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过去的宇宙与今日不同

时间:2018-04-25 09:02来源:未知 作者:admin 点击:
假如真是这样,夜空应该明亮得耀眼才对。但事实刚好相反,宇宙几乎一片黑暗,虚无,空旷,一无所有。这正是我们心目中对太空的印象。 德国物理学家海因里希奥伯斯(Heinrich Ol
  假如真是这样,夜空应该明亮得耀眼才对。但事实刚好相反,宇宙几乎一片黑暗,虚无,空旷,一无所有。这正是我们心目中对太空的印象。
 
  德国物理学家海因里希·奥伯斯(Heinrich Olbers)也许并不是首个发现这一明显悖论的人,但他的名字却与之挂了钩:人们将其称为奥伯斯佯谬。有没有简单的解释呢?有:要么宇宙的空间有限,要么时间有限,要么时空都有限。
 
  上世纪五六十年代,高精度射电望远镜刚刚问世,研究人员便注意到了宇宙中存在一些诡异的强射电源。通过大量天文学研究,科学家判定,这些“类型射电源”、又称“类星体”其实是非常遥远、同时极为明亮和活跃的星系。
 
  这里最重要的一点,便是结论中“非常遥远”这条描述。由于光的传播需要时间,我们见到的恒星和星系并不是它们此时此刻的模样,而是数千年前、数百万、甚至数十亿年前的样貌。这就意味着,我们朝宇宙中探索得越远,就相当于追溯到更古老的过去。我们在远处宇宙中发现了许多类星体,说明此类星体在几十亿年前十分常见。但在我们的邻域宇宙、即更年轻的宇宙中,则几乎找不到任何类星体。而假如年轻宇宙中也存在类星体,我们在邻近宇宙中本应发现更多类星体才对。
 
  4月25日消息,据国外媒体报道,约138亿年前,如今的可观测宇宙还仅有一个桃子大小,且温度超过1万亿摄氏度。
 
  这话听起来简单,但非常大胆,做出这样的论断也并非易事。就在一百年前,人们还认为这种说法极为荒谬。而如今我们说出这样的话,却觉得稀松平常。但正如科学界常态一般,像这样的论断看似简单,其实包含了无数证据。这些证据相互独立,却都指向同一个结论——在本文中便是宇宙大爆炸,即宇宙起源的模型。
 
  设想一下,我们生活在无论是时间还是空间均没有尽头的宇宙中。恒星的光芒始终向四面八方照耀,过去和未来都始终如此。这意味着无论你朝夜空中看向何处,都能看到一定距离之外的某颗恒星。假如宇宙无限大,就必然会出现这样的结果。
 
  我们生活在一个不断膨胀的宇宙中。就整体而言,星系都在不断远离彼此。诚然,由于一些残留的引力影响,小范围内天体也会发生碰撞,就像银河系将在几十亿年后与仙女座相撞一样。但在大范围内,宇宙膨胀是不争的事实。这是天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)在20世纪早期发现的现象。
 
  在不断扩张的宇宙中,规则非常简单。每个星系都在远离(几乎所有)其它星系。远处星系发出的光线会发生红移,即光线波长增加,从其它星系的角度来看便变得“更红”。你也许会以为这是由于单个星系加速运动造成的,但这种说法从数学来看无法说通。
 
  某一特定星系的红移值与它和观察者之间的距离成正比,当距离翻倍时,红移值恰好也会随之翻倍。如果仅用星系运动来解释该规律,只能说明宇宙中的所有星系都“同意”遵守这一运动模式,听上去颇有阴谋论的感觉。
 
  但除此之外,还有另一种更简单的解释:星系远离彼此,其实是由于星系之间的空间扩张所致,与星系本身的运动无关。
 
  我们生活在一个不断变化的宇宙中。过去的宇宙比今日要小,未来的宇宙则比今日更大。
 
  而假如宇宙的时间没有起点、亘古如此,那么光线从这颗行星抵达地球必将经历很长时间。就算中间有尘埃挡路,也不会削弱由无数颗恒星在无限大的宇宙中累积起的星光。
 
  让我们来做个游戏。假设宇宙过去比现在小,就意味着过去宇宙密度更大,温度更高。因为宇宙中的所有物质都被局限在一处狭小的空间中,密度越大,温度也自然越高。
 
  如果宇宙的体积小到一定程度,如只有目前的一百万分之一,所有物质便会被紧紧压在一起,形成等离子体。在这一状态下,电子将不受原子核的束缚,以自由电子的形式存在。此时,所有物质都暴露在极强的高能辐射中。
 
  但随着婴儿期的宇宙逐渐膨胀,温度也随之降低。当宇宙冷却到某一程度时,电子突然在原子核周围聚集,形成了首批氢原子和氦原子。此时极强的辐射在刚刚形成的、几近透明的宇宙中自由穿梭,丝毫不受拘束。而随着宇宙进一步扩张,刚离开光源时接近白热化的光逐渐冷却,一直降低到接近绝对零度,此时光线的波长落在了微波波段范围内。
 
  如果用微波望远镜瞄准天空,我们能看到什么呢?答案是,从四面八方围绕着我们的宇宙背景辐射,且在各方向上分布得近乎均匀(差异度仅为10万分之一)。这就像看到宇宙“婴儿时期”的照片,又像收到从亘古之初寄来的明信片。这些光线的年龄几乎和宇宙本身一样久远。
 
  5、元素构成
 
  把时间拨回到宇宙微波背景形成之前。在某一个时刻,宇宙中的物质密度高到连质子和中子都尚未出现,只有它们的基本成分夸克和胶子,这些物质构成了一锅“粒子汤”。但在宇宙形成后的最初几分钟内,随着宇宙膨胀、冷却,氢和氦等轻原子核逐渐凝结诞生。
 
  如今我们对核物理已有了较为充分的了解,也可以借助这一知识估测宇宙中轻元素的相对总量。估测结果显示,在当初那锅不断凝结的“粒子汤”中,约包含四分之三的氢,四分之一的氦,以及少量“其它元素”。
 
  而天文学家发现,宇宙恰好由约四分之三的氢、四分之一的氦、以及少量“其它元素”构成。正好与物理学家对宇宙诞生时的估测相吻合。
 
  当然,除此之外还有更多证据。要证明宇宙大爆炸理论,本文所举的这些例子仅仅是开了个头。毕竟,众多相互独立的证据链均指向同一结论:宇宙年龄约138亿年,它一度只有一个桃子那么大、同时温度高达1万亿摄氏度。
(责任编辑:admin)
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