宇宙
想弄懂宇宙的起源,首先得了解什么是宇宙。
宇宙,一个庞大、神秘的整体。广义来讲,宇宙包括:空间、天体、辐射、物质、时间、物理定律等人类已知以及未知的一切事物。
宇宙起源说
关于宇宙的起源,科学界有多个流派。当然,这些也都是人类以目前或当时的认知所分析计算想象推测出来的,并不能作为绝对事实。
1、大爆炸理论(Big Bang)
大爆炸理论最早由比利时天文学家乔治·勒梅特尔(Georges Lemaître)提出。在1927年的一次科学会议上,勒梅特尔首次提出了一个宇宙起源于一次大爆炸的想法,他将这一理论称为"原子演化假说"(Hypothèse de l'atome primitif)。随后,在1948年,美国天文学家乔治·加莱(George Gamow)和他的同事阿尔弗雷德·赫尔菲什(Ralph Alpher)和罗伯特·赫尔曼(Robert Herman)提出了更为详细的理论模型,将宇宙起源与宇宙背景辐射联系起来。他们提出了一个宇宙早期高温和高密度的模型,并预测了宇宙背景辐射的存在。
大爆炸理论:宇宙起源于约138亿年前的一个极端高密度、高温的初始状态。当时整个宇宙处于一个非常紧凑的状态,被称为奇点。在这个奇点发生了一次剧烈的爆炸,被称为大爆炸,释放出了巨大的能量。
这次大爆炸导致了宇宙的膨胀,开始了宇宙的扩张过程。在初始的瞬间,宇宙经历了一个非常快速的膨胀阶段,被称为暴涨。在这个暴涨阶段,宇宙经历了指数级的扩张,解释了宇宙的均匀性和各向同性。
随着时间的推移,宇宙逐渐冷却下来,物质开始凝聚形成原子,光子也被释放出来。这个时期被称为宇宙背景辐射时期,对应着宇宙背景辐射的发现。
大爆炸理论还能解释宇宙中的丰度观测结果。在宇宙膨胀冷却的过程中,原子核开始形成,最初的原子核主要是氢和氦。通过模型计算,大爆炸理论能够预测出宇宙中氢和氦的丰度,与观测结果非常吻合。大爆炸理论还解释了宇宙中结构的形成。通过引力作用,物质开始聚集形成星系、恒星和行星等结构。宇宙的演化过程中,形成了我们今天所观测到的宇宙结构和宇宙背景辐射的分布。
尽管大爆炸理论提供了对宇宙起源和演化的重要解释,但仍有一些现象和问题无法完全被该理论解释,其中包括:
1、宇宙起源之前的奥秘:大爆炸理论并没有提供关于宇宙起源之前发生了什么的具体信息。目前对于宇宙起源之前的时期,如奇点之前的状态以及奇点是如何形成的等问题仍存在很多未知。
2、暗物质和暗能量:观测数据表明,宇宙中大部分物质是暗物质和暗能量,它们对引力产生作用,但无法直接观测到。大爆炸理论无法解释暗物质和暗能量的本质以及它们的起源和性质。
3、结构形成的起源:虽然大爆炸理论能够解释宇宙结构的形成,但对于结构形成的起源,如星系、恒星和行星的形成过程,仍有很多细节需要进一步研究和解释。
4、宇宙膨胀加速的原因:近年来的观测数据表明,宇宙膨胀的速度正在加快,这被归因于暗能量的存在。然而,大爆炸理论并没有提供对暗能量起源和加速膨胀的原因的详细解释。
5、宇宙的初态问题:大爆炸理论无法解释为什么宇宙的初态具有如此高度的均匀性和各向同性。这是一个被称为"初态问题"的谜题,目前仍需要更深入的研究来解决。
总的来说,大爆炸理论是目前最被广泛接受和支持的宇宙起源和演化理论,它通过观测数据和理论计算,提供了对宇宙起源和演化的科学解释。