質在所有方向上均勻分佈。

加利福尼亞大學戴維斯分校的理論物理學家安迪·阿爾布雷希特說,各種證據都表明通貨膨脹已成為現實。通貨膨脹理論的建築師之一阿爾布雷希特表示,“他們所有人都充滿了通貨膨脹的情況。” “通貨膨脹做得非常好。”

然而,通貨膨脹並不是試圖解釋宇宙結構的唯一想法。理論家提出了另一種稱為循環模型的循環模型,該模型基於一種稱為ekpyrotic宇宙的早期概念。

這個觀點認為我們的宇宙不是從一個點或類似的東西出現的。更確切地說,它“膨脹”為擴張 - 以比通脹理論所預測的更為穩定的速度 - 來自已經存在的已經存在的宇宙。如果這個理論是正確的,我們的宇宙可能會經歷無數次的“劉海”和“仰臥起坐”。“我們宇宙的開始將是美好而有限的,”賓夕法尼亞大學的伯特·奧弗魯特說,他是ekpyrotic理論的創始人之一。

循環模型假定我們的宇宙由11個維度組成,我們只能觀察到其中的四個維度(三個空間和一個時間)。我們宇宙的四維部分稱為膜(膜的縮寫)。這個想法可能會在11維空間中潛伏著其他的branes。兩條辮子之間的碰撞可能會使宇宙從收縮到擴張,從而刺激宇宙大爆炸,我們看到了今天的證據。

尋找引力波

不久,科學家們可能確切地知道哪種理論 - 通貨膨脹或循環模型 - 能夠更好地反映現實。

菲利普科說,例如,通貨膨脹可能產生比強烈的“反彈”更強的引力波。因此研究人員正在尋找這些理論上的時空扭曲的跡象,這些跡象尚未被觀察到。

歐洲航天局的普朗克衛星於2009年發射,可能會發現難以捉摸的引力波。Ovrut說,它也可能收集其他證據,可能無論如何都會縮小尺度。“這些是在未來10年內將被討論並有希望決定的事情,”Ovrut說。

我們所知道的宇宙成形了

宇宙學家懷疑統治宇宙的四種力量 - 重力,電磁力和弱而強的核力 - 在宇宙誕生時被統一為一股力量,由於極端溫度和密度而被壓扁在一起。

但隨著宇宙膨脹和冷卻,情況發生了變化。在通貨膨脹時期,強大的力量可能會分離出來。在大爆炸之後大約10萬億分之一秒,電磁和弱力也變得明顯。

在通貨膨脹之後,宇宙很可能充滿了熱的密集等離子體。研究人員認為,大約1微秒(10到零下6秒)左右,它已經冷卻到足以讓第一個質子和中子形成。

在大爆炸後的前三分鐘,這些質子和中子開始融合在一起,形成氘(也稱為重氫)。然後氘原子相互連接,形成氦-4。

重組:宇宙變得透明

這些新創造的原子都帶正電,因為宇宙仍然太熱而無法捕獲電子。

但是在大爆炸之後,這已經改變了大約38萬年。在一個稱為重組的時代,氫和氦離子開始阻礙電子,形成電中性原子。光線明顯偏離自由電子和質子,但遠離中性原子。所以光子現在可以更自由地穿越宇宙。重組戲劇性地改變了宇宙的外觀; 它是一種不透明的霧,現在變得透明瞭。我們今天觀察到的宇宙微波背景輻射可以追溯到這個時代。

但是,在重組之後,宇宙很長一段時間都非常黑暗,只有在大爆炸後大約3億年後第一顆恆星開始閃耀時才真正亮起。他們幫助撤消了重組已完成的大部分工作。這些早期恆星 - 或許還有其他一些神秘來源 - 拋出了足夠的輻射,將大部分宇宙中的氫分解成其組成的質子和電子。這個被稱為再電離的過程似乎已經在大爆炸後大約10億年前完成。宇宙今天並不是不透明的,因為它在重組之前,因為它已經擴展了很多。科學家說,宇宙的物質非常稀釋,因此光子散射相互作用相對較少。

隨著時間的推移,恆星聚集在一起形成星系,導致宇宙中越來越大的結構。行星聚集在一些新形成的恆星周圍,包括我們自己的太陽。而在38億年前,生命在地球上紮根。

在大爆炸之前?

雖然關於宇宙的最初幾個時刻的許多內容仍然是推測性的,但大爆炸之前的問題更加神秘且難以解決。

對於初學者來說,問題本身可能是荒謬的。如果宇宙來自虛無,正如一些理論家所認為的那樣,宇宙大爆炸標誌著時間本身開始的瞬間。在那種情況下,不會有“之前”這樣的事情,卡羅爾說。

但是,宇宙誕生的一些概念可以提出可能的答案。例如,循環模型表明收縮的宇宙在我們擴張的宇宙之前。卡羅爾也可以想象在大爆炸之前存在的東西。

“這可能只是我們發生大爆炸之前存在的空白空間,然後一些量子波動產生了像我們這樣的宇宙,”他說。“你可以想象一個小小的空間泡沫通過波動捏起來,只是充滿了一點點能量,然後可以通過通貨膨脹進入宇宙。”

菲利彭科也懷疑這些方面可能是真的。“我認為宇宙中的時間始於宇宙大爆炸,但我認為我們是前任,母宇宙的波動,”菲利彭科說。

我們最終會知道麼?

宇宙學家和物理學家正在努力改進他們的理論,並將宇宙的最早時刻帶入更清晰,更清晰的焦點。但他們真的會知道大爆炸發生了什麼嗎?

這是一項艱鉅的挑戰,特別是因為研究人員的工作時間為137億年。卡羅爾說,但不要把科學計算在內。畢竟,100年前,人們對宇宙知之甚少。我們不知道廣義相對論,例如量子力學。我們不知道宇宙正在膨脹,我們不知道宇宙大爆炸。

“我們現在知道所有這些事情,”卡羅爾說。“進步的速度實際上非常快,所以我永遠不會屈服於悲觀主義。在最近的宇宙學和物理學史上,沒有理由對我們理解宇宙大爆炸的前景感到悲觀。”

阿爾布雷希特表達了類似的樂觀態度,並表示我們有一天甚至可能會弄清楚大爆炸之前是否存在什麼。

“我的希望是宇宙學如此成功,”他說。“看來大自然給我們發出了一個明確的信息,即我們真的可以用宇宙做科學。”


宇宙探索88


科學界之所以認為宇宙是在大爆炸💥的過程中產生的,主要有以下三個理由。

第一個理由是可以解釋物質的生成。根據觀測,目前宇宙中各種元素的丰度,證實了人類的核物理理論。

第二種理由是宇宙中普遍存在星光🌟的紅移現象。根據觀測,星光的紅移與星辰的距離成正比。這一紅移現象被認為是光的運動紅移,即是由天體的相互遠離造成的。

第三種理由是宇宙中普遍存在著相同溫度的微波背景輻射。該輻射☢️被認為是宇宙大爆炸所殘留的餘輝。

由於人類認識的有限性,對於同樣的現象可以做出不同的解讀。

人類之所以根據物質元素的丰度、星光的紅移和微波背景輻射溫度的存在,做出有利於宇宙大爆炸的解讀,是因為從哲學的角度,需要一個變化的宇宙。

如果宇宙是靜態的,那麼我們很難理解物質與能量相互轉換的方向性。這就好比是一個化學反應方程式,在不同的條件下,其發生反應的方向是不同的。

在現有的環境下,質能轉換的方向,顯然是質量向能量的轉變。如果宇宙的狀態是不變的,那麼物質是如何生成的呢?

然而,對於宇宙大爆炸理論的質疑卻始終不絕於耳。為什麼呢?

因為,我們實在無法想象,宇宙竟然爆炸💥了130多億年。而且,宇宙爆炸的力度不僅沒有減弱,反而還在不斷地加強,表現為宇宙正在加速膨脹。這與宇宙中各個天體系統百億年來穩定的存在相矛盾。

所以,合理的宇宙演化模式應該是,宇宙在其早期迅速膨脹產生物質,之後宇宙在其絕大部分時間是相對靜態的,從而保障各種天體的形成及其穩定的運行。

之所以認為宇宙始終在不停地快速膨脹,是因為哈勃的運動紅移解釋。

實際上,由於光子的靜質量非常小,以至於光子的動能遠小於其勢能。因此,光子為保持其相對於空間勢能的速度,使光速由最初的相對於退行的天體以c運動,轉變為相對於空間以c運動,光子的實際速度提高了。

作為補償,光子很小的勢能就足以彌補其動能的增大。確切地說,光子的運動紅移量是非常小的,遠遠不足以解釋我們所觀測到的星光紅移。

由於宇宙空間是由無數個離散的基態量子構成的,光子只是受到激發的量子。因此,光子在其傳播的過程中,會消耗其部分能量,將該能量轉移給了量子空間。這就是耗散紅移。在光子漫長的運行過程中,其紅移量是可以獲得不斷地積累的,使之足以達到可觀測的程度。

此外,在宇宙大爆炸之初,宇宙的膨脹速度遠超過其內部傳播的速度。於是,宇宙內部的平衡,只能靠把局部高能的部分屏蔽起來,這就是能量轉換為物質的過程。

反之,在宇宙相對平靜的時期,宇宙的膨脹速度遠小於其內部傳播的速度。於是,宇宙內部的平衡完全可以由其內部的交流來實現。於是,宇宙開啟了質量轉換為能量的變化模式。

宇宙的膨脹,本質上是其內部量子之間距離的增大。於是,隨著宇宙的膨脹,宇宙內部量子的溫度會大幅降低。這就是宇宙的微波背景輻射溫度。

綜上所述,宇宙在大爆炸中產生是合理的。正是這種劇烈的變動,才使物質的生成得以實現。

然而,宇宙的大爆炸,相對於宇宙的一生,只是瞬間的事件。宇宙在其絕大部分的時間裡,應該是相對靜態的。就這一點而言,與現行的宇宙大爆炸理論是有所不同的。


淡漠乾坤


宇宙大爆炸理論是目前科學界最被廣泛接受的宇宙起源假說。提出之初曾經歷嘲笑和爭議,但隨著宇宙觀測的進步,該假說基本獲得一致認同。

宇宙大爆炸讓四種宇宙原力"覺醒"。我們的宇宙在137.5億年前始於一個極小奇點的爆炸。爆炸的一瞬間產生了引力、電磁力、弱力和強力。引力使小天體圍繞大天體轉動,電磁力連接電和磁,弱力制約著放射性現象,強力則使質子和中子中的誇子束縛在一起。那一刻,宇宙的基本秩序形成了!

宇宙的基本粒子夸克,每三個一組,正是依靠這種強力,形成了最初的原子核。之後,電磁力發揮作用,使每個原子核和一個電子結合,形成氫原子,一個原子核和兩個電子聚集,形成氦原子。之後就是引力登場,在氫氦密集的地方形成原始星雲,這場景熟悉嗎?恆星形成了!行星形成了!

宇宙大爆炸理論受現代宇宙觀測學支持。除了氦丰度外,最有力的證據是宇宙一直在膨脹(最原始的膨脹力來自於大爆炸,因為宇宙中基本沒有摩擦力,一旦開始不會停止)。宇宙膨脹的最有力證據是哈勃星系譜線紅移和1989年彭齊亞斯、威爾遜發現的宇宙微波背景輻射,後者以此發現獲得了諾貝爾獎。宇宙微波背景輻射簡單說就是137億年前的大爆炸殘餘輻射現在還可以觀測到。

有人會質疑那麼小的奇點為什麼會有那麼大能量。我們的宇宙會不會再經歷一次開機重啟?這些問題的答案很可能在黑洞和更為神秘的暗物質(佔宇宙總質量的85%以上)。


科學磁場


今天的科學只能證明到這一步了,因為是科學,就不排除進步和發展的可能。

不過,一切都是從沒有到有的,這也包括我們所認知的宇宙。我們所看到的,僅僅是一些相狀。這些相狀背後有有什麼我們不知曉,也不可能用今天的文化去證實和描述。以至於什麼多維、什麼時空等等都是人們科學進步的一種“說法”,兩千多年前老子就說過“道可道,非常道”,這種說法其實是引領我們去探索未知的階梯。

所以,大爆炸的學說我認為並不是宇宙演變的終極解說,而是一個方向,引領我們去探索、去印證。

順便問一點,大爆炸前的那個“奇點”是從哪來的?因為這個空間本身就是存在的。


富覺老鄒


說太多了會有一大批高人用科學知識來舉例反駁的。我用銀河系做例子來簡單明瞭的否決這個大爆炸理論:如果銀河系和仙女星系是從奇點爆炸出來的,那麼它們永遠不會有相遇的一天!



草木織花


宇宙產生於“奇點”大爆炸嗎?不是!宇宙無限寬廣,無始無終,比科學家的腦袋大得多。

沒有任何能量,任何可能,把全宇宙的東西都集中在一個點上?任何物質都集中了,用什麼引爆?!

提出宇宙產生於大爆炸的人,腦殘得很!正常人就覺得是這樣。


奇石致遠


宇宙不是大爆炸產生的,就是神創的,因為宇宙不可能一直就有,如果宇宙一直就有天上的恆星早就都熄滅了,既然太陽還在發光,說明太陽肯定有個起源。信科學的人信可大爆炸理論,信上帝的人信可聖經,不信大爆炸又不信神創的人,基本都是頭條上毫無邏輯的腦殘。


黃河208409052


最早發現得出宇宙大爆炸結論的,是美國天文學家哈勃,當時的科學家們都不屑一顧,這一說法引起了英國著名科學家愛丁頓的注意,並共同署名發表了宇宙起源的重要文章,通過精確的分析,和理論計算得出了150億年前的宇宙大爆炸。現在,這個學說己被科學界普遍接受。


平常人246089341


宇宙起源於一個“無”的東西,這個“無”就是佛法講的“真心”它無形無相,靈明不昧,真實存在,法爾如是,一句話“過去,現在,未來無量時間,東南西北上下十方無量空間,上至諸佛菩薩,下至天人鬼畜,旁及山河大地,日月星辰風雲雨霧,花草樹木有情無情,是非好壞香甜苦辣森羅萬象,萬法皆由那一念真心之所變現”它是心法,非迷信,非宗教,它就是自古以來,多少英雄偉人,思想家哲學家等等孜孜以求,苦苦探求的宇宙人生本來面目,即宇宙人生真理,生命的起源,宇宙的真相都來源於此,佛法裡有一部《楞嚴經》把宇宙人生真理講解的非常清楚明白,願有信者就到優酷聽印廣法師講解這部《楞嚴經》真正石破天驚,風起雲湧。


老兵160656595


也許很多人認為宇宙只有兩種產生的可能,一個是突然出現,如大爆炸;另外一個是宇宙本就永恆存在。

但我覺得更大的可能性是以上兩者的對立統一,意即,宇宙是永恆存在的,大爆炸只是人類目前能力所及可以想象到的一種演變方式。這樣的大爆炸到大坍縮,週而復始,可能以宇宙之大,隨時都在發生,只是每個大爆炸之間物理距離非常遙遠,以目前人類的技術跟本沒有可能觀測到億億億光年外的相同的大爆炸而已,甚至光在這樣的距離下都會消失不見


分享到:


相關文章: