宇宙起源(宇宙大爆炸)精讲

宇宙起源Ⅰ稳态理论Ⅱ大爆炸理论大爆炸理论爆炸特点：温度极高，密度极大爆炸反应原理：量子物理宇宙曾有一段从热到冷的演化历程。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：（1）大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。（2）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。（3）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。（4）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。大爆炸理论认为，宇宙起源于一个单独的无维度的点，即一个在空间和时间上都无尺度但却包含了宇宙全部物质的奇点。至少是在120～150亿年以前，宇宙及空间本身由这个点爆炸形成。迷惑之处宏观宇宙是相对无限延伸的。“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初仅仅是一个点，而它周围却是一片空白，即将人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一种臆测。况且从能量与质量的正比关系考虑，一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢？人类把地球绕太阳转一圈确定为衡量时间的标准——年。但宇宙中所有天体的运动速度都是不同的，在宇宙范围，时间没有衡量标准。譬如地球上东西南北的方向概念在宇宙范围就没有任何意义。既然年的概念对宇宙而言并不存在，大爆炸宇宙论又如何用年的概念去推算宇宙的确切年龄呢？1929年，美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快--星系红移量与星系距离呈正比关系。但他没能发现很重要的另一点--星系红移量与星系质量也呈正比关系。1994年，美国卡内基研究所的弗里德曼等人，用估计宇宙膨胀速率的办法计算宇宙年龄时，得出一个80～120亿年的年龄计算值。在宇宙大尺度范围中，不仅氦元素的丰度相似，其余的氢、氧……元素的丰度也都是相似的。波背景辐射和氦丰度与宇宙的起源之间看不出有任何必然的联系。1964年，美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射，是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效果。宇宙微薄辐射背景图大爆炸宇宙论面临的难题还有，如果宇宙无限膨胀下去，最后的结局如何呢？孤立系统中的“熵”永远趋于增大。但在宇宙中总会有高“熵”和低“熵”的区域，不可能出现绝对均匀的状态，所以不会无限膨胀。稳态理论诸如希腊哲学家亚里士多德的一些人，他们不喜欢宇宙有个开端的思想。他们觉得这意味着神意的干涉。他们宁愿相信宇宙已经存在了并将继续存在无限久。某种不朽的东西比某种必须被创生的东西更加完美。他们对有关人类进步的诘难的回答是：周期性洪水或者其他自然灾难重复地使人类回到起始状态：我们现在所生存的宇宙起源于一次时空之门的开启。在许许多多平行宇宙中，有一个极其普通的平行宇宙，在这个宇宙中，质量最大的一个黑洞的不断地吞噬宇宙中的其他天体，它的质量虫洞喷发说不断增大，大到其万有引力可以摧毁一切物质形态，首先将其核心变为能量体，能量逐渐积蓄，最终冲破其外壳，向外释放能量，形成虫洞，时空之门打开。当能量释放完全后，虫洞停止喷发，时空之门关闭。而喷出来的高能粒子，经过漫长的演变后，形成了我们现在所生存的宇宙；那个喷发的虫洞则变为先前那个平行宇宙中的一个普通的天体，这也是我们不能找到宇宙的中心的原因。相关说法：虫洞喷发说新的怀疑“哈勃”太空望远镜本次拍摄到了一些宇宙深处的星体，这些星体大概形成于宇宙诞生后的5亿年内（约130亿年前）。然而，这些星体的数量却远远少于科学家们原来的估计。