宇宙大爆炸的思考

宇宙大爆炸的思考

10城建营销2班 黄小盼[1**********]

宇宙是很神秘的，给予了一代又一代权威的科学家无限的遐想，探讨宇宙从何而来的学说也是层出不穷。在众多学术之中，宇宙大爆炸学说逐渐成为了现代宇宙学的一个主要流派，慢慢被人认可。

多少年来，科学家们都一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的，对于这个问题的讨论从未间断过。然而，大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释清楚一切。

在1932年，科学家勒梅特首次提出了宇宙大爆炸学说，伽莫夫也于1946年创建了“大爆炸理论”。最初的学说提出，整个宇宙最初聚集在一起“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，从而形成了我们的宇宙。不过当这个理论一被提出的时候，宇宙大爆炸学生便成为了众多科学家争论的焦点，甚至是在葡萄牙举行的宇宙论大会上，两派持不同意见的科学家再次对这个宇宙的起源学说展开了争论。随着学科知识的发展，宇宙大爆炸学说到了现在已被越来越完善的定义。在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。

根据大爆炸宇宙学的观点，我们可以猜测大爆炸的整个过程：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。所以，与其它宇宙模型相比，宇宙大爆炸更能说明较多的观测事实。它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。这一从冷到热，从密到稀的过程如同一次规模很大的爆发。

大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说，大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，但一直寂寂无闻。 40年代美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为，宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态，这种状态被形象地称为“原始火球”。所谓原始火球也就是一个无限小的点，现在的宇宙仍会继续膨胀，也就是无限大，有可能宇宙爆炸的能量散发到极限的时候，宇宙又会变成一个原始火焰即无限小的点以后，火球爆炸，宇宙就开始膨胀，物质密度逐渐变稀，温度也逐渐降低，直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象，也能圆满地解释许多天体物理学问题。直到50年代，人们才开始广泛注意这个理论。

到60年代，彭齐亚斯和威尔逊又发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据，他们发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们在测定银晕气体射电强度时，在7.35cm波长上，意外探测到一种微波噪声，无论天线转向何方，无论白天还是黑夜，，这种神秘的噪声都持续和稳定。相当于三K摄氏度的黑体发出的辐射。这一发现使天文学家们都异常兴奋，他们早就估计到当年大爆炸后，今天总会留下点什么，每一个阶段的平衡状态，都应该有一个对应的等效温度，作为时间前进的嘀嗒声。彭齐亚斯和威尔逊也因此获1978年诺贝尔物理学奖。 20世纪，在霍金的身上，科学的智慧和毅力得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10 ~

43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释. 宇宙的起源：最初是比原子还要小的点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而，至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且我们也不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。

但是，虽然面前有许多未解之谜，有许多超越现在我们能力的障碍，我们的科学家并没有放弃和退缩，他们努力做出模型，经过细致的研究和激烈的讨论，得出了几个观测事实，有力的证实他们的理论，为大爆炸学说提供了有力的证据。

第一。，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。

第二，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。

第三，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又如此多的氦。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。

但宇宙大爆炸是真实可测的。由爱因斯坦、哈勃、弗里德曼以及诸多诺贝尔物理学奖获得者创建的现代宇宙起源理论认为：宇宙诞生于距今137亿年前的一次大爆炸。微波背景辐射是大爆炸的“余烬”，均匀分布于整个宇宙空间。大爆炸之后的宇宙温度高得惊人，大爆炸之后30多万年，宇宙温度降到足够低，使得电子和光子等量子可以结合而形成原子等物质。宇宙也由此走出晦暗的迷雾状态而变得透明，使光可以穿透。

总之，宇宙大爆炸的理论，现在得到愈来愈多的人认可和接受，虽然仍有许多未知，也有许多的困难要克服，但是，在一代又一代的科学家不断的探索和思考下，我们相信，世界上只有尚未发现之物，而没有不可发现之物，会有更多的谜团等着被揭晓，愈来愈多的惊喜等着我们发现。