分享

大爆炸——宇宙通史

 黑洞。华金 2015-07-19

大爆炸——宇宙通史》相关资料

  “大爆炸”本来是相当深奥的宇宙论术语,如今已经成为大众媒体上出现频度很高的常见词语。遗憾的是,由于大众媒体的报道大多属于科技新闻性质,对于大爆炸,往往只告诉了读者“宇宙诞生自一次大爆炸”这样一个新奇的“就是这样”的“结论”,而无法通俗解释科学家做出这个令人吃惊的推测的理由。如果仅此而已,那是不可能真正起到“帮助公众了解科学”的作用的,常常还会使公众愈发感到科学神秘莫测,甚至引发一些对科学的误解。比如说,在听说“宇宙诞生自大爆炸”这个“结论”的人群中,据我所知,就有人觉得研究那追溯到不可思议的久远的过去137亿年以前的事,不过是科学家古怪头脑中的“奇妙想象”,是在“画鬼”,是无法检验的事情

第一章 万物肇始 大爆炸后10-43~10-32 秒

世间万物——空间、时间、物质——都是在137亿年前的一个“大爆炸”中诞生的。那时的宇宙是一个无比奇异的地方。那里还没有行星、恒星或星系,有的只是一团基本粒子,充斥其中。此外,整个宇宙还没有一个针孔大,而且难以置信地热。这个宇宙立刻开始膨胀,从这个出人意料的怪异起点,逐渐扩展,直到演化成我们现在看到的样子。 现代科学还不能描述或解释大爆炸之后10-43秒内发生了什么事情。这个时间间隔:10-43秒,被称为普朗克时间,是以德国科学家麦克斯·卡尔·恩斯特·普朗克的名字命名的。普朗克首先引入了这样一个概念:能量不是连续可变的,而是由具有特定能量的“单元”或者“量子”构成。量子理论是现代大部分物理学的基石,它从最小的尺度上处理宇宙问题,而且被列为20世纪理论科学的两个伟大成就之一。另一个是爱因斯坦的广义相对论,处理极大尺度——天文尺度上的物理学。

第二章 于是有了光 大爆炸后30万~7亿年

在暴胀这一灾变时期后的30万年里没有什么大的变化发生。支配宇宙演化的物理环境几乎保持不变。宇宙成为一个变动不那么剧烈的地方。随着温度的降低,质子和中子的速度也减慢了。但就像我们将要看到的那样,物质和辐射依然混合在一起。从我们的观点看,这一时期的宇宙和今天看到的最初的恒星宇宙间的最大差异是,在这极早期阶段,宇宙是完全不透明的。 包括可见光在内的电磁波也可以看成是光子流。光子是一种没有质量的粒子,以每秒30万千米的速度运动。在量子力学(可能是现代科学中经过最好验证的理论)的奇妙世界中,我们不再能够明确地区分“波”和“粒子”,而要接受任何物质都会表现出介于两者之间的“波粒二象性”。就像我们传统上认为是粒子的那些实体——例如电子和质子——一样,光在某些时刻也表现得像一个粒子,叫做“光子”,而在其他时候像一个波。

第三章 演化中的宇宙 大爆炸后7亿~90亿年

在前两章的讲述之后,我们到达了宇宙演化史上出现能够实际看到的分立天体的时间点。甚至在最早的恒星出现之前,物质收缩形成星系的过程就已经开始。哈勃太空望远镜的深空图像揭示出大爆炸后7亿年时的星系景象——它们看上去与在我们附近的天体不同。许多都较小,而且有各式各样奇怪而美妙的形状,有些里面还有大质量黑洞。占主导地位的是神秘的类星体,现在知道这种能量源是非常活跃的星系核,其光度等效于几千个银河系。因为它们如此明亮,所以可以从很远的地方看到,也就是可以追溯到宇宙相当年轻的那些日子。

第四章 恒星与行星 大爆炸后90亿~92亿年

在前面的章节中,我们看到宇宙被第一代恒星所点亮,以及星系的形成。现在,当大爆炸过去90亿年时,宇宙看上去很像我们现在所见到的周围的情况,星系中充满了第二代恒星。现在到了仔细谈论恒星演化的时候了。我们已经对第一代恒星作了一些介绍,但对它们实际的形成过程一带而过,因为当时关注那些能够延展到整个宇宙间的效应。我们知道它们会在耀眼的闪光中结束自己短暂的生命,它们的超新星爆炸将重元素撒向四方。

第五章 生命的诞生 大爆炸后92亿年到现在

大约在46亿年前,地球诞生了,此时它处于熔融状态。在它的表面还没冷却下来的时候,发生了一件猛烈的事件,月球因之而生。目前被广泛接受的理论认为,这是源起于一次超级大碰撞:一个大小很可能与火星相似的星体和地球的碰撞。两个星球并合在了一起,四散的碎片残骸形成了月球。月球的密度比地球低的事实表明,这两个天体的实际核心并没有卷入到月球形成的过程中去,而是合并成了地球现在的核心。

第六章 透视未来 现在到大爆炸后187亿年

追溯过去时,我们有确切的证据可以遵循:从地球的化石记录中我们可以一览这颗行星极早期的历史;从月球环形山我们发现了远古时期小行星激烈撞击的证据;从蟹状星云我们看到了将近1000年前的那次猛烈的超新星爆发;而当我们凝视遥远星系的暗弱星光时,我们看到的是它们在数百万年前的样子。如果我们测量出它们远离我们而去的速率,就能建立一幅关于数十亿年前时的宇宙的可靠图像,而且通过仔细研究微波背景辐射,我们可以勾勒出大爆炸后仅仅30万年时的宇宙图景。

第七章 宇宙的结局 大爆炸后187亿年向前

宇宙的最终命运是什么?现在还很难在一系列可能性中给出选择,但是答案必定依赖于宇宙中两个博弈量的相对强度——引力和使宇宙加速的力(称为“宇宙常数”)。我们先来看看引力获胜时宇宙的未来如何。膨胀将趋于停止,然后逆转过 来。我们不会再看到星系远离我们、光谱红移,相反,它们将靠近我们,我们会观测到蓝移的光谱。宇宙的温度会上升,星系团之间的碰撞也将更加频繁。 夜空开始变亮,最终整个宇宙将在“大坍缩”(Big Crunch)中走向终结,就像是大爆炸反过来一样。 那时会发生什么?也许宇宙会重新缩成一团,以至坍缩成为下一轮大爆炸的开端,如此反复以至无穷。我们曾不得不假设宇宙有一个创生时刻,时间从那时开端,而这种宇宙的大轮回可以让我们从这个假设中解脱出来,在某种程度上,这一想法令人欣慰。

评论(0人参与0条评论)

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多