导语:宇宙,一直是人们研究的主要对象,但是人们却没有了解到宇宙的真实秘密,从古至今人们对于宇宙的研究从未停止,但是现在的人们对于宇宙的起源问题依然有狠毒偶读疑问,但是大爆炸对于宇宙的诸多现象有了很好的解释。

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01

宇宙的形成

在过去,关于这个宇宙是怎样形成的一直是有争议的。在牛顿时代,他利用经典力学方法和欧几里德的几何概念,建立了一个无穷无尽的宇宙。19世纪早期,爱因斯坦曾经尝试过用场的方程来描述宇宙的模式中的山谷问题:μv+Rμv=(1/2)Rgμv=kTμv,这是一种假设体积是有限的,但却无边界的静态弯曲封闭体,也被人们称为静态宇宙模型。但在1922年,弗里德曼从未从宇宙项目的场方程中得到三维同向同性的宇宙解,这个解所描述的宇宙即膨胀。1927年,比利时天文学家勒梅特正式提出了大爆炸假说。同年,在对遥远星系的观测中,哈勃发现,所有遥远的星系都离我们而去,从而得出了宇宙膨胀的概念。伽莫夫在1948年正式提出热爆炸的概念。

“大爆炸宇宙论”是迄今为止宇宙学中最有影响的学说。宇宙经历了一个从热到冷的演化历史,宇宙在不断膨胀,物质从最初的致密变得稀疏,仿佛发生了爆炸。“大爆炸”理论刚形成时,科学界就对其嗤之以鼻,认为它是荒谬的。实际上,当这个理论出现时,出现这样的反应并不令人惊讶,正如哥白尼的日心说刚刚提出,在这之前,一直是地心说统治的西方世界,经过艰苦的斗争,日心说才被人们接受。

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02

大爆炸存在的证据

1、星系的红蓝位移

当然,宇宙爆炸理论的逐渐被接受也需要时间和证据。银河系的红蓝变化是宇宙爆炸理论最直接的证据。何谓红色移动与蓝色移动?简言之,红色的移动是光谱的谱线移向红色端,而蓝色的移动则是光谱向蓝色端移动。红移意味着星系离我们很近,这就像声音的多普勒效应。站在月台上的火车渐渐靠近我们时,我们听到的声音和音调都在上升,火车离我们远的时候,我们听到的声音变低了。在对宇宙中星系进行观测时,哈勃发现远处的星系非常接近我们,而附近的星系正在靠近我们。这一变化是宇宙膨胀的结果。这一重大发现也为现代宇宙学奠定了基础。

2、宇宙微波辐射辐射

另外一个持有大爆炸理论的证据是宇宙微波背景辐射。目前的宇宙仍处于宇宙早期残余辐射之中。20世纪60年代,美国科学家Penzias和Wilson在改进卫星通信过程中发现了一些无法消除的背景噪声。它们试着改变方向以消除背景噪声,但是却发现改变不能消除这些噪声,也就是说,这些背景噪声在宇宙的各个方向都存在。另外,这些来自宇宙的微波背景噪声相当于2.7K,非常接近3K的理论预测。利用微波背景辐射,我们可以得到宇宙诞生时期的信息。

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另外,在测量恒星氦丰度时,发现恒星的氦丰度非常高,达到30%。从恒星内部的核反应机制来看,恒星内部不应该有那么多氦气,所以只有早期的大爆炸才会发生,因为大爆炸的早期温度很高,产生氦气的效率也很高,这就证实了大爆炸理论。

最重要的证据当然是发现了最初的宇宙引力波。在宇宙诞生之初,时间和空间都在波动。透过最初的引力波,我们可以知道宇宙诞生时爆发的瞬间。当空间足够大时,初始的引力波作用于微波背景光子时,将产生一种特殊的偏振,散度为0,旋度不为0。其它方法无法产生这种特殊极化b型极化现象,因此我们可以通过探测b型极化现象来检测原始引力波的存在。

在这些证据面前,它们都符合大爆炸理论,因此,大爆炸理论的内涵更深。所以大爆炸理论一定是对的吗?不一定,因为大爆炸理论是解释宇宙形成的最好理论。没有比“大爆炸”理论更好的理论了。或许大爆炸理论会被更好的理论所推翻,也许宇宙的起源对于人类来说将是一个谜。

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03

大爆炸理论对宇宙现象的解释

20世纪早期,天文学家埃德温·哈勃和米尔顿·哈马森发现星系远离银河系。而且,平均而言,每个星系都与其他星系相距甚远,这意味着整个宇宙在扩张。在过去,整个宇宙一定会更小,更热,更密集。这个描述被称为“大爆炸模型”,它在一个世纪的大部分时间里一直在与新发现、相互竞争的理论竞争。这场“大爆炸”到底发生了什么?

宇宙没有中心也没有边界,宇宙的每个部分都在扩张。这就是说,如果我们回拨时钟,我们就能确切地知道,138亿年前,所有的一切都被包起来了。因为我们今天能够绘制宇宙地图的每一个地方都在138亿年前占据着同样的位置,所以大爆炸并没有发生在什么地方:而是同时发生在哪里。

“大爆炸”一般指的是宇宙膨胀理论和宇宙早期的热。不过,即使是科学家,有时当所有东西都被包装成一个点的时候,也会用这个词来描述。关键在于,我们既没有观测数据,也没有理论来描述这个时刻,我们可以(笨拙)称之为初始奇迹。第一个奇点是我们所观察到的宇宙的起点,但也许之前已经发生过。

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难题在于,超热的早期宇宙以及所谓的“膨胀”,在大爆炸之前的所有历史资料中都可能会发生,甚至全部。科学家已经开始考虑新的方法来研究早期宇宙的迹象。尽管目前我们还没有看到任何一种,但是我们也不能排除它。

宇宙论解释宇宙中所有氢和氦的来源。拉尔夫·阿尔弗和乔治·加莫在20世纪40年代推算出,早期宇宙是热的,密度足够使当今宇宙中几乎所有的氦、锂和氘(带中子的氢)都有;后来的研究表明原始氢从哪里来。它被称为大爆炸核合成,是理论上最成功的预言之一。恒星和超新星爆发时会产生重要元素(如氧、铁、铀)。

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结语:宇宙的大爆炸理论虽然人们没有明确的证据宇宙是由于大爆炸产生的,但是大爆炸理论在众多研究者的认识中是宇宙形成最为权威的说法,或许这与大爆炸理论对于宇宙诸多的现象有明确的解释有关系。