宇宙的过去是什么
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/24 10:28:47
宇宙的过去是什么
宇宙的过去是什么
宇宙的过去是什么
大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说,也称为大爆炸宇宙论.爆炸理论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(见元素合成理论).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.
在已有的各种宇宙模型中,以热大爆炸宇宙模型最有影响,与其他模型相比,该模型被认为能说明的观测事实最多。现代的观测表明,宇宙的膨胀在加速。如果这一观测符合宇宙的真相,那么,在初始大爆炸的140亿年前(一说150亿年前),宇宙的膨胀速度无疑比今天所观测到的高得多,按照标准模型,宇宙在初始时是以 或更大的系数开始膨胀的。在爆炸后的几亿年,温度降至几百开尔文,宇宙在这时开始进入星系形成的时期,中性原子在引...
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在已有的各种宇宙模型中,以热大爆炸宇宙模型最有影响,与其他模型相比,该模型被认为能说明的观测事实最多。现代的观测表明,宇宙的膨胀在加速。如果这一观测符合宇宙的真相,那么,在初始大爆炸的140亿年前(一说150亿年前),宇宙的膨胀速度无疑比今天所观测到的高得多,按照标准模型,宇宙在初始时是以 或更大的系数开始膨胀的。在爆炸后的几亿年,温度降至几百开尔文,宇宙在这时开始进入星系形成的时期,中性原子在引力的作用下,逐渐凝聚为原星系,原星系集在一起形成等级结构的星系团。但问题是,在130多亿年前的暴胀的宇宙中,组成原始星云的气体和尘埃有可能结团吗?引力坍缩真的能够发生吗?
如果宇宙是在不同的方向上以稍稍不同的速率膨胀,那么在膨胀得较快的方向上,辐射就会较弱较冷。因此,宇宙被认为是在所有的方向上以相同的速率膨胀,即近似是“各向同性”的,观测事实也被认为证明了这一点。微波背景辐射因而被确认为是大爆炸后宇宙膨胀而冷却所散落的残余辐射。
然而,从大爆炸中诞生的宇宙从未有过停止膨胀,至今在宇宙的遥远“边陲”,哈勃定律显示出宇宙的膨胀速度接近了光速。这些观测现象是大爆炸理论难以自圆其说的。第一,自大爆炸发生后,在宇宙这个想象的膨胀着的超圆体(气球模型)中,它的温度应该是朝着膨胀方向上的“低温区”散射。如此一来,由于温度一直向“低温区”散射,必然使得热辐射朝着超圆体的“边陲”方向运动,结果又导致了辐射场能量密度的改变。第二,由于宇宙一直在膨胀,导致了宇宙的高温高密的状态持续地处于动荡不稳的局面,并且马不停蹄地沿着线性的负向运动。由此看来,宇宙难以达到热平衡。
据说,罗素在一次讲演中描述了地球是如何绕着太阳运动,以及太阳又是怎样绕着更大的星系的中心转动。演讲结束时,一位老妇人站起来对罗素说:“你说的这些都是废话。这个世界实际上是驮在一只大乌龟的背上的一块平板。”罗素笑着反问道:“那么这只乌龟是站在什么上面呢?”老妇人回答说:“这是一只驮着一只一直驮下去的乌龟群啊!”老妇人似乎忘了,乌龟其实并不用站在什么上面,因为它会游泳。也许,当乌龟看见鹰在空中滑翔时不会掉下来时,它会认为这是非常荒谬的事情,因为乌龟知道自己在水中能得到浮力,空中什么也没有,鹰凭什么能够在空中滑翔而不会掉下来呢?鹰在空中飞行所依赖的平台是乌龟不能观测的,相似地,我们对各种天体的运行和宇宙的结构及其秩序,是否也如乌龟那样未能观测和发现到其中的奥妙呢?
我们把宇宙视为一个时空连续体的自校生态系统,从这一意义上说,今天的宇宙结构,并非自宇宙诞生以来的第一代,而是宇宙在某个阶段的演化所进化形成的新一代。我们的宇宙,它既是万物的产房,又是一切制造物的坟场。在这个宇宙中,人的出现可能是一种偶然,但生命的出现决非偶然。
原始宇宙就像一个大旋涡,但在初始之时,大旋涡并未真正形成,其运动也极为缓慢,原始宇宙是一个冰冷而黑暗的名副其实的“空间场”。后来随着温度趋向绝对零度,“空间场”被激发产生更多的原始介质,密度增大,旋转加快,变得高密度的“空间场”使得原始宇宙的总内能为正而呈现气态。在高密高速的情况下,“空间场”中呈气态的介质逐渐向旋涡中心坍缩,自引力增大,温度也随之剧增,炽热得足以使自身产生了核反应。这时,我们可以把大旋涡称之为宇宙的“物质原汤”。在这种情形持续下去的过程中,大旋涡里又产生了许多小旋涡,它们大多数远离大旋涡中心,像一个一个的小旋涡围绕着旋涡中心运动,由此出现了原始的有序结构。然而,在封闭的“空间场”中,大旋涡的坍缩不能无限地持续下去,它后来被自身的巨大引力挤破,坍缩最终停止并转向膨胀。
在剧烈的膨胀中,旋涡的“物质原汤”纷纷向外飞奔,当成群结队的物质原汤液与小旋涡擦肩而过时,碰撞作用使得它们突然改变了逃逸的路径,沿着一个椭圆轨道或形成一个小旋涡围着原有的小旋涡运动,或形成一个环状形与附近的另一个环的轨道相互穿插扣在了一起,又或者沿着一个更大的椭圆轨道游弋在原始的宇宙空间……
简言之,今天的宇宙仍像个大旋涡,其中的物质一部分趋向旋涡中心,一部分趋向旋涡“边陲”,这两种情形的运动都是缓慢的。就宇宙本身而言,它可能是个简单而又孤立的东西,并不存在另一个所谓的“对称的”宇宙,例如说反宇宙。但作为一个系统,宇宙则是复杂的和开放的,其复杂性和开放性由系统中的各个不同级别的系统去体现和实现。在遥远的过去,宇宙本身可能是一个“暗物质”的时空连续体,所谓的“无限空间”就是宇宙演化的舞台。当“物质”显现之时,或者说在“时间”突现之时,“名副其实”的宇宙就诞生
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大爆炸以前?不知道
还是宇宙
时间无始无终。宇宙的过去还是宇宙。