宇宙起源假说“大爆炸理论”的起源与谢幕
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经典热大爆炸理论提出不满百年,但如今已是一个通行全球的文化符号。人们痴迷于探索这个世界的发端,无论TA自己是或不是科学家。大爆炸理论告诉我们,我们如今身处的这个不断膨胀、冷却的宇宙,曾有一个更加致密、炽热的过去。而一场开天辟地的大爆炸,成为了一切的发端。这是许多人心目中对宇宙起源的模糊认知,但它其实早已遭遇挑战。
要探寻宇宙的开始,科学家认为必须从解释我们身边的世界着手。在这个近乎浩渺无垠的宇宙里,在人们能够观察到的每个方向上,从磅礴星云到稀薄等离子体,从可见光到伽玛射线。无论我们以何种方式看待宇宙,它都充满着物质和能量。从这一点想,人们推理这些物质和能量都是来源于一处,似乎也是冥冥中的必然。更何况,这样的推论是绚丽而诱人的。
大爆炸理论宣称,一种被称作奇点的状态,它表现为无穷小的尺寸、无穷大的密度和温度,它是大爆炸理论所推想的宇宙原始状态。但由这种模型推演,并不能解释宇宙中的许多现象。毫无疑问,经典热大爆炸理论取得了很多成就,但在科学家们的论证和推演下,它已经逐渐成为理论的过去式。
大爆炸理论的诞生
- 1916 年,仅在广义相对论发表后的数周,德国天体物理学家Karl Schwarzschild就找到了一个数学解,它描述了一个不旋转的黑洞,解释大质量物质如何弯曲时空;
1917 年,Willem de Sitter找到了一个呈指数形式膨胀的解,但当时并没有明确的观测证据表明宇宙在膨胀,这个在当时看起来荒谬不经的数学解,已经开始指向一个膨胀的宇宙; 从1916年到1921年,由四名研究人员独立发现的 Reissner-Nordström 解描述了一个球对称带电时空; 1921年,Edward Kasner找到了一个解,该解描述了一个无物质和无辐射的宇宙,而该宇宙是各向异性的; 1922 年,Alexander Friedmann发现了各向同性的均质宇宙的解,其中容纳所有类型的能量,包括物质和辐射。
在证据支撑范围内做出有效推论,才是真正科学意义上的成功。宇宙最早阶段发生的物理过程已经将痕迹留在了宇宙之中,令人们能够测试热大爆炸理论的理论假说是否合理。这些痕迹之中,能观测到的最早的现象是宇宙中微子背景( CNB / CνB),它的影响同时出现在宇宙微波背景和宇宙的大尺度结构中。值得注意的是,宇宙中微子背景发生于宇宙大爆炸发生后的大约1秒。也就是说,如果想对宇宙起源追根溯源,人们手中的证据只能支撑他们观测到这大爆炸发生后的1秒。
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关键词
理论
物质
大爆炸
宇宙中
能量
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