本文旨在普及宇宙大爆炸最基本的知识,讲讲宇宙大爆炸最有利的几个证据。 1.红移效应 可以从各个星系的光谱中推测出,各个星系都在离我们远去,可以推测,以前他们都是在一起的一个点。 2.宇宙中的元素 宇宙中大部分的物质都由,H,He,Li...Fe组成,(大家可以查看元素周期表),其中H,He占据了最大的比例。要形成一个更重的物质,就必须由轻的物质通过核聚变来转化,,比如He核聚变需要3-6个H,同时会释放中微子,gamma ray和正电子(如下图) Be是由两个He核聚变形成。C是由Be+He形成......核聚变之后释放能量。越重的物质,需要越大的能量来引燃这个核聚变。(Fe开始,核聚变吸收的能量比释放的多,所以之后物质都很稀有,一般为原子中的中子衰变形成)而现在元素%分配正好符合宇宙大爆炸的高温模型。 3.宇宙微波背景辐射(CMB) 宇宙中发现的背景辐射,很可能是宇宙大爆炸时产生的。 现在解释一下红移效应的推导: 1.多普勒效应 多普勒效应由物理学家数学家克里斯琴·约翰·多普勒(Christian Johann Doppler)在1842年首次发表。 波2个波峰之间的距离叫“波长”(左下方的wavelength) 如果那个物体在移动时,已经发出的波并不会跟着物体移动。于是叠加起来起来之后的样子。(右上图) 结果:物体移动方向的波长会变短,而物体离去方向的波长则会变长 2.红移效应 红移效应是多普勒效应中的一个现象 大家都知道,光是波。而光的颜色长是由波长决定的。可见光中,红光波长最长,紫光波长最短。 红移效应的意思就是 每年其他天体传到地球的光波都比之前长,(渐渐接近波长最长的光,红光) 而波长变长说明发光物体在离我们远去。 3.宇宙大爆炸 物理学家乔治·勒梅特首先提出了关于宇宙起源(The Beginning of the Universe)的大爆炸理论(The Big Bang Theory),后来渐渐被证实。和现代物理学体系吻合。 1929年,美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现星系的红移(离地球远去)。 既然天体在离我们远去,那么就说明宇宙在膨胀。反推,百亿年前宇宙中的物质都在一起。是一个“奇点”。 多普勒效应波长计算公式: (o:观察者,s:发出波的物体 没有等于波 ---- fo=观察者观色到的波长,fs=发出波的物体观测到的波长,vo=观察着的速度,vs=发出波的物体的速度,v=波的速度) fo=fs*(1+-vo/v)/(1-+vs/v) 分子:当发出波的物体向观察者移动时就用+;反之,发出波的物体离去时就用-. 分母:当观察者在向出波的物体移动时就用-;反之,观察者离去出波的物体时就用-. (计算结果如上:因为波长和波频成反比例,物体移动方向的波长会变短,而物体离去方向的波长则会变长) |
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