如果你躺在露臺上，盯著美麗的夜空，想知道這個美麗的宇宙是如何開始的，那么你就接著往下看吧。 亞里士多德所說的“第一個原因”是， 最早的解釋是萬能的上帝從虛無中創(chuàng)造出全部的宇宙的。當然，大多數(shù)人不相信這一點吧？

幸運的是，還有另一個故事，一個更科學，更有說服力的故事：大爆炸理論。

雖然宇宙學家和物理學家已經(jīng)寫了很多關于這個現(xiàn)象的書，但是用不到一千字來解釋這個現(xiàn)象可能是一項艱巨的任務，所以我將通過回答一系列常見的問題來解決這個問題。

什么是大爆炸理論?

大爆炸理論是對宇宙起源的主要解釋。無論這聽起來多么荒謬，您將會發(fā)現(xiàn)，它之所以被廣泛接受，是因為它最能符合我們觀測到的數(shù)據(jù)。它受到了其他一些理論的質(zhì)疑，但作為宇宙學中最被廣泛接受的觀點，它占據(jù)了上風。

比利時羅馬天主教牧師喬治斯·勒梅特爾(Georges Lemaitre)在1924年首次提出了這一想法，當時天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)發(fā)現(xiàn)，星系之間正在相互遠離，這意味著宇宙在不斷膨脹，這與愛因斯坦關于宇宙是靜止的看法相反。

圖解：宇宙從一個點向外膨脹

回顧整個場景，喬治斯意識到，在某個特定的時間，宇宙比現(xiàn)在小得多，由于它隨后的膨脹我門可以推測它在爆炸之前是一個點。大約是140億年前，那時，宇宙中所有的質(zhì)量都集中在這一點。

我們怎么知道大爆炸發(fā)生了?

首先要介紹一下CMBR（宇宙微波背景輻射）

宇宙微波背景輻射是一種幾乎均勻的電磁波背景，可以在宇宙中看到。它來自大爆炸留下的余熱，描繪了整個宇宙。它也是我們能看到的最古老的光。然而，我們的肉眼是看不見它們的，因為光已經(jīng)傳播了數(shù)十億年，這拉長了它的波長，或者說將其從紅外可見光“紅移”到了微波波段。

圖解：左：電磁波譜。 右：CMBR，一直存在于我們之上，但肉眼看不見。

它的發(fā)現(xiàn)是確定宇宙的形狀或“幾何形狀”而進行的實驗的一部分，由威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)測量，這是一種測量微波輻射的太空望遠鏡。

圖解：WMAP在行動中，在空間的各個方向上測量微波，不受地球表面任何環(huán)境的干擾。

CMBR為我們提供了一幅早期宇宙大約是宇宙誕生后近10萬年的圖片。最初，由于過多的熱量，宇宙處于等離子體狀態(tài)，充滿電離氣體，散射光子，使其不透明。這種情況一直持續(xù)到它冷卻下來，這使得電子聚集在一起形成基本元素。因此，這幅圖由或多或少密集的“點”組成。

圖解：由WMAP精心制作的CMBR。

CMBR告訴我們星系形成的方式和原因。

研究CMBR告訴我們宇宙大爆炸是什么

讓我們通過問幾個問題來研究CMBR:

那些斑點是什么?

這些紅點是由于重力聚集的微小塊狀物質(zhì)，因此代表著較低的能量，因為它們也吸收了光線，從而吸收了一些能量。另一方面，藍點是相對密度較小的部分，代表更高的能量，因為它們質(zhì)量太小，所以光能通過它們。

圖解：微小的斑點表明CMBR圖譜的小規(guī)模溫度微小變化。

它們代表了最微小的溫度變化。溫度的變化直接導致了恒星和星系的形成，從而產(chǎn)生了生命。

考慮到這一點，這些塊狀物質(zhì)是如何從無到有形成的呢?

量子漲落!量子力學在微觀的尺度上決定了基本粒子的動力學，并告訴我們，與普遍的看法相反，真空并非“空的”，而是以一種被稱為量子漲落的形式存在著一定量勢能。

這些是虛擬的粒子 - 反粒子對，就像一對肥皂泡，從無到有形成，然后彼此湮滅，變成虛無。

等等，什么？

是的，無論聽起來多么奇怪，他在數(shù)學上是可能的，并得到海森堡的不確定性原則的支持。

繼續(xù)往下，還有更多。

此外，為什么圖譜如此同質(zhì)?

更奇怪的是，這幅圖譜在大尺度上都具有同質(zhì)性。換句話說，考慮到圖譜所包含的巨大區(qū)域，這些塊狀物質(zhì)是如何如此迅速地將它們的溫度分布到所有其他塊狀物質(zhì)中？甚至是分布到宇宙角落里的塊狀物質(zhì)。甚至比光速還快嗎?

宇宙的同質(zhì)性曾困擾了宇宙學家一段時間，直到艾倫·古斯提出宇宙在突然出現(xiàn)后迅速膨脹，比光速還快。他把這種擴張稱為“暴漲”。

是的。告訴你還有更多。

暴漲

高速膨脹發(fā)生在10^-36秒后，并在10^-32秒結束。膨脹了10^30倍。暴漲擴張空間的速度比光速還快!

圖解：該圖顯示了暴漲及其持續(xù)時間引起的擴張的規(guī)模。

這段時間足夠讓這些塊狀物經(jīng)歷散發(fā)熱量的過程，達到一個均勻的溫度，就像你辦公桌上的一杯咖啡。膨脹模型認為，在建立了均勻溫度后，微小區(qū)域被拉伸到更大的區(qū)域，也就是我們現(xiàn)在所觀察到的區(qū)域。

因此，宇宙能夠保持它的均勻性，并給我們CMBR描繪的圖像。相變提供了某種排斥力，這種排斥力超越了重力對于物體的引力而分離了它們，無論它們的質(zhì)量如何。

但是沒有什么能比光速更快，對吧?

這里有個漏洞;沒有什么比光速在太空中傳播得更快的了。該定律不考慮空間本身，因為空間也會膨脹，從而在不違反狹義相對論的情況下將兩個物體分開。

造成膨脹的原因尚不清楚，所提出的理論范圍超出了本文的討論范圍。盡管如此，一個流行的理論是宇宙經(jīng)歷了一個相變，將其隨機性轉化為有序性，在這個過程中釋放了大量的能量，就像冰箱通過向周圍環(huán)境釋放熱量來讓水結冰一樣。

這是通過對空間做功和指數(shù)膨脹來利用這種能量。因此，爆炸本身就是暴漲。

著名的宇宙學家斯蒂芬·霍金和勞倫斯·克勞斯一直主張這種觀點，即小氣泡隨機地出現(xiàn)和消失，然后通過膨脹到我們周圍無法理解的宇宙中。

把這些點連起來，整個現(xiàn)象可以用這個例子來概括:

圖解：根據(jù)大爆炸理論總結宇宙誕生和演化的圖解。

就像一個惱人但又充滿好奇心的5歲小孩，你可以直接跳到開頭問，為什么有東西而不是什么都沒有?事實上……

什么是虛無?

這個問題，無論聽起來多么形而上學，都是一個科學問題。然而，這個問題太復雜了，目前還無法回答。量子漲落允許粒子隨機地進入和離開虛無，但只有在真空的前提下。

但是，這個真空是從哪里來的呢?(這是最后一個，我保證)

雖然思考什么是虛無讓我們感到困惑，但至少就目前，這個令人困惑的問題的答案是……我們根本就不知道。我們能說的是，顯然，有一些東西并不是虛無的，因為正如勞倫斯·克勞斯所說，“虛無簡單來說就是……不穩(wěn)定的”。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. sciabc- LIYAN潔

如有相關內(nèi)容侵權，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除

轉載還請取得授權，并注意保持完整性和注明出處