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在時間的長河中,宇宙如何產生,又如何變化?

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online_member 發表于 2019-10-15 22:08:12 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
在至少130億年前,宇宙處于一種高度壓縮的狀態。當它進入膨脹時期,科學家們已經開始相信很大規模上的宇宙其實是永恒不變的。永恒不變,即它不會隨著時間的流逝而改變,如同恒星象征著它永恒的本質。在二十世紀,科學家發現這種觀念是錯誤的,在那超過我們的時間尺度上,宇宙是在變化著的。
在時間的長河中,宇宙如何產生,又如何變化?66 / 作者:茉莉707 / 帖子ID:54512,214361



宇宙并不像我們了解得那樣一直有著自己的結構;它在發展,在隨著時間演變。換句話講,它有一段發展史。這段歷史的開始要早于130億年前一些,伴隨著一場神奇的爆炸:宇宙大爆炸。
大爆炸理論誕生于1927年,它是祭司和比利時天文學家George Henri Lematre的研究成果。運用了愛因斯坦的相對論,并以天象觀測為依據,Lematre向我們展示了宇宙膨脹說,俄羅斯數學家Alexandre Alexandrovich Friedman曾在1922年提出過這個理論。
在時間的長河中,宇宙如何產生,又如何變化?74 / 作者:茉莉707 / 帖子ID:54512,214361



起初被愛因斯坦和同一時代科學家們誤解,宇宙大爆炸理論如今被絕大部分科學家認可。這一切始于1929年,美國天文學家Edwin Powell Hubble 發布了一篇短文。文中他表達了星系互相正漸行漸遠的觀點,這與Lematre提出的宇宙膨脹理論不謀而合。
在時間的長河中,宇宙如何產生,又如何變化?38 / 作者:茉莉707 / 帖子ID:54512,214361



幾年之后,Lematre理論的第二個支撐出現了,在1948年,美國一位烏克蘭血統的物理學家George Gamow開始獨自一人發表文章,后來與同事共同出版。他在這一系列的文章揭示了在宇宙大爆炸后第一時間宇宙的樣子。
在時間的長河中,宇宙如何產生,又如何變化?22 / 作者:茉莉707 / 帖子ID:54512,214361



Gamow認為,宇宙最初的溫度極其高,它是由一股能量“氣泡”構成,這“氣泡”迅速降溫隨之形成了最初的原子核,氫原子核與氦原子核。Gamow的研究同樣解釋了一個古老的難解之謎,讓我們知道了為什么宇宙恰恰是由99%的氫氣和氦氣構成的。
在時間的長河中,宇宙如何產生,又如何變化?15 / 作者:茉莉707 / 帖子ID:54512,214361



這些相似的研究還預言說有一種大爆炸的化石痕跡:在最初的原子核形成期間,宇宙中到處會同時散發著一種奇妙的輻射,至今在無線電領域仍然能夠被探測到。然而,在Gamow的時代,沒有人曾發現這樣的射線。
一切在1965年發生改變,當美國物理學家Arno Allan Penzias 與Robert Woodrow Wilson在有些偶然的情況下檢測到一條微弱卻同時來自天空各個方向的無線電發射:從宇宙的最深處到達,這是曾被Gamow預言過的著名的宇宙背景輻射。此外,在1978年Penizias 和Wilson因這項對大爆炸理論提供了有力支撐的重大發現而獲得了諾貝爾物理獎。
在時間的長河中,宇宙如何產生,又如何變化?77 / 作者:茉莉707 / 帖子ID:54512,214361



我們來總結一下:首先,可觀測宇宙所包含的一切當時都聚集在同一個點上,不過我們先忽略這個“宇宙蛋”是如何形成的,然而肯定的是,被我們如今所認識的物質、時間與空間都還不存在。隨后,在一瞬間,這個整體同時向四周炸裂:這就是宇宙大爆炸。從此產生了空間,時間開始流逝。
在時間的長河中,宇宙如何產生,又如何變化?1 / 作者:茉莉707 / 帖子ID:54512,214361



我們對最初的認知是從大爆炸后的百萬分之毫克毫秒級的百萬分之幾(或10^-43)開始逐漸明確的。我們知道宇宙在慢慢膨脹,它的溫度也十分奇妙:至少有十萬億萬億(或1032)度。然而它會迅速降溫 :差不多100毫秒之后,溫度只有一千億(1011)度。
隨之而來的是一場驚人的事實:宇宙的大小突然增加10^50(1后跟50個零)倍。這種我們稱之為“膨脹”的現象,釋放了能立即轉化為各種亞原子粒子的異常巨大的能量。宇宙的溫度依舊很高,這些粒子也因為太動蕩而不能相互結合形成原子。
在時間的長河中,宇宙如何產生,又如何變化?11 / 作者:茉莉707 / 帖子ID:54512,214361



然而,大爆炸后大約三十萬年后發生了變化,溫度達到了3000度之際。亞原子粒子的騷動逐漸變慢,慢到足以形成最初的原子。這時,電子花費時間去捕捉它們幾乎立刻釋放出的光子,隨后與核子(或原子核)結合形成了第一個原子。
就這樣,從電子的影響中釋放出的光子開始在太空中到處移動;這些光線最初我們把它稱作宇宙背景輻射。


原文地址:今日頭條
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