|
多年来，我们一直认为宇宙的起源来自一次巨大的爆炸，也被称为“大爆炸理论”。这个理论通过星系红移现象以及宇宙微波背景辐射的提出和发现，以及对原始宇宙元素的研究，得到了大部分科学家的支持和认同。 然而，最近一篇发表在《物理与天文学杂志》上的论文，却令人开始质疑大爆炸的存在与真实性。这篇由埃里克·勒纳撰写的《大爆炸从未发生：一个结论性的论点》文章，正式挑战了我们此前所接受的关于宇宙起源的解释。 更令人惊讶的是，韦伯望远镜最新的观测结果似乎从侧面偏向于勒纳的论点，这使得宇宙的起源变得更加扑朔迷离。  普遍认同的宇宙大爆炸观点是怎么来的？“宇宙大爆炸理论”是1927年勒梅特提出的，虽然当时的人们并不赞同，但是随着对宇宙的不断了解和观测，人们之后也认同了这个观点。 1929年，埃德温·哈勃发现一些星系正在离我们越来越远，也被称为星系红移现象。而且星系离我们越远，红移现象就越明显，这也说明了宇宙确实正在膨胀，星系不仅仅是相对于我们运动，而是整个宇宙在膨胀。 在1948年伽莫夫建立了“热大爆炸”观念，认为那次爆炸将无尽的能量和物质释放到宇宙 空间之中，并且认为现在宇宙中还存留着当时爆炸过后的辐射。  红移相当于远离我们 被称为“宇宙微波背景辐射”的发现更进一步证实了宇宙大爆炸的真实性。在20世纪60年代，这一神秘的辐射没被天文学家观测到，却被彭齐亚斯和威尔逊两个装电话天线的偶然间发现了 宇宙微波背景辐射是一种类似于热辐射的微弱辐射，来自宇宙起源时的能量释放。这个辐射几乎均匀地填满了整个宇宙，并被认为是宇宙诞生后较早的辐射。它的存在与大爆炸理论的预测的内容基本一致，这更加强了大爆炸理论的真实性。 并非仅有星系红移和宇宙微波背景辐射支持着宇宙大爆炸理论，原始宇宙的元素相对丰度也是重要的证据。  背景辐射的概述图 早期宇宙充满了高能粒子和辐射，处于高温高能的环境中。随着宇宙的膨胀降温，这些原始的粒子进行碰撞与融合，形成了更重的元素。在宇宙大爆炸后不久，温度和密度逐渐降低，在约3分钟的时间内，原始宇宙中的核反应开始形成了丰富的氢元素。 具体来说，根据大爆炸理论，原始宇宙中相对丰度最高的是氢元素，约占总质量的约75%。其次是氦元素，约占总质量的约25%。 通过观测和实验测定，科学家发现了与大爆炸理论预测相符合的元素丰度。所以这个看似无懈可击的理论已被广泛接受，被大众视为解释宇宙起源的唯一真理。  宇宙大爆炸前期概述图 大胆质疑！爆炸从未发生过？但在1991年，埃里克·勒纳写了一本《大爆炸从未发生》的书，对宇宙大爆炸理论进行了根本性的质疑。他提出了一个令人震惊的概念：大爆炸从未发生过！ 特别是最近一篇由勒纳在《物理与天文学杂志》上发表的论文《大爆炸从未发生：一个结论性的论点》试图打破这个看似坚不可摧的研究领域，这也是首次在有声望的杂志上发表一篇质疑宇宙大爆炸理论的文章，引起了科学界和大众的广泛关注。 其实在1930年，查德·托尔曼也提出了一种方法来判断宇宙是静止的还是正在膨胀。他的方法是比较星系的亮度和它们的红移程度，通过比较星系的视亮度和视直径，从而计算出星系的表面亮度。  也引起其他天文学家对大爆炸理论质疑 通常情况下，星系越大，亮度越高，更遥远的星系看起来更暗淡，但它们的表观尺寸也更小，因此表面亮度仍然相同。所以我们预测所有星系的表面亮度应该差不多。但是多少年来，主流的物理学家从未使用过托尔曼的方法来验证他们的假设是否准确。 在2014年，勒纳和他的团队通过使用托尔曼的方法测试，对超过1000个远近的星系进行了测量，他们关注的是这些星系的表面亮度（即单位面积上的亮度）。 令人惊奇的是，无论这些星系距离我们远还是近，他们的表面亮度都保持一致，没有变化。这个发现非常重要，因为它说明了星系并没有在分离，也就是说宇宙可能并不是在膨胀。  亮度与尺寸的比值称为表面亮度，并不等于实际亮度 有人通过上述发现提出了一种名为静态宇宙论的理论，他们认即光会随着时间的流逝失去能量，这种理论也被称为“疲劳光假说”。如果宇宙是静态的，光是疲惫的，那么托尔曼检验准确地预测了我们观察到的东西，因此没有发生大爆炸。 如果大爆炸没有发生，科学界将面临天翻地覆的变化。首先，我们不再需要相信宇宙的能量和物质是突然从无到有出现的。相反，我们可以认为宇宙是永恒存在的，而不是只有138亿年的历史，这个观点得到了很多宗教团体的支持。 另外，我们也可以不再相信宇宙由“暗物质”和“暗能量”组成，因为这些概念只是为了解释宇宙中我们无法理解的东西而提出来的。如果没有大爆炸，我们可能会发现更多与宇宙起源和组成相关的证据，这将有助于改变我们对宇宙的认识。  宇宙大爆炸若不存在将改写我们的认知 但是这个理论遭到了支持大爆炸理论的人的反对，而这个“疲劳光假说”是错误的，因为在一个静态宇宙中，大爆炸是不存在的，所以也不会产生任何热量的，但宇宙微波背景辐射却是实际存在的。 实际观测结果表明，目前唯一几乎符合所有观测证据的模型就是大爆炸理论，因此勒纳的理论在早期就被推翻了。所以说目前来看，宇宙大爆炸的理论还是成立的。  宇宙大爆炸目前还没有被推翻 韦伯观测宇宙，结果显示大爆炸似乎没有发生？但韦伯望远镜确实看到了一些现在无法解释的事，最近韦伯望远镜在宇宙的最深处发现的初代星系，似乎与我们此前的预期截然不同。那么韦伯望远镜到底是什么，它又拍到了什么令人震惊的现象呢？我们接着往下看。 詹姆斯·韦伯空间望远镜（简称JWST），是目前世界上最大、最先进的太空望远镜，它的发射计划于2021年12月，被送入位于地球轨道上约148万公里的位置，那里完全没有大气层的干扰，从而能够捕捉到宇宙中一些最神秘又迷人的景象。 上个世纪90年代初。当时，NASA启动了一项新的太空望远镜计划，目的是取代哈勃太空望远镜。虽然哈勃太空望远镜在过去的几十年里为我们提供了许多令人惊叹的图像，但它开始出现一些技术问题，并且观测的频段有限。于是，科学家们意识到，我们需要一架更强大和多功能的望远镜，韦伯空间望远镜就应运而生了。  图为韦伯望远镜 韦伯望远镜是一座移动的天文观测台，它拥有一架6.5米直径的主镜，面积是是哈勃太空望远镜的5倍大。这意味着韦布望远镜将能够收集到更多且更清晰的光线，因此能够观察到更远、更古老的天体。 它的科学仪器也非常精密，包括红外摄谱仪、近红外相机和中红外摄谱仪等。这些仪器的结合使得韦伯可以观测到可见光和红外线的广泛频段，它们将帮助我们更深入地了解宇宙的本质。 韦伯望远镜有着极高的分辨率和灵敏度，它可以透过宇宙星云和尘雾看到一些最远的星系，甚至是宇宙大爆炸之后形成的很早期的恒星。所以它的科学目标是观测宇宙恒星和行星的形成过程，为研究宜居行星和生命的可能性提供更多线索等等。  韦伯望远镜是目前最强大的观测工具 近日，韦伯望远镜观测一些遥远的初代星系，这些初代星系的数量既丰富又成熟，与大爆炸理论预测的宇宙初期的星系情况显著不同。 初代星系，顾名思义，就是最早的星系，它们诞生于宇宙大爆炸之后的几亿年内。我们知道，宇宙大爆炸后，物质开始聚集形成星系，但由于刚开始的时候，物质非常稀疏，星系的形成进程相对较慢。 所以在我们通常的科学观念中，初代星系的数量应该相对较少，还未经历过太多的星际物质积累，所以它们的进化程度应该比较低。而且它们并不如后续星系那样发展成熟。 然而，韦伯望远镜的观测告诉这些初代星系非但数量众多，而且它们的演化过程非常完善和成熟，初代星系的成熟程度也给科学家带来了很大的意外。  初代星系概述图 这意味着，在宇宙早期的某个时刻，初代星系已经形成了大量的恒星，并且它们之间也发生了相互作用和融合。 这就好像是宇宙的版图在那个时候就已经基本确定，而后续的星系只是在这个基础上进行了进一步的演化。它告诉我们，虽然大爆炸模型没有错，但我们对它的一些假设可能是错的。 韦伯望远镜的观测结果告诉我们宇宙的发展充满了无限的可能性。因此，无论是历史还是科学，都充满了的奇迹和惊喜。只要我们保持着好奇心和探索精神，就能不断提高我们对世界的理解和认识。 如今，我们正处于一个重要的转折点。大爆炸是否真的发生过，依然是一个悬而未决的问题。科学家们将继续努力，通过更深入的观测和研究，寻找更多的证据来解开这个宇宙之谜。 无论结果如何，这些探索都将带领我们更深入地了解宇宙的奥秘 宇宙需要我们进一步的探索 参考资料： 1. 费雷拉、莱昂纳多等“恐慌!在圆盘上：在SMACS 3场中与JWST一起对z>0723处的星系结构进行首次静止帧光学观测。arXiv预印本arXiv：2207.09428（2022） |
|
|
