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一直以來,科學家都在研究宇宙起源的奧秘,現(xiàn)代科學認為,我們的宇宙誕生于138億年前的奇點大爆炸,奇點是一個質量無限大、能量無限大、熱量無限大、密度無限大、體積無限小的點,這個點爆炸以后,我們的宇宙快速的膨脹,經(jīng)過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現(xiàn)在看到的樣子,宇宙中的天體都是在宇宙大爆炸之后形成的,宇宙大爆炸理論是通過星系紅移現(xiàn)象以及宇宙微波背景輻射的提出和發(fā)現(xiàn),以及對原始宇宙元素的研究,得到了大部分科學家的支持和認同,宇宙持續(xù)膨脹是1929年被著名天文學家愛德溫.哈勃發(fā)現(xiàn)的,他通過觀測遠處星系的光譜紅移現(xiàn)象,得出了這些星系正在遠離我們。
宇宙膨脹理論徹底推翻了科學界堅持了幾百年的靜態(tài)宇宙觀,從而為大爆炸宇宙標準模型奠定了最堅實的基石,當年哥白尼提出日心說,打破了宗教對天體運行的魔咒,伽利略制造望遠鏡觀察天體,因此科學史一般把伽利略作為現(xiàn)代科學的鼻祖,由于伽利略那個時代的觀測條件有限,所以當時科學家認為宇宙是靜態(tài)的,靜態(tài)宇宙觀認為,宇宙無邊無際無始無終,從來都是這個樣子,永遠不會改變,從牛頓到卡文迪許,一直到愛因斯坦都沒有人質疑,但是根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論引力場方程,必然得出一個不停變化動態(tài)宇宙的解。當時愛因斯坦為了迎合靜態(tài)宇宙的主流學說,他只得在自己方程里加入了一個宇宙常數(shù),以便方程能夠自圓其說。
這個方程就是從Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv變成了∧gμv+Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv,其中的“∧”就是宇宙常數(shù)。愛因斯坦得知哈勃發(fā)現(xiàn)星系紅移的消息,立即趕到哈勃所在的威爾遜天文臺進行驗證,并馬上承認了自己引力場公式的錯誤,拿掉了那個“宇宙常數(shù)”,恢復了動態(tài)宇宙的結論。在1848年的時候,發(fā)現(xiàn)光的多普勒位移科學家提供了確定天體相對地球運動速度的工具,這種方式要求具有探測和測量合適的光譜吸收線的能力,在1912年的時候,羅威爾天文臺科學家維斯托.斯里弗獲得了第一批漩渦星云和之后被識別為其它星系的光譜,斯里弗發(fā)現(xiàn),大部分漩渦星云光譜的譜線向長波方向位移,它們的紅移意味著正在遠離我們。
在1929年,哈勃發(fā)表了里程碑式的論文,描述了他發(fā)現(xiàn)的初步結果,哈勃發(fā)現(xiàn),星系的紅移隨著距離的增加而顯著增加,所有的星系看上去都遠離我們,越遠的速度越快,這一觀測結果暗示了可觀測宇宙的體積正在膨脹,這就是哈勃定律,這個定律指出,星系的移動速度和它們到地球的距離成正比,這一發(fā)現(xiàn)表面宇宙在膨脹,而不是靜止不變的。這個理論證明了我們的宇宙起源于大爆炸,除了宇宙膨脹的理論之外,在1948年的時候,伽莫夫建立了熱大爆炸觀念,認為那次爆炸將無盡的能力和物質釋放到宇宙空間中,并且認為現(xiàn)在宇宙中還留著當時爆炸過后的輻射。
科學家將其稱為是宇宙微波背景輻射,這個發(fā)現(xiàn)更近一步證實了宇宙大爆炸的真實性,在20世紀60年代的時候,這一神秘的輻射被天文學家觀測到,卻被彭齊亞斯和威爾遜兩個裝有電話天線的偶然間發(fā)現(xiàn),宇宙微波背景輻射是一種類似于熱輻射的微弱輻射,來自宇宙起源時的能力釋放,這個輻射幾乎均勻的填滿了整個宇宙,并被認為是宇宙誕生后較早的輻射,它的存在和大爆炸理論的預測內(nèi)容基本一致,這更加堅定了大爆炸理論的真實性,除此原始宇宙的元素相對豐度也是重要的證據(jù),早期的宇宙充滿了高能粒子和輻射,處于高溫高能的環(huán)境中,隨著宇宙的膨脹降溫,這些原始的粒子進行碰撞和融合,形成了更重的元素。
在宇宙大爆炸后不久,溫度和密度逐漸降低,在大約3分鐘的時間內(nèi),原始宇宙中的核反應開始形成了豐富的氫元素,根據(jù)大爆炸理論,原始宇宙中相對豐富最高的是氫元素,約占總質量的百分之75,其次是氦元素,約占總質量的百分之25,科學家通過從宇宙學模型中推測出的元素豐度,和早期天體中的元素豐富進行對比,發(fā)現(xiàn)宇宙中元素豐度是和大爆炸理論完美吻合的,氫元素和氦元素的年齡幾乎和宇宙同齡,而這兩個元素就是在宇宙大爆炸的時候形成的,科學家認為,在宇宙大爆炸早期,溫度非常高,宇宙中主要是高能電磁波,它們之間會相互碰撞和湮滅,然后產(chǎn)生正反粒子,每10億對正反粒子還會發(fā)生湮滅,留下一個正物質粒子,在這之后,宇宙中留下了大量的質子,中子和電子。通過元素占比,科學家認為宇宙起源于大爆炸。
雖然宇宙大爆炸已經(jīng)成為了宇宙起源最重要的理論,但是大爆炸還是存在一些科學家無法解釋的現(xiàn)象,比如說奇點是如何形成的?按照現(xiàn)代科學的解釋,奇點是一個質量無限大、能量無限大、熱量無限大、密度無限大、體積無限小的點,但是在我們現(xiàn)有的物理學當中,根本不存在無限大或者無限小的物質,所以科學家到現(xiàn)在也無法解釋奇點到底是什么,而且最近一篇發(fā)表在《物理與天文學雜志》上的論文,更是令很多人開始懷疑宇宙大爆炸的真實性,這篇由埃里克.勒鈉寫的《大爆炸從未發(fā)生:一個結論性的論點》,正式挑戰(zhàn)了我們此前所接受的關于宇宙起源的解釋,而且韋伯望遠鏡最新的觀測結果似乎從側面偏向于勒鈉的觀點。
韋伯望遠鏡在2021年12月25日發(fā)射,經(jīng)過6個月的飛行和部署,在2022年6月25日正式開始科學觀測,在過去的一年里,韋伯望遠鏡已經(jīng)向人類傳回了很多令人驚嘆的圖像和數(shù)據(jù),展示了宇宙中一些從未見過或者難以理解的現(xiàn)象,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(英文縮寫:JWST),是以美國國家航天局第二任局長詹姆斯·韋伯(James Webb)的名字來命名,它被認為是哈勃最佳的繼任者。不僅如此,它無論是在成像能力上,還是在觀測位置的選取上,都是碾壓哈勃的存在,科學家們相信,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡會帶給我們更多宇宙早期的信息。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡項目是從1996年開始籌備的,原本計劃打算在2007年發(fā)射升空,進行觀測任務,預算5億美金。
只是沒人想到的是,這個項目成為天文學界的“鴿王”,2005年重新設計,后來又10多次推遲,這次終于發(fā)射成功了,總共造價超100億美金(約合人民幣636億),詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是位于第二拉格朗日點上,重力相對穩(wěn)定,因此相對于地球、月球、太陽的位置是不變的,不需要頻繁地修整位置。而且在這個位置不會受到地球軌道附近塵埃的影響,能夠得到良好的數(shù)據(jù)結果,對于人類來說,韋伯望遠鏡升空之后的主要任務有四個:1、觀測宇宙大爆炸之后,宇宙中形成的第一批恒星和星系的信號,2、研究星系的起源和演化,3、研究恒星和行星系統(tǒng)的起源,4、研究行星系統(tǒng)和生命起源。
近日,韋伯望遠鏡觀測到一些遙遠的初代星系,這些初代星系的數(shù)量即豐富又成熟,和大爆炸理論預測的宇宙初期的星系情況明顯不同,初代星系就是最早的星系,它們誕生于大爆炸之后的幾億年內(nèi),現(xiàn)在我們知道,宇宙大爆炸之后,物質開始聚集形成星系,但是由于剛開始的時候,物質非常稀疏,星系的形成進程相對較慢,所以在我們通常的科學觀點中,初代星系的數(shù)量應該相對較少,還沒有經(jīng)歷太多的星際物質積累,所以 它們的進化程度應該比較低,而且它們并不如后續(xù)星系那樣發(fā)展成熟。通過韋伯望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)得出,在宇宙早期的某個時刻,初代星系已經(jīng)形成了大量的恒星,并且他們之間也發(fā)生了相互作用和融合。
而且科學家利用韋伯望遠鏡在宇宙中看到了一個編號為GHz2的星系,其直徑估計只有600光年,但是它的光走了長達134億光年,可以計算出它的表面亮度是宇宙中最亮星系的600倍,密度是現(xiàn)在星系的數(shù)萬倍,而且根據(jù)觀測的數(shù)據(jù),遙遠星系中的星系似乎也不是各種各樣的形狀,并且也沒有發(fā)生大量的碰撞,大部分星系似乎都有平滑的星系盤和明顯的螺旋結構,難道說我們的宇宙并不是起源于大爆炸?不過現(xiàn)在科學家還不能夠確定,目前人類科學正處于一個重要的轉折點,大爆炸是否真的發(fā)生過?依然是一個無法解決的謎題。
曾經(jīng)著名的天體物理學家羅杰.彭羅斯在出版的一本書中,提出了一個猜測:宇宙并不是由大爆炸產(chǎn)生的,而是在不斷循環(huán)中誕生的,彭羅斯提出了共形循環(huán)宇宙學,簡稱CCC。這是廣義相對論框架下的一個宇宙學模型。在這個模型中,宇宙經(jīng)歷了無限的循環(huán),按照這個觀點,黑洞最終會吞噬宇宙中一切的物質,所有有質量的粒子都會消亡,包括那些與所有其他粒子分離的太遠而無法與它們一切湮滅的粒子,而吞噬宇宙中的一切物質后,留下的就只有能量,這些能量會觸發(fā)下一次大爆炸進而開啟一個新的宇宙,這意味著宇宙的起源并不像我們之前認為的那樣,而是一個不斷大爆炸、消亡、繼續(xù)大爆炸、誕生的循環(huán)過程。
曾經(jīng)加拿大的科學家為了證明宇宙并不是誕生于大爆炸,他提出了一個設想,如果將時間一直延續(xù)下去,那么宇宙就不可能被追溯到一個奇點,而是會被無限延長下去,雖然這個說法缺少一定的說服力,未來隨著人類科技的發(fā)展,說不定人類能夠解開宇宙誕生的奧秘,不少科學家認為,宇宙起源的奧秘可能和生命起源的奧秘類似,如果我們能夠解開宇宙起源的奧秘,那么我們也能夠解開生命起源的奧秘,但是由于宇宙起源和生命起源距離我們太過于遙遠了,所以目前科學家還無法解開這些奧秘。
不過小編認為,人類是地球上最有智慧的生命,從人類誕生以后就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,經(jīng)過幾千年的科技發(fā)展,人類能夠走出地球探索宇宙,說明人類科技發(fā)展的速度已經(jīng)是很快了,但是面對浩瀚的宇宙,人類的力量還是顯得非常渺小,所以小編認為,人類還需要繼續(xù)努力下去才行,小編希望人類能夠早日實現(xiàn)自己的夢想,能夠解開宇宙誕生的奧秘,對此,大家有什么想說的嗎? |
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