大爆炸——宇宙通史》相關(guān)資料“大爆炸”本來是相當(dāng)深奧的宇宙論術(shù)語，如今已經(jīng)成為大眾媒體上出現(xiàn)頻度很高的常見詞語。遺憾的是，由于大眾媒體的報道大多屬于科技新聞性質(zhì)，對于大爆炸，往往只告訴了讀者“宇宙誕生自一次大爆炸”這樣一個新奇的“就是這樣”的“結(jié)論”，而無法通俗解釋科學(xué)家做出這個令人吃驚的推測的理由。如果僅此而已，那是不可能真正起到“幫助公眾了解科學(xué)”的作用的，常常還會使公眾愈發(fā)感到科學(xué)神秘莫測，甚至引發(fā)一些對科學(xué)的誤解。比如說，在聽說“宇宙誕生自大爆炸”這個“結(jié)論”的人群中，據(jù)我所知，就有人覺得研究那追溯到不可思議的久遠(yuǎn)的過去137億年以前的事，不過是科學(xué)家古怪頭腦中的“奇妙想象”，是在“畫鬼”，是無法檢驗的事情第一章 萬物肇始 大爆炸后10-43～10-32 秒世間萬物——空間、時間、物質(zhì)——都是在137億年前的一個“大爆炸”中誕生的。那時的宇宙是一個無比奇異的地方。那里還沒有行星、恒星或星系，有的只是一團基本粒子，充斥其中。此外，整個宇宙還沒有一個針孔大，而且難以置信地?zé)?。這個宇宙立刻開始膨脹，從這個出人意料的怪異起點，逐漸擴展，直到演化成我們現(xiàn)在看到的樣子。 現(xiàn)代科學(xué)還不能描述或解釋大爆炸之后10-43秒內(nèi)發(fā)生了什么事情。這個時間間隔：10-43秒，被稱為普朗克時間，是以德國科學(xué)家麥克斯·卡爾·恩斯特·普朗克的名字命名的。普朗克首先引入了這樣一個概念：能量不是連續(xù)可變的，而是由具有特定能量的“單元”或者“量子”構(gòu)成。量子理論是現(xiàn)代大部分物理學(xué)的基石，它從最小的尺度上處理宇宙問題，而且被列為20世紀(jì)理論科學(xué)的兩個偉大成就之一。另一個是愛因斯坦的廣義相對論，處理極大尺度——天文尺度上的物理學(xué)。 第二章 于是有了光 大爆炸后30萬～7億年在暴脹這一災(zāi)變時期后的30萬年里沒有什么大的變化發(fā)生。支配宇宙演化的物理環(huán)境幾乎保持不變。宇宙成為一個變動不那么劇烈的地方。隨著溫度的降低，質(zhì)子和中子的速度也減慢了。但就像我們將要看到的那樣，物質(zhì)和輻射依然混合在一起。從我們的觀點看，這一時期的宇宙和今天看到的最初的恒星宇宙間的最大差異是，在這極早期階段，宇宙是完全不透明的。 包括可見光在內(nèi)的電磁波也可以看成是光子流。光子是一種沒有質(zhì)量的粒子，以每秒30萬千米的速度運動。在量子力學(xué)（可能是現(xiàn)代科學(xué)中經(jīng)過最好驗證的理論）的奇妙世界中，我們不再能夠明確地區(qū)分“波”和“粒子”，而要接受任何物質(zhì)都會表現(xiàn)出介于兩者之間的“波粒二象性”。就像我們傳統(tǒng)上認(rèn)為是粒子的那些實體——例如電子和質(zhì)子——一樣，光在某些時刻也表現(xiàn)得像一個粒子，叫做“光子”，而在其他時候像一個波。 第三章 演化中的宇宙 大爆炸后7億～90億年在前兩章的講述之后，我們到達了宇宙演化史上出現(xiàn)能夠?qū)嶋H看到的分立天體的時間點。甚至在最早的恒星出現(xiàn)之前，物質(zhì)收縮形成星系的過程就已經(jīng)開始。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的深空圖像揭示出大爆炸后7億年時的星系景象——它們看上去與在我們附近的天體不同。許多都較小，而且有各式各樣奇怪而美妙的形狀，有些里面還有大質(zhì)量黑洞。占主導(dǎo)地位的是神秘的類星體，現(xiàn)在知道這種能量源是非?；钴S的星系核，其光度等效于幾千個銀河系。因為它們?nèi)绱嗣髁粒钥梢詮暮苓h(yuǎn)的地方看到，也就是可以追溯到宇宙相當(dāng)年輕的那些日子。 第四章 恒星與行星 大爆炸后90億～92億年在前面的章節(jié)中，我們看到宇宙被第一代恒星所點亮，以及星系的形成?，F(xiàn)在，當(dāng)大爆炸過去90億年時，宇宙看上去很像我們現(xiàn)在所見到的周圍的情況，星系中充滿了第二代恒星?，F(xiàn)在到了仔細(xì)談?wù)摵阈茄莼臅r候了。我們已經(jīng)對第一代恒星作了一些介紹，但對它們實際的形成過程一帶而過，因為當(dāng)時關(guān)注那些能夠延展到整個宇宙間的效應(yīng)。我們知道它們會在耀眼的閃光中結(jié)束自己短暫的生命，它們的超新星爆炸將重元素撒向四方。 第五章 生命的誕生 大爆炸后92億年到現(xiàn)在大約在46億年前，地球誕生了，此時它處于熔融狀態(tài)。在它的表面還沒冷卻下來的時候，發(fā)生了一件猛烈的事件，月球因之而生。目前被廣泛接受的理論認(rèn)為，這是源起于一次超級大碰撞：一個大小很可能與火星相似的星體和地球的碰撞。兩個星球并合在了一起，四散的碎片殘骸形成了月球。月球的密度比地球低的事實表明，這兩個天體的實際核心并沒有卷入到月球形成的過程中去，而是合并成了地球現(xiàn)在的核心。 第六章 透視未來 現(xiàn)在到大爆炸后187億年追溯過去時，我們有確切的證據(jù)可以遵循：從地球的化石記錄中我們可以一覽這顆行星極早期的歷史；從月球環(huán)形山我們發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)古時期小行星激烈撞擊的證據(jù)；從蟹狀星云我們看到了將近1000年前的那次猛烈的超新星爆發(fā)；而當(dāng)我們凝視遙遠(yuǎn)星系的暗弱星光時，我們看到的是它們在數(shù)百萬年前的樣子。如果我們測量出它們遠(yuǎn)離我們而去的速率，就能建立一幅關(guān)于數(shù)十億年前時的宇宙的可靠圖像，而且通過仔細(xì)研究微波背景輻射，我們可以勾勒出大爆炸后僅僅30萬年時的宇宙圖景。 第七章 宇宙的結(jié)局 大爆炸后187億年向前宇宙的最終命運是什么？現(xiàn)在還很難在一系列可能性中給出選擇，但是答案必定依賴于宇宙中兩個博弈量的相對強度——引力和使宇宙加速的力（稱為“宇宙常數(shù)”）。我們先來看看引力獲勝時宇宙的未來如何。膨脹將趨于停止，然后逆轉(zhuǎn)過 來。我們不會再看到星系遠(yuǎn)離我們、光譜紅移，相反，它們將靠近我們，我們會觀測到藍移的光譜。宇宙的溫度會上升，星系團之間的碰撞也將更加頻繁。 夜空開始變亮，最終整個宇宙將在“大坍縮”（Big Crunch）中走向終結(jié)，就像是大爆炸反過來一樣。 那時會發(fā)生什么？也許宇宙會重新縮成一團，以至坍縮成為下一輪大爆炸的開端，如此反復(fù)以至無窮。我們曾不得不假設(shè)宇宙有一個創(chuàng)生時刻，時間從那時開端，而這種宇宙的大輪回可以讓我們從這個假設(shè)中解脫出來，在某種程度上，這一想法令人欣慰。 評論(0人參與，0條評論) |
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