研究宇宙大爆炸,有用?沒用?誰說了算?

網友提問

:“據你所知,最毫無用處的科學研究項目是什麼?”

回答:“據我所知,最無用處的科學研究大概是尋找‘大統一理論’。我們的工作或許就是去了解宇宙大爆炸的最初時刻。

研究宇宙大爆炸,有用?沒用?誰說了算?

“這是物理學乃至整個科學世界最有廣度和最令人激動的兩個問題。我試著從有用、無用兩個角度來回答‘什麼是最無用處的科學研究?’——包括回答什麼是最有‘實際應用價值’的科學研究。

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“部分科學家認為,我們無法總是預測科學研究的實際應用價值。此言中的,但是多數時候,我們能夠預測。舉例說,我們知道凝聚態物理學的研究工作能夠帶來更好的電子設備,譬如筆記本電腦和手機;而核物理學的研究工作,能夠開拓在能源和醫學方向的應用,譬如勞倫斯(注:諾貝爾物理學獎獲得者,和該問題的回答者理查德·穆勒,同來自加尼福尼亞伯克利分校),早期對迴旋加速器的研究的資金,幾乎全部來自他自己的醫療項目;事實上,他用放射療法挽救了自己的母親的生命,而他的母親活得比他還長。

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“基於上述長遠的科學發展觀和眾多的名人事例,我不禁認為,對蝴蝶效應的研究,較之對宇宙大爆炸的研究,更有可能改善我們的日常生活。

“然而另一方面,對許多人而言,瞭解生命起源和世界的運作方式比擁有一部更好的手機產品更重要。如果這種快樂是有用的,那麼粒子物理學和宇宙學的研究工作也是有用的。”

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宇宙大爆炸理論是目前普遍認同的,可觀測的,從“已知最早的時期”到後來的大規模演化的宇宙學模型。

該模型描述了宇宙是如何從一個極端高密度和高溫狀態下開始膨脹,並對一系列現象提供了全面的解釋,包括解釋豐富的輕元素(注:原子序數10至20的元素)和宇宙微波背景輻射(CMB),甚至是大尺度結構和哈勃定律(星系的退行速度與它們和地球的距離成正比的定律)。

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如果用已知的物理定律把觀測到的結果在時間軸上做反向推導,能夠推測的是,在一個極端的高密度的時期之前,存在一個和大爆炸有直接關聯關係的奇點。當然,目前的認知還不足以確定奇點是否從宇宙誕生之初便存在。

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自從喬治·勒梅特(注:1894-1966,生於比利時,宇宙學家)在1927年首次指出宇宙的膨脹可以追溯到一個最初的奇點以來,科學家們便在他的思想基礎上發展了宇宙膨脹理論。科學界曾經一度被分成兩種不同的理論:大爆炸理論和穩恆態理論。但是大量的實驗論據有力地支持大爆炸理論,而大爆炸理論現在已經被普遍接受。

1929年,根據對紅移現象的分析,埃德溫·哈勃得出結論,星系正在漂移。這是宇宙膨脹的重要觀測證據。

1964年,宇宙微波背景輻射被發現,這是支持熱大爆炸理論的重要證據,因為它在被發現之前就預測了宇宙中背景輻射的存在。

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已知的物理定律可以詳細地計算宇宙在極端高密度和極端高溫度時太初狀態的特徵。已知的宇宙膨脹速率的測量數據表明,大爆炸發生在大約138億年前,這已經被認為是宇宙的年齡。

在最初的膨脹之後,宇宙冷卻到足以形成亞原子粒子和後來的原子。這些原始元素(主要是氫,還有一些氦和鋰)形成的巨大雲團,在重力作用下聚合,最終形成了早期的恆星和星系,這些恆星和星系的後代直至今天仍然可見,天文學家還觀測了這些星系周圍的引力效應。

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宇宙中的大多數物質似乎都是以暗物質的形式存在,大爆炸理論和各種觀測現象表明,它們並不是已知的重子物質(原子)。當下尚不知道暗物質究竟是什麼,而近期對超新星紅移的測量表明,宇宙正在加速膨脹,這或許是因為暗物質是主要推動力。

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. forbes- Zzzeng

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