宇宙真的是大爆炸产生的吗?

当当淘知识


这里展示的是哈勃太空望远镜拍摄的一个候选星系的照片,该星系在大爆炸(z~10星系)后的4.8亿年以及哈勃超深场(HUDF)中的位置被发现。这个星系被吹捧为哈勃望远镜看到的最古老,最遥远的星系。这个领域 - 称为HUDF09--是宇宙中有史以来最深的红外图像。

我们的宇宙诞生于大约137亿年前,在一次巨大的扩张中,它像一个巨大的气球一样吹起太空。简而言之,就是宇宙大爆炸理论,几乎所有的宇宙学家和理论物理学家都支持这种理论。支持这一想法的证据是广泛而有说服力的。例如,我们知道宇宙现在仍在以不断加速的速度扩张。

科学家们还发现了大爆炸的预测热印记,这是宇宙弥漫的宇宙微波背景辐射。我们看不到任何明显超过137亿年的物体,这表明我们的宇宙是在那个时代形成的。

黑暗势力

加州大学伯克利分校的天体物理学家Alex Filippenko说:“所有这些都让大爆炸成为一个非常坚实的基础。”“大爆炸是一个非常成功的理论。”那么这个理论教给我们的是什么?宇宙诞生时真正发生了什么,以及我们今天观察到的形状如何

一开始

传统的大爆炸理论认为我们的宇宙始于一个奇点 - 一个无限密度和温度的点,其性质很难被我们的头脑所掌握。然而,研究人员说,这可能无法准确反映现实,因为奇点思想是基于爱因斯坦的广义相对论。

加州理工学院理论物理学家肖恩卡罗尔说:“问题在于,没有任何理由相信该政权中的广义相对论。”“这将是错误的,因为它没有考虑到量子力学。一旦你到达宇宙历史中的那个地方,量子力学肯定会很重要。”所以宇宙的开始仍然非常模糊。科学家们认为他们可以在大爆炸之后的大约10到36秒(万亿分之一万亿分之一)中选择这个故事。

在那一点上,他们相信,宇宙经历了一个非常短暂和戏剧性的通货膨胀时期,其扩张速度超过了光速。它的尺寸增加了一倍,可能是100倍或更多,都在几分之一秒的范围内。

科学家们说,通货膨胀似乎违反了狭义相对论,但情况并非如此。狭义相对论认为,空间中的两点之间不能比光速更快地传递任何信息或物质。但通货膨胀是空间本身。)“通货膨胀是大爆炸的'爆炸',”Filippenko说,“在通货膨胀之前,只有一些东西,很可能,只是稍微扩大。我们需要像通货膨胀一样让宇宙变大“。

该理论认为,这个迅速膨胀的宇宙几乎没有物质,但它拥有大量的暗能量。暗能量是科学家认为推动宇宙当前加速扩张的神秘力量。在充气期间,暗能量使宇宙平稳并加速。但它并没有坚持很久。“这只是暂时的黑暗能量,”卡罗尔说。“它通过一个叫做再加热的过程转化为普通的物质和辐射。宇宙从充气过程中变冷,再到所有黑暗能量消失时再次变热。”

科学家们不知道可能会引发通货膨胀。Filippenko说,这仍然是大爆炸宇宙学中的关键问题之一。

另一个想法

大多数宇宙学家认为通货膨胀是解释宇宙特征的主要理论 - 具体而言,它是为什么它相对平坦和均匀,大致相同数量的物质在所有方向上均匀分布。

加利福尼亚大学戴维斯分校的理论物理学家安迪·阿尔布雷希特说,各种证据都表明通货膨胀已成为现实。通货膨胀理论的建筑师之一阿尔布雷希特表示,“他们所有人都充满了通货膨胀的情况。” “通货膨胀做得非常好。”

然而,通货膨胀并不是试图解释宇宙结构的唯一想法。理论家提出了另一种称为循环模型的循环模型,该模型基于一种称为ekpyrotic宇宙的早期概念。

这个观点认为我们的宇宙不是从一个点或类似的东西出现的。更确切地说,它“膨胀”为扩张 - 以比通胀理论所预测的更为稳定的速度 - 来自已经存在的已经存在的宇宙。如果这个理论是正确的,我们的宇宙可能会经历无数次的“刘海”和“仰卧起坐”。“我们宇宙的开始将是美好而有限的,”宾夕法尼亚大学的伯特·奥弗鲁特说,他是ekpyrotic理论的创始人之一。

循环模型假定我们的宇宙由11个维度组成,我们只能观察到其中的四个维度(三个空间和一个时间)。我们宇宙的四维部分称为膜(膜的缩写)。这个想法可能会在11维空间中潜伏着其他的branes。两条辫子之间的碰撞可能会使宇宙从收缩到扩张,从而刺激宇宙大爆炸,我们看到了今天的证据。

寻找引力波

不久,科学家们可能确切地知道哪种理论 - 通货膨胀或循环模型 - 能够更好地反映现实。

菲利普科说,例如,通货膨胀可能产生比强烈的“反弹”更强的引力波。因此研究人员正在寻找这些理论上的时空扭曲的迹象,这些迹象尚未被观察到。

欧洲航天局的普朗克卫星于2009年发射,可能会发现难以捉摸的引力波。Ovrut说,它也可能收集其他证据,可能无论如何都会缩小尺度。“这些是在未来10年内将被讨论并有希望决定的事情,”Ovrut说。

我们所知道的宇宙成形了

宇宙学家怀疑统治宇宙的四种力量 - 重力,电磁力和弱而强的核力 - 在宇宙诞生时被统一为一股力量,由于极端温度和密度而被压扁在一起。

但随着宇宙膨胀和冷却,情况发生了变化。在通货膨胀时期,强大的力量可能会分离出来。在大爆炸之后大约10万亿分之一秒,电磁和弱力也变得明显。

在通货膨胀之后,宇宙很可能充满了热的密集等离子体。研究人员认为,大约1微秒(10到零下6秒)左右,它已经冷却到足以让第一个质子和中子形成。

在大爆炸后的前三分钟,这些质子和中子开始融合在一起,形成氘(也称为重氢)。然后氘原子相互连接,形成氦-4。

重组:宇宙变得透明

这些新创造的原子都带正电,因为宇宙仍然太热而无法捕获电子。

但是在大爆炸之后,这已经改变了大约38万年。在一个称为重组的时代,氢和氦离子开始阻碍电子,形成电中性原子。光线明显偏离自由电子和质子,但远离中性原子。所以光子现在可以更自由地穿越宇宙。重组戏剧性地改变了宇宙的外观; 它是一种不透明的雾,现在变得透明了。我们今天观察到的宇宙微波背景辐射可以追溯到这个时代。

但是,在重组之后,宇宙很长一段时间都非常黑暗,只有在大爆炸后大约3亿年后第一颗恒星开始闪耀时才真正亮起。他们帮助撤消了重组已完成的大部分工作。这些早期恒星 - 或许还有其他一些神秘来源 - 抛出了足够的辐射,将大部分宇宙中的氢分解成其组成的质子和电子。这个被称为再电离的过程似乎已经在大爆炸后大约10亿年前完成。宇宙今天并不是不透明的,因为它在重组之前,因为它已经扩展了很多。科学家说,宇宙的物质非常稀释,因此光子散射相互作用相对较少。

随着时间的推移,恒星聚集在一起形成星系,导致宇宙中越来越大的结构。行星聚集在一些新形成的恒星周围,包括我们自己的太阳。而在38亿年前,生命在地球上扎根。

在大爆炸之前?

虽然关于宇宙的最初几个时刻的许多内容仍然是推测性的,但大爆炸之前的问题更加神秘且难以解决。

对于初学者来说,问题本身可能是荒谬的。如果宇宙来自虚无,正如一些理论家所认为的那样,宇宙大爆炸标志着时间本身开始的瞬间。在那种情况下,不会有“之前”这样的事情,卡罗尔说。

但是,宇宙诞生的一些概念可以提出可能的答案。例如,循环模型表明收缩的宇宙在我们扩张的宇宙之前。卡罗尔也可以想象在大爆炸之前存在的东西。

“这可能只是我们发生大爆炸之前存在的空白空间,然后一些量子波动产生了像我们这样的宇宙,”他说。“你可以想象一个小小的空间泡沫通过波动捏起来,只是充满了一点点能量,然后可以通过通货膨胀进入宇宙。”

菲利彭科也怀疑这些方面可能是真的。“我认为宇宙中的时间始于宇宙大爆炸,但我认为我们是前任,母宇宙的波动,”菲利彭科说。

我们最终会知道么?

宇宙学家和物理学家正在努力改进他们的理论,并将宇宙的最早时刻带入更清晰,更清晰的焦点。但他们真的会知道大爆炸发生了什么吗?

这是一项艰巨的挑战,特别是因为研究人员的工作时间为137亿年。卡罗尔说,但不要把科学计算在内。毕竟,100年前,人们对宇宙知之甚少。我们不知道广义相对论,例如量子力学。我们不知道宇宙正在膨胀,我们不知道宇宙大爆炸。

“我们现在知道所有这些事情,”卡罗尔说。“进步的速度实际上非常快,所以我永远不会屈服于悲观主义。在最近的宇宙学和物理学史上,没有理由对我们理解宇宙大爆炸的前景感到悲观。”

阿尔布雷希特表达了类似的乐观态度,并表示我们有一天甚至可能会弄清楚大爆炸之前是否存在什么。

“我的希望是宇宙学如此成功,”他说。“看来大自然给我们发出了一个明确的信息,即我们真的可以用宇宙做科学。”


宇宙探索88


科学界之所以认为宇宙是在大爆炸💥的过程中产生的,主要有以下三个理由。

第一个理由是可以解释物质的生成。根据观测,目前宇宙中各种元素的丰度,证实了人类的核物理理论。

第二种理由是宇宙中普遍存在星光🌟的红移现象。根据观测,星光的红移与星辰的距离成正比。这一红移现象被认为是光的运动红移,即是由天体的相互远离造成的。

第三种理由是宇宙中普遍存在着相同温度的微波背景辐射。该辐射☢️被认为是宇宙大爆炸所残留的余辉。

由于人类认识的有限性,对于同样的现象可以做出不同的解读。

人类之所以根据物质元素的丰度、星光的红移和微波背景辐射温度的存在,做出有利于宇宙大爆炸的解读,是因为从哲学的角度,需要一个变化的宇宙。

如果宇宙是静态的,那么我们很难理解物质与能量相互转换的方向性。这就好比是一个化学反应方程式,在不同的条件下,其发生反应的方向是不同的。

在现有的环境下,质能转换的方向,显然是质量向能量的转变。如果宇宙的状态是不变的,那么物质是如何生成的呢?

然而,对于宇宙大爆炸理论的质疑却始终不绝于耳。为什么呢?

因为,我们实在无法想象,宇宙竟然爆炸💥了130多亿年。而且,宇宙爆炸的力度不仅没有减弱,反而还在不断地加强,表现为宇宙正在加速膨胀。这与宇宙中各个天体系统百亿年来稳定的存在相矛盾。

所以,合理的宇宙演化模式应该是,宇宙在其早期迅速膨胀产生物质,之后宇宙在其绝大部分时间是相对静态的,从而保障各种天体的形成及其稳定的运行。

之所以认为宇宙始终在不停地快速膨胀,是因为哈勃的运动红移解释。

实际上,由于光子的静质量非常小,以至于光子的动能远小于其势能。因此,光子为保持其相对于空间势能的速度,使光速由最初的相对于退行的天体以c运动,转变为相对于空间以c运动,光子的实际速度提高了。

作为补偿,光子很小的势能就足以弥补其动能的增大。确切地说,光子的运动红移量是非常小的,远远不足以解释我们所观测到的星光红移。

由于宇宙空间是由无数个离散的基态量子构成的,光子只是受到激发的量子。因此,光子在其传播的过程中,会消耗其部分能量,将该能量转移给了量子空间。这就是耗散红移。在光子漫长的运行过程中,其红移量是可以获得不断地积累的,使之足以达到可观测的程度。

此外,在宇宙大爆炸之初,宇宙的膨胀速度远超过其内部传播的速度。于是,宇宙内部的平衡,只能靠把局部高能的部分屏蔽起来,这就是能量转换为物质的过程。

反之,在宇宙相对平静的时期,宇宙的膨胀速度远小于其内部传播的速度。于是,宇宙内部的平衡完全可以由其内部的交流来实现。于是,宇宙开启了质量转换为能量的变化模式。

宇宙的膨胀,本质上是其内部量子之间距离的增大。于是,随着宇宙的膨胀,宇宙内部量子的温度会大幅降低。这就是宇宙的微波背景辐射温度。

综上所述,宇宙在大爆炸中产生是合理的。正是这种剧烈的变动,才使物质的生成得以实现。

然而,宇宙的大爆炸,相对于宇宙的一生,只是瞬间的事件。宇宙在其绝大部分的时间里,应该是相对静态的。就这一点而言,与现行的宇宙大爆炸理论是有所不同的。


淡漠乾坤


宇宙大爆炸理论是目前科学界最被广泛接受的宇宙起源假说。提出之初曾经历嘲笑和争议,但随着宇宙观测的进步,该假说基本获得一致认同。

宇宙大爆炸让四种宇宙原力"觉醒"。我们的宇宙在137.5亿年前始于一个极小奇点的爆炸。爆炸的一瞬间产生了引力、电磁力、弱力和强力。引力使小天体围绕大天体转动,电磁力连接电和磁,弱力制约着放射性现象,强力则使质子和中子中的夸子束缚在一起。那一刻,宇宙的基本秩序形成了!

宇宙的基本粒子夸克,每三个一组,正是依靠这种强力,形成了最初的原子核。之后,电磁力发挥作用,使每个原子核和一个电子结合,形成氢原子,一个原子核和两个电子聚集,形成氦原子。之后就是引力登场,在氢氦密集的地方形成原始星云,这场景熟悉吗?恒星形成了!行星形成了!

宇宙大爆炸理论受现代宇宙观测学支持。除了氦丰度外,最有力的证据是宇宙一直在膨胀(最原始的膨胀力来自于大爆炸,因为宇宙中基本没有摩擦力,一旦开始不会停止)。宇宙膨胀的最有力证据是哈勃星系谱线红移和1989年彭齐亚斯、威尔逊发现的宇宙微波背景辐射,后者以此发现获得了诺贝尔奖。宇宙微波背景辐射简单说就是137亿年前的大爆炸残余辐射现在还可以观测到。

有人会质疑那么小的奇点为什么会有那么大能量。我们的宇宙会不会再经历一次开机重启?这些问题的答案很可能在黑洞和更为神秘的暗物质(占宇宙总质量的85%以上)。


科学磁场


今天的科学只能证明到这一步了,因为是科学,就不排除进步和发展的可能。

不过,一切都是从没有到有的,这也包括我们所认知的宇宙。我们所看到的,仅仅是一些相状。这些相状背后有有什么我们不知晓,也不可能用今天的文化去证实和描述。以至于什么多维、什么时空等等都是人们科学进步的一种“说法”,两千多年前老子就说过“道可道,非常道”,这种说法其实是引领我们去探索未知的阶梯。

所以,大爆炸的学说我认为并不是宇宙演变的终极解说,而是一个方向,引领我们去探索、去印证。

顺便问一点,大爆炸前的那个“奇点”是从哪来的?因为这个空间本身就是存在的。


富觉老邹


说太多了会有一大批高人用科学知识来举例反驳的。我用银河系做例子来简单明了的否决这个大爆炸理论:如果银河系和仙女星系是从奇点爆炸出来的,那么它们永远不会有相遇的一天!



草木织花


宇宙产生于“奇点”大爆炸吗?不是!宇宙无限宽广,无始无终,比科学家的脑袋大得多。

没有任何能量,任何可能,把全宇宙的东西都集中在一个点上?任何物质都集中了,用什么引爆?!

提出宇宙产生于大爆炸的人,脑残得很!正常人就觉得是这样。


奇石致远


宇宙不是大爆炸产生的,就是神创的,因为宇宙不可能一直就有,如果宇宙一直就有天上的恒星早就都熄灭了,既然太阳还在发光,说明太阳肯定有个起源。信科学的人信可大爆炸理论,信上帝的人信可圣经,不信大爆炸又不信神创的人,基本都是头条上毫无逻辑的脑残。


黄河208409052


最早发现得出宇宙大爆炸结论的,是美国天文学家哈勃,当时的科学家们都不屑一顾,这一说法引起了英国著名科学家爱丁顿的注意,并共同署名发表了宇宙起源的重要文章,通过精确的分析,和理论计算得出了150亿年前的宇宙大爆炸。现在,这个学说己被科学界普遍接受。


平常人246089341


宇宙起源于一个“无”的东西,这个“无”就是佛法讲的“真心”它无形无相,灵明不昧,真实存在,法尔如是,一句话“过去,现在,未来无量时间,东南西北上下十方无量空间,上至诸佛菩萨,下至天人鬼畜,旁及山河大地,日月星辰风云雨雾,花草树木有情无情,是非好坏香甜苦辣森罗万象,万法皆由那一念真心之所变现”它是心法,非迷信,非宗教,它就是自古以来,多少英雄伟人,思想家哲学家等等孜孜以求,苦苦探求的宇宙人生本来面目,即宇宙人生真理,生命的起源,宇宙的真相都来源于此,佛法里有一部《楞严经》把宇宙人生真理讲解的非常清楚明白,愿有信者就到优酷听印广法师讲解这部《楞严经》真正石破天惊,风起云涌。


老兵160656595


也许很多人认为宇宙只有两种产生的可能,一个是突然出现,如大爆炸;另外一个是宇宙本就永恒存在。

但我觉得更大的可能性是以上两者的对立统一,意即,宇宙是永恒存在的,大爆炸只是人类目前能力所及可以想象到的一种演变方式。这样的大爆炸到大坍缩,周而复始,可能以宇宙之大,随时都在发生,只是每个大爆炸之间物理距离非常遥远,以目前人类的技术跟本没有可能观测到亿亿亿光年外的相同的大爆炸而已,甚至光在这样的距离下都会消失不见


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