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宇宙起源于一个原子的放射性裂变,你信吗?宇宙大爆炸的神奇过程

 昵称UZWbF 2019-11-12

美国有一部很著名的喜剧叫《生活大爆炸》,讲述了几位宅男科学家与其美女邻居的爆笑故事。这部多次获奖的喜剧名字来源于“宇宙大爆炸理论”(The Big Bang Theory),这个理论是现代宇宙学中,关于宇宙起源最著名的一个学说。

那么,这个听上去很高深的“宇宙大爆炸理论”的内容是什么?它是谁提出的?提出的依据又是什么呢?这篇文章带您用一分钟走进“宇宙大爆炸”。

宇宙爆炸过程

宇宙的起源是“奇点”,这是一个炽热的、密度无限大的点。因为自身能量太大,大约138亿年前的一天,奇点开始膨胀。

奇点膨胀后,内部物质由密到疏,内部温度由热到冷,这个过程,就称作“宇宙大爆炸”。

让我们用慢镜头仔细看一看整个过程:

镜头一:在最开始,物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。

镜头二:随着宇宙温度的降低,原子、原子核、分子逐步形成,并复合成为通常的气体。

镜头三:由于引力原因,气体相互靠拢,逐渐凝聚成星云。

镜头四:星云进一步演化,形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。

“大爆炸理论”提出者

“大爆炸理论”的提出者是比利时天文学家勒梅特。

勒梅特一开始并不是天文学家,他在比利时鲁汶大学学习的是建筑专业。第一次世界大战爆发后,勒梅特作为土木工程师,在比利时军队担任炮兵军官。

一战后,勒梅特来到美国麻省理工学院学习,在那里他了解了美国天文学家E.P.哈勃的发现和H.沙普利有关宇宙膨胀的研究。

当时的物理学界对于宇宙模型存在两种“相对论”。一种是爱因斯坦的相对论,他认为宇宙是饱和的,同时是静止的,另一种是德西特的相对论,他认为宇宙中没有物质,同时在膨胀。

就在这两种相对论争论不下时,勒梅特综合这两种观点,提出了自己的观点:宇宙起源于一个原子的放射性裂变。宇宙质量是均质不变的,半径是不断膨胀的。

理论的验证与成熟

“大爆炸理论”的验证者是著名天文学家埃德温.哈勃。

根据多普勒效应,当一个物体正在靠近你时,辐射出的波长呈蓝色;当一个物体正在远离你时,辐射出的波长呈红色。

哈勃在用望远镜观测星空时,发现远处的星星都无一例外地闪烁着红光。以此推测,星体都在远离我们。

这证实了勒梅特的理论,宇宙是在膨胀的。似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻,所有星体刚好在同一地方,当时宇宙处于一个密度无限的奇点。

听闻此事后的爱因斯坦亲自来到哈勃的威尔逊天文台观察星体的红移现象。在观测后,他公开承认了自己的错误,并去掉了场方程中的宇宙常数,于是就有了我们今天所熟知的爱因斯坦场方程(Einstein Field Equation)。

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