宇宙是怎样来的

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宇宙是怎样来的
2006年10月4日 宙大爆炸理论是有关于宇宙起源中最广泛被认同的理论.其大概意思是,在150亿到200亿年前,宇宙由一个时间和空间呈现混沌状态的大火球（大小可能有几光年）爆炸而来.仅在爆炸后的一秒内,引力就形成了.宇宙迅速膨胀,里面充满亚原子微粒,它们互相作用,形成了质子和中子.三分钟后,温度达到了2800亿度时,质子和中子形成了氢、氦、锂（三种最简单的元素）的核子.五亿年后原子得以形成,又过了3亿年,恒星和星系开始形成了.爆炸后空间急剧增大,并且,爆炸后产生的扩张力依然使得现在的宇宙在膨胀中.

一切存在中，宇宙最大。科学家认为它起源为137亿年前之间的一次难以置信的大爆炸。这是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙边缘的光到达地球要花120亿年到150亿年的时间。大爆炸散发的物质在太空中漂游，由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的，我们的太阳就是这无数恒星中的一颗。原本人们想象宇宙会因引力而不在膨胀，但是，科学家已发现宇宙中有一种 “暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀。 大爆炸后的膨...

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一切存在中，宇宙最大。科学家认为它起源为137亿年前之间的一次难以置信的大爆炸。这是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙边缘的光到达地球要花120亿年到150亿年的时间。大爆炸散发的物质在太空中漂游，由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的，我们的太阳就是这无数恒星中的一颗。原本人们想象宇宙会因引力而不在膨胀，但是，科学家已发现宇宙中有一种 “暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀。 大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争，爆炸产生的动力是一种斥力，它使宇宙中的天体不断远离；天体间又存在万有引力，它会阻止天体远离，甚至力图使其互相靠近。引力的大小与天体的质量有关，因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀，还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小，这完全取决于宇宙中物质密度的大小。 理论上存在某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度，宇宙就会一直膨胀下去，称为开宇宙；要是物质的平均密度大于临界密度，膨胀过程迟早会停下来，并随之出现收缩，称为闭宇宙。 问题似乎变得很简单，但实则不然。理论计算得出的临界密度为5×10－30克/厘米3。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。星系间存在广袤的星系间空间，如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间，那么，平均密度就只有2×10－31克/厘米3，远远低于上述临界密度。 然而，种种证据表明，宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质，其数量可能远超过可见物质，这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。因此，宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题。不过，就目前来看，开宇宙的可能性大一些。 恒星演化到晚期，会把一部分物质（气体）抛入星际空间，而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程会使气体越耗越少，以致最后再没有新的恒星可以形成。1014年后，所有恒星都会失去光辉，宇宙也就变暗。同时，恒星还会因相互作用不断从星系逸出，星系则因损失能量而收缩，结果使中心部分生成黑洞，并通过吞食经过其附近的恒星而长大。 1017～1018年后，对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星，这时，组成恒星的质子不再稳定。当宇宙到1024岁时，质子开始衰变为光子和各种轻子。1032岁时，这个衰变过程进行完毕，宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。 10100年后，通过蒸发作用，有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出，并最终完全消失，宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙末日到来时的景象，但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。 闭宇宙的结局又会怎样呢？闭宇宙中，膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小。如果假设平均密度是临界密度的2倍，那么根据一种简单的理论模型，经过400～500亿年后，当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时，引力开始占上风，膨胀即告停止，而接下来宇宙便开始收缩。 以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样，大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百亿年后，宇宙的平均密度又大致回到目前的状态，不过，原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿年，宇宙背景辐射会上升到400开，并继续上升，于是，宇宙变得非常炽热而又稠密，收缩也越来越快。 在坍缩过程中，星系会彼此并合，恒星间碰撞频繁。一旦宇宙温度上升到4000开，电子就从原子中游离出来；温度达到几百万度时，所有中子和质子从原子核中挣脱出来。很快，宇宙进入“大暴缩”阶段，一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域，回复到大爆炸发生时的状态

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如果星系目前正在彼此远离，那它们过去必定靠得更近，也就是说,较早时代的宇宙，物质密度会更高。继续这一推理就意味着过去必定存在一个有限的时刻，那时宇宙中的物质被压缩为极其高密的状态。按照哈勃定律将星系的距离除以各自的速度，就可估计出那一时刻距今约100亿～200亿年。这段时间对所有星系来说是共同的，那一时刻通常被称为“大爆炸”，也就是我们宇宙的开端。 如果这一推论不错，那么宇宙中一切天体的年龄都不...

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如果星系目前正在彼此远离，那它们过去必定靠得更近，也就是说,较早时代的宇宙，物质密度会更高。继续这一推理就意味着过去必定存在一个有限的时刻，那时宇宙中的物质被压缩为极其高密的状态。按照哈勃定律将星系的距离除以各自的速度，就可估计出那一时刻距今约100亿～200亿年。这段时间对所有星系来说是共同的，那一时刻通常被称为“大爆炸”，也就是我们宇宙的开端。 如果这一推论不错，那么宇宙中一切天体的年龄都不应超出这个“宇宙龄”所界定的上限。借助卢瑟福所开创的利用物质中放射性同位素含量测定其形成年代的方法，人们测量了地球上最古老的岩石、“阿波罗号”宇航员从月球上带回的岩石以及从行星际空间掉到地球上的陨石样本，发现它们的年龄均不超过47亿年。恒星的年龄可以从它们的发射功率和拥有的燃料储备来估计。根据热核反应提供恒星能源的理论，人们估计出银河系中最老恒星的年龄为100亿～150亿年。用这两种完全不同的方法得到的天体年龄竟与“宇宙龄”协调一致，这对大爆炸宇宙模型当然是十分有力的支持。 “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。它是现代宇宙系中最有影响的一种学说，又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。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。 根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束。 宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。 然而，大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释，“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西？ 宇宙有始而无终，这是英国著名理论物理学家斯蒂芬·霍金对宇宙的起源和归宿问题提出的最新解释。 据英国《星期日泰晤士报》 报道，霍金与其合作者、英国剑桥大学数学物理教授图罗克最新提出的“开放暴胀”理论认为，宇宙最初的模样像一个豌豆大小的物体，悬浮于一片没有时间的真空，“豌豆”状的宇宙存在的时间与"大爆炸"相隔一个极短瞬间。 该理论认为，“豌豆”状的宇宙在“大爆炸”前的瞬间内经历了被称为“暴胀”的极其快速的膨胀过程。另外，霍金和图罗克还根据“开放暴胀”理论推断，宇宙最终将无限地膨胀下去，而不是像一些天文学家所认为的，膨胀到一定程度后会在引力作用下收缩。 霍金和图罗克的新理论在科学界引起了不同的反应，而英国的一些著名天文学家则出言谨慎。他们指出，霍金的新理论完全是按照物理学定律纯理论推算的结果，它是否揭示了宇宙的本质还有待干实际观测的考验。据悉，美国将于两年后发射一颗卫星来测量宇宙大爆炸遗留的微波辐射，这很可能为霍金的理论提供检验。(尚科)来源： 中国公众科技网

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宇宙就是指时间跟空间。 四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。 自从人类具有理性思维以后，冥冥星空便成了人类注目的神秘之地。人们常常要问：宇宙究竟是什么？宇宙有多大？宇宙是怎样诞生的？它经历了什么样的过程，才演化成今天所见到的这个样子？以后又将会怎样？……无限的宇宙，蕴藏着无数未解之谜。 我们的祖先曾经用许多美丽的神话来解释一些他们当时无法解释的自然现象。关于宇宙的起源，有这样一个传说：起初...

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宇宙就是指时间跟空间。 四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。 自从人类具有理性思维以后，冥冥星空便成了人类注目的神秘之地。人们常常要问：宇宙究竟是什么？宇宙有多大？宇宙是怎样诞生的？它经历了什么样的过程，才演化成今天所见到的这个样子？以后又将会怎样？……无限的宇宙，蕴藏着无数未解之谜。 我们的祖先曾经用许多美丽的神话来解释一些他们当时无法解释的自然现象。关于宇宙的起源，有这样一个传说：起初天地没有分开，活像一个大鸡蛋。在这个鸡蛋里睡着开天辟地的鼻祖盘古。盘古在鸡蛋里睡了一万八千年，才不断长大了。有一次盘古伸腿，蛋壳碰痛了他的脚趾，他疼醒了，发现自己四周被围，十分生气，便找来神斧，对准一个薄弱处，奋力砍去，他又砍又撑，使尽全身力气，终于使蛋壳破裂。随着蛋壳崩裂的巨响，轻的东西向上飘，变成了天，重的东西向下沉，变成了地。位居天地之间的盘古一日九变，长高一丈。又过了一万八千年，天升到最高处，地降到最深处，盘古也长到了头，终于精疲力尽，像山崩一样倒塌下来，他的肢体化成了山岳，肌肉变成了良田，血液化为江河，筋脉变成了大陆，齿骨变成了矿物，皮毛变成了草木。 神话终究是神话。科学家们为了揭开宇宙形成之谜，进行了大量的研究，提出了种种假说。本世纪20年代，天文学家J.E.勒梅特首先提出“宇宙是由一个非常小的物体爆发而成”的看法，40年代，物理学家乔治??伽莫夫把这个爆炸叫做“大爆炸”，建立了“宇宙大爆炸”学说。 “大爆炸”理论认为我们的宇宙原是一个不大的、但密度极高、温度极高的火球。如果把现在生成的地球比喻为一只乒乓球，那么宇宙的圆球直径就好比足球场。大约在150亿年前，这个原始火球突然发生了惊天动地的大爆炸，把物质抛向四周，从此产生了宇宙。从那时起，宇宙开始膨胀，温度也随着空间的扩大而降低。当宇宙年龄为10－44秒时，温度高达1032℃，在这以后一刹那，即经过10－34秒后，宇宙突然“暴胀”，就像大气球突然被大人猛烈一吹那样，宇宙发生了巨大的爆炸，爆炸使宇宙在刹那间扩大了1029倍。大爆炸后0.01秒，宇宙温度下降为1011℃；0.1秒后，温度降到300亿度；在13.8秒后温度进一步降到30亿度；35分钟时，温度已降到3亿度。大爆炸后30万年，温度已下降到3000℃，宇宙开始变得透明了，在这期间也开始形成了化学元素。 150亿年来，宇宙在不断膨胀，温度在逐渐降低，与此同时，产生和繁衍了生物。 有人像按比例尺画地图那样，将这150亿年的宇宙进化历程浓缩在一年里，使我们得到了一个极为直观有趣的“宇宙日历”： 1月10日，大爆炸，宇宙脱颖而出；5月1日，浩瀚的银河系诞生；9月9日，太阳系问世；9月14日，地球形成；9月24日，地球上出现了原始生命；11月12日，绿色植物破土而出；12月26日，更高级的哺乳动物出现；12月31日0时22分30秒，原始人类站在地球上；23分46秒，北京猿人创造了火；23分59秒，中国历史衍续到春秋……宋代；24分，全球进入了迄今仍在继续的现代化社会。可见人类历史只是宇宙岁月中极其短暂的一瞬。 大爆炸宇宙论的创立，标志着人类用科学的思辨推开了通向宇宙的门扉，成为人类文明史上的重要里程碑。 1964年，彭齐亚斯和威尔逊用射电天文望远镜在太空中发现了“大爆炸的遗物” 3K微波背景辐射，证实了“大爆炸”理论的正确性，因此获得了1978年诺贝尔奖学金。 80年代，诺贝尔物理奖获得者丁肇中领导的研究小组在瑞士建造了名为“莱泼”的超级加速器来模拟宇宙爆炸。该加速器周长有27千米，它的庞大身躯将从邻近瑞士日内瓦的平原，一直延伸到法国紫罗山下，所有的电缆、机器都深埋在地下50～100米深处。研究小组将约10亿伏特电子输入粒子加速器后，去和同样高压的反电子对撞。这亿分之一秒的撞击，将激发出相当于太阳表面温度几百亿倍的高温，模拟天地初开时那一刹那：宇宙爆炸。 1989年11月，美国发射了“宇宙背景探测者号”（COBE）卫星（简称“科勃”），12月，“科勃”首次探查深空时，看到了一个完美的宇宙，既无形状亦无变异，大爆炸的余辉是浩瀚、均匀的背景，以仅高于绝对零度的温度向四方空间辐射。“科勃”证实宇宙始于一次猛烈的大爆炸而均匀扩张并冷却至现在的状态。美国科学家最近又观测到一距离地球150亿光年的云团，这是迄今为止所观测到的最大最遥远的物体，这些云团的产生和存在，是由于大爆炸造成的。美国宇航局的宇宙背景探测器（COBE）还发现了宇宙诞生中原始火球的残留物，该小组的最新结果表明，大爆炸宇宙学通过了最严峻的考验。

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