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有没有合理的解释来解释宇宙的起源吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-10-05 10:37:37

科学是关于世界运行的。

因为世界(和我们自己)以一种真实的方式“在那里”,我们可以反复检查我们对现实的假设。

相信上帝的人可以认为是上帝命令世界形成的。没有科学家能够证明他们是错的。

大爆炸确实发生了。

以下是他们的发现。

这一切都始于1915年,当时爱因斯坦的新引力理论使一个老难题重新出现。由于相互的引力,宇宙中的物体必须相互沉淀。为了解决这个问题,两年后,爱因斯坦在他最初的方程式中加入了一个被称为“宇宙常数”的反引力项,这将允许一个静止的宇宙。然而,很快就会发现,这种平衡是不可能的,就像试图在笔尖上平衡铅笔一样。即使是最轻微的膨胀或收缩,也会把整个宇宙推向坍缩或无限膨胀。

这是由两位研究爱因斯坦场方程原始集合的物理学家独立实现的,他们是俄罗斯的亚历山大·弗里德曼和比利时的牧师乔治·勒梅特。弗里德曼提出了几个宇宙演化的模型,勒梅特推导出宇宙的膨胀(后来被美国天文学家埃德温·哈勃在1929年证实),并提出了“宇宙蛋”的假说。一个膨胀的宇宙意味着在过去,它所有的物体会越来越近,直到聚集在一个包含它所有质量和能量的量子大小的物体上。

于是,我们现在称为大爆炸的假说在1931年诞生了。大爆炸理论最初被爱因斯坦否决,但在所有的实验中都是最成功的。如果大爆炸真的发生了,宇宙将会经历一个巨大的压力和温度的阶段,就像在太阳内部一样,一个天然的核聚变反应堆。从最轻的原子核,氢,氦和锂,元素周期表中接下来的两种元素,就形成了。

在这个假设下,美国物理学家乔治·伽莫夫和拉尔夫·阿尔弗在1948年正确地估计了宇宙中氢和氦的比例,它们构成了宇宙中98%的化学元素。同年,阿尔弗和另一位美国物理学家罗伯特·赫尔曼(Robert Herman)意识到,大爆炸应该会留下均匀的辐射。既然我们通过观察过去的恒星,原则上应该可以看到大爆炸本身,除了它的早期阶段是不透明的。高温使粒子在高温、高密度的等离子体中相互碰撞。一旦冷却足够质子和电子在电中性的氢原子结合,一阵photons-light-that以前电子碰撞,实现太空旅行是免费的。来自大爆炸的第一束光应该仍然是可以观察到的,它是一种来自四面八方、来源不明的持久辐射,是大爆炸不可磨灭的标志。

1964年,美国无线电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·伍德罗·威尔逊偶然发现了这种被称为微波背景辐射的辐射,大爆炸被认为是解释宇宙起源的唯一候选者。然而,进一步的担忧出现了。

背景辐射的温度看起来非常平滑,这意味着物质在大爆炸开始时分布非常均匀。这阻碍了恒星和星系的形成。物质要在某些地方聚集,就必须在邻近区域之间出现小的波动,背景辐射在百万分之一开氏度范围内产生波纹。由于波纹太小,无法从地球上测量,COBE卫星于1989年发射升空。焦急的宇宙学家们等了好几个月才收集到足够的数据。这则消息让人松了一口气,涟漪依然存在,而且大小也合适。

另外两个障碍,即视界和平直度问题,在宇宙诞生之初就通过增加一个超光速的指数膨胀速度而得以解决。这个寒冷而短暂的膨胀阶段很快就让位于随后的更长更热的阶段,即所谓的“热”大爆炸。

爱因斯坦试图将广义相对论从坍缩的含义中拯救出来,其中一个值得注意的方面是,他竟然能够设计出一种反引力效应。不能随意扔进一个方程和仍然期望它工作。然而,爱因斯坦教导自己的概念,空间不能简单的空,它必须有能量的,这种特殊形式的能量对抗重力。这使得他可以在场方程中加入他的“宇宙常数”项,而不影响数学。当观测证据显示宇宙在膨胀而不是在收缩时,爱因斯坦认为他的宇宙常数一开始就没有必要,并称之为他的“最大错误”。他不愿活着看到故事的结局。

20世纪90年代,两个由宇宙学家组成的独立小组开始测量宇宙膨胀的速度。如果这个速率高于某个值,宇宙质量-能量密度的引力就不足以减缓它的膨胀,所以膨胀就会永远持续下去。否则,扩张会停止和屈服于一个崩溃的阶段。两队发现,宇宙的膨胀实际上是加速,一个完全意想不到的结果。宇宙学家将这种加速归因于一种未知形式的能量,他们称之为“暗能量”,这种能量就像爱因斯坦1917年的宇宙学常数。

为了达到所谓的“宇宙学标准模型”,只有“暗物质”缺失了。20世纪20年代和30年代的天文观测表明,宇宙中应该有比我们所能看到的更多的物质。星系的质量太小,无法解释它们的高轨道速度。更不可见的是,“暗物质”一定是粘在了如此快速旋转的星系上。这种物质必须是“冷的”,也就是说,相对于光速缓慢移动。“暗物质”也是暗的,因为它不反射光,也不与普通物质相互作用,除非引力作用。最后,它被命名为“物质”,说明它是某种形式或粒子。

当前的宇宙是反映在作文ΛCDM(λ冷暗物质)的宇宙模型。尽管希腊字母代表爱因斯坦的宇宙常数,“暗物质”的名称是首选,因为有另一个模型提出了一个时变因素,可以把“暗能量”从吸引变成排斥。

ΛCDM的计算模型,与先前的理论一致的注意事项和最近的观察,揭示了只有4%的宇宙是由普通物质,23%的“暗物质”,剩下的73%,“暗能量”。
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