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雨山诗画

amen1523的博客

 
 
 

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转帖:纯来于异想的<宇宙大爆炸模型>  

2016-02-11 19:46:00|  分类: 不可思议 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,科学家们才确信,目前的宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。
“大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。 
我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实:
(1)大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
(2)观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。
(3)在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。
(4)根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言,今天的宇宙已经很冷,只有绝对温度几度。1965年,果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度约为3K。

宇宙有始有终 ,我后面会带来前宇宙实物,也会带来平行宇宙的一些实物。
宇宙的“嫡”(无序程度)与日俱增。例如,机械手表的发条总是越来越松;你可以把它上紧,但这就要消耗一点能量;这些能量来自于你吃掉的一块面包;麦子在生长的过程中需要吸收阳光的能量;太阳为了提供这些能量,需要消耗它的氢来进行核反应。总之宇宙中每个局部的嫡减少,都须以其它地方的嫡增加为代价。
  在一个封闭的系统里,嫡总是增大的,一直大到不能再大的程度。这时,系统内部达到一种完全均匀的热动平衡状态,不会再发生任何变化,除非外界对系统提供新的能量。对宇宙来说,是不存在“外界”的,因此宇宙一旦到达热动平衡状态,就完全死亡,万劫不复。这种情景称为“热寂”。
  宇宙正在缓慢地、但坚定不移地走向这无法抗拒的命运,几代智者为此怀疑人类的存在是否有意义。暂且撇开这种沮丧的情绪,作一个简单的推理,我们就可以发现,宇宙不可能有无限的过去。很简单,如果宇宙无限老,那它早就已经死了。以有限速率演变的东西,是不可能永远维持下去的。换句话说,宇宙必然是在某个有限的时间之前诞生的。
大爆炸:有推论有根据
  第二定律明示了宇宙有起始,但这个重要推论竟然被19世纪的科学家忽略了,它只是在后来成为大爆炸模型的佐证。该模型的提出,是基于20世纪初的天文观测。
  20年代,天文学家埃德温·哈勃注意到,不同距离的星系发出的光,颜色上稍稍有些差别。远星系的光要比近星系红一些,即波长要长一些,这种现象被称为“哈勃红移”。它说明,各星系正以很高的速度彼此飞离。一列火车快速驶远时,它的汽笛声听来会沉闷很多,因为声波相对于我们的频率变低、波长变长了,这就是多普勒效应。把声波换成光,产生的效果就是红移。哈勃对众多星系的光谱进行研究后确认,红移是一种普遍现象,这表明宇宙正在膨胀。  这一发现,奠定了现代宇宙学的基础。
  如果宇宙正在膨胀,那它过去必定比较小。如果能把宇宙史这部影片倒过来放,我们势必会发现,在过去的某个时刻,所有的星辰都是聚合在一起的。这个时间大概是100多亿年前,要准确推断它比较困难。
  另外,宇宙膨胀的速度会随时间发生变化,这与引力有关。万有引力作用于字宙中一切物质与能量之间,起到刹车的作用,阻止星系往外跑,从而使膨胀速度越来越慢。在诞生初期,宇宙从高密度状态迅速膨胀,随着时间的推移,体积越来越大,膨胀速度越来越小。将这个过程向回追溯到宇宙创生的那一刻,可以发现当时宇宙体积为零,而膨胀速度为无限大。这就是大爆炸。
  大爆炸是空间、时间、物质与能量的起源。这些概念都不能外推到大爆炸之前。大爆炸之前发生了什么、是什么引起了大爆炸,这些问题在逻辑上就是没有意义的。那以前所有的,只是“无”。
  以上所述仅是旁证,似不足以令大多数人信服。如果150亿年前发生了一场大爆炸,如此惊天动地的力量是否在今天的宇宙结构上留下了某种印迹?于是,有一阵子,科研人员热衷于寻找宇宙创生的遗迹,劲头赛过当年的宗教考古学家寻找伊甸园。亚当和夏娃的文物是一样也没发现,原初宇宙最重要的遗迹倒真给找出来了,这就是微波背景辐射。
  按照大爆炸理论,最初的几分钟里,宇宙是一个炽热的火球,到处充满温度高达几十亿度的光辐射。由于此时的宇宙处于热动平衡中,这种辐射具有独特的光谱特征,称为“黑体谱”。1965年,贝尔电话公司的两位物理学家彭齐亚斯和威尔逊偶然发现,宇宙确实浸润在一种热辐射之中。这种辐射以相同的强度从空间各个方向射向地球,其温度约为3K,谱线具有完美的黑体谱特征。微波背景辐射的发现,是对大爆炸模型最有力的支持。
  知道了今天宇宙背景辐射的温度,就很容易推算出,宇宙诞生后约1秒钟各处的温度约为100亿度。在如此高温下,不仅我们熟悉的物质无法存在,连原子核也会被撕得粉碎。宇宙只能是一锅由质子、中子和电子等构成的基本粒子汤。
  随着这锅汤变冷,核反应发生了。中子和质子很容易聚合在一起,产生由两个质子、两个中子组成的氦核。计算表明,氦核形成的过程持续了大约3分钟,形成的氦约占宇宙物质总质量的四分之一。这个过程用完了所有的中子,余下的质子就成了氢原子核。
  因此,大爆炸模型预言宇宙应当由大约25%的氦和75%的氢组成,这与天文测量结果极为符合。最初三分钟里形成的氢与氦,构成了宇宙中99%以上的物质。形成行星和生命的丰富多彩的重元素,只占宇宙总质量的不到l%,它们大部分是在恒星内部形成的。
  根据推断,宇宙的形成距今约100~200亿年。  
生命:既永恒又无恒
  天文观测表明,各种天体的年龄均小于200亿年,这与大爆炸理论契合得非常好。我们的地球大概是50亿年前形成的,人类出现的时间更短得不值一提。宇宙现在还算得上年轻,担忧末日的来临,对单个人来说是十分无聊的事。然而,为全人类的命运想一想这个问题,还是有必要的。
  按照大爆炸模型,宇宙在诞生后不断膨胀,与此同时,物质间的万有引力对膨胀过程进行牵制。如果宇宙的总质量大于某一特定数值,那么总有一天宇宙将在自身引力的作用下收缩,造成与大爆炸相反的“大坍塌”。如果宇宙总质量小于这一数值,则引力不足以阻止膨胀,宇宙就将永远膨胀下去。
  在非常遥远的将来,比如1亿亿亿年以后,所有的恒星都燃烧完毕,茫茫黑暗中,潜伏着一些黑洞、中子星等天体。宇宙的尺度已经膨胀到如今的1亿亿倍,而且还在扩张下去。在这个系统里,引力虽不足以使膨胀停止,但会不露声色地消耗着系统的能量,使宇宙缓慢地走向衰亡。黑洞在霍金效应的作用下释放出微弱的辐射,最终全都以热和光的形式蒸发掉。足够长的时间之后,连质子这样稳定的基本粒子也衰变、消亡了,宇宙最终变成一锅稀得难以置信的汤,其中有光子、中微子,越来越少的电子和正电子。所有这些粒子都在缓慢地运动,彼此越来越远,不会再有任何基本物理过程出现。
  这是寒冷、黑暗、荒凉而又空虚的宇宙,它已经走完了自己的历程,面对的是永恒的生命,抑或永恒的死亡。这种情景,差不多就是“热寂”了。
  如果引力足够强大,宇宙终有一天开始收缩,又将如何呢?在大尺度上,收缩过程与大爆炸后的膨胀是对称的,像一场倒放的电影。收缩的过程起初很缓慢,随后越来越快。在转折点过后,宇宙的体积开始缩小,背景辐射温度上升。漆黑寒冷的宇宙变成一个越来越热的熔炉,生命无处可逃,全都被煮熟烤焦。最后,行星、恒星也毁灭了,分布在如今浩瀚空间中的物质被挤进一个很小的体积内,最后三分钟来临了。
  温度变得如此之高,连原子核也被撕毁,宇宙又成了一锅基本粒子汤。然而这种状态也只能生存几秒钟的时间。随后,质子和中子也无法区分,挤成一堆由夸克构成的等离子体。在最后的时刻,引力成为占绝对优势的作用力,它毫不留情地把物质和空间碾得粉碎。在这场与大爆炸的“暴胀”相对的“暴缩”中,所有的物质都因挤压不复存在,一切有形的东西,包括空间和时间本身,都被消灭。
这就是目前宇宙的末日。我暂时抛开平行宇宙不提,那么它是目前宇宙的一切事物的末日。大爆炸中诞生的宇宙,此刻也归死亡。那么,宇宙的下一个重生如何到来??我在本科普贴里会展开科学论证!
原文地址http://tieba.baidu.com/p/2765005939?pn=7
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