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宇宙怎么产生的?

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宇宙怎么产生的?


        

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  • 2007-01-19 18:48:38
      
    大爆炸!
    根据大爆炸理论,宇宙是由一个致密致热的奇点膨胀到现在的状态的。大爆炸理论(Big Bang)是宇宙物理学关于宇宙起源的理论。根据大爆炸理论,宇宙是在大约140亿年前由一个密度极大且温度极高的状态演变而来的。本理论产生于观测到的哈勃定律下星系远离的速度,同时根据广义相对论的弗里德曼模型,宇宙空间可能膨胀。
      延伸(数学上同插值相反)到过去,这些观测结果显示宇宙是从一个起始状态膨胀而来。在这个起始状态中,宇宙的物质和能量的温度和密度极高。至于在此之前发生了什么,广义相对论认为有一个引力奇点,但物理学家对此意见并不统一。 大爆炸一词在狭义上是指宇宙形成最初一段时间所经历的剧烈变化,这段时间通过计算大概在距今137亿(1。
      37 × 1010)年前;但在广义上指当今流行的揭示宇宙起源和膨胀的理论。这一理论的直接推论是我们今天所处的宇宙同昨天或者明天的宇宙不同。根据这一理论,乔治·盖莫夫在1948年预测了宇宙微波背景辐射的存在。1960年代,这一辐射被探测到,有力地支持了大爆炸理论,从而否定了另一个比较流行的稳恒态宇宙理论。
       大爆炸理论是通过实验观测和理论推导发展的,在实验观测方面,1910年代,维斯特·斯里弗尔(Vesto Slipher)和卡尔·韦海姆·怀兹(Carl Wilhelm Wirtz)证实了大多数旋涡星云正在退离地球,不过他们并没有因此联想到这对宇宙学意味着什么,也不认为发现的星云其实是银河系外的其他星系。
      同时在理论上,爱因斯坦的广义相对论成功建立并推出没有稳定态宇宙。通过度量张量描述的宇宙不是膨胀就是收缩,爱因斯坦认为他自己解错了,并加入了一个宇宙学常数来进行改正。第一个不使用宇宙学常数,而真正认真将广义相对论运用到宇宙学中的是亚历山大·弗里德曼,他的方程所描述的宇宙称为Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker宇宙,时间是1922年。
      1927年,比利时天主教牧师勒梅特独立推导出Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker方程,并在螺旋星云后退现象的基础上提出了宇宙是从一个“初级原子”“爆炸”而来的—这就是后来所谓的大爆炸。 1929年,爱德文·哈勃为勒梅特的理论提供了实验条件。
      哈勃证明这些旋涡星云其实是星系,并通过观测仙王座δ的星体测算出了他们之间的距离。他发现,星系远离地球的速度同它们与地球之间的距离刚好成正比,这就是所谓哈勃定律。根据宇宙学的原理,当观测足够大的空间时,没有特殊方向和特殊点,因此哈勃定律说明宇宙在膨胀。
      这一观点存在两种互相对立的可能性:一种是由勒梅特提出,盖莫夫支持和完善的大爆炸理论;另一种则是霍伊尔的稳恒态宇宙模型。在稳恒态宇宙模型里,新物质在星系远离留下的空间中不断产生,从而宇宙基本不变化。其实这个理论的提出是出于讽刺勒梅特的大爆炸理论的,最开始是在1949年通过BBC广播节目形式传播的,论文《物质的特性》(The Nature of Things)发表于1950年。
       之后的许多年,这两种理论并立,但观测事实开始支持一个演变子热密状态的宇宙。1965年宇宙微波背景辐射的发现使人们认为大爆炸理论是宇宙起源和演变最好的理论。1970年以前,很多宇宙学家认为宇宙可能在膨胀以前先收缩,这样可以避免从弗里德曼模型推出一个无限致密的“荒谬”的奇点。
      比较有代表性的是Richard Tolman的脉动宇宙模型(oscillating universe)。1960年代末,史蒂芬·霍金等人证明这个假设行不通,因为奇异点是爱因斯坦引力理论的直接和重要推论。之后大多数宇宙物理学家开始接受广义相对论所描述的宇宙在时间上是有限的。
      但是,由于对于量子引力规律缺乏认识,现在还不能断定这个奇异点到底是真正集合意义上的无限小点,还是物理收缩过程可以无限进行下去,从而间接达到宇宙在时间上无限。 现在宇宙物理学的几乎所有研究都与宇宙大爆炸理论有关,或者是它的延伸,或者是进一步解释,例如大爆炸理论下星系如何产生,大爆炸时发生的物理过程,以及用大爆炸理论解释新观测结果等。
      90年代后期和二十一世纪初,由于望远镜技术的发展和人造探测器收集到大量数据,大爆炸理论又有了新的巨大突破。大爆炸时期宇宙的情况和数据可以计算得更加精确,并产生了很多意想不到的结果,比如宇宙的膨胀在加速。参阅暗能量 理论 大爆炸理论测算出宇宙的年龄是137±2亿年,这一计算是通过对Ia型超新星的观测,对宇宙背景辐射强度的测量,以及对星系相关函数的测量得出的。
      这三个独立测算所得到的结果一致,从而被认为是所谓更详细描述宇宙中星系性质的Lambda-CDM model的有力证据。早期的宇宙充满了同源同性的物质,其温度压强能量都极高。随着膨胀和冷却,宇宙物质经历了相变,这种相变与蒸气冷却时的凝结过程和水的凝固过程相似,不同之处在于前者发生在更基本的粒子层面上。
       普朗克时期之后大约10 − 35秒,相转变引起宇宙产生指数级增长,称为暴胀。之后暴胀停止,此时宇宙的物质形式是夸克-胶子等离子体(同时也具有其他粒子,例如可能含有最近实验发现的夸克-胶子液体),这些物质的运动都符合相对论。宇宙继续在空间上膨胀,温度继续下降。
      在某一温度下,一种至今未知的所谓重子相变的相变产生,夸克和胶子组成重子,就是质子和中子,同时还在物质和反物质之间产生了不对称性,这种不对称性已经被实验证实。随着温度进一步降低,更多无对称的相变发生,形成了现在的基本粒子和基本相互作用。之后,一些质子和中子结合,组成氘和氦的原子核,这个过程叫做大爆炸核合成。
      随着宇宙的冷却,物质不再依照相对论理论运动,而静止质量的能量密度以引力形式存在,并超过辐射形式的能量密度。在大约30万年之后,电子和原子核结合成为原子(主要是氢原子),而物质通过脱耦发出辐射并在宇宙空间中相对自由的传播,这就是今天的宇宙微波背景辐射。
       随着时间的前进,在几乎是均匀分布的物质空间中,密度稍微大一点儿的区域通过引力作用吸引附近的物质,从而变得密度更大,并形成今天的气体云、恒星、星系和其他天文学观测到的结构。具体过程决定于宇宙物质的形式和数量,其中形式可能有三种:冷暗物质、热暗物质和重子物质。
       。

    J***

    2007-01-19 18:48:38

其他答案

    2007-01-06 08:26:38
  •   宇宙是由时间和空间组成的一个物质世界,处于不断的运动和发展中。
    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。
    宇宙是怎样产生的有许多模型,比较流行的是大爆炸模型
    大爆炸模型认为,最初的宇宙是超高温、高密度的“一点。”大约180亿年前,这“一点”突然爆炸了,仅用10-36秒,伴随着真空相转移的过冷却现象,“一点”了瞬间几十个数量级的膨胀,成为一厘米规模的宇宙。
      其后宇宙继续膨胀,温度从几十亿摄氏度开始下降,大约在5500万摄氏度时,由降温过程的能量,生成中子、质子,它们又合成原子核,这些过程仅有3分钟。约30万年后当宇宙的温度下降到3000摄氏度时,自由电子被原子核捕捉形成原子。在随后的大约3000万年中那些原子继续向外膨胀。
      宇宙也继续冷却,到宇宙温度降至绝对零度之上167度时,原子开始化合形成稀薄气体。此后因密度波动、引力作用等开始向新的天体进化。再经过100多亿年,显示出多种多样的物质形态, 成了今天的宇宙。自从150亿年前的宇宙大爆炸之后,星体和各星系一直各自向外飞散。
      理论上讲,相互维系的重力应该减慢这个膨胀的速度,但是事实并非如此,实际上膨胀还在加速进行。美国普林斯顿大学的斯坦哈特说,宇宙无始、无终,一次次宇宙大爆炸将会永不止息,不断发生。 。

    星***

    2007-01-06 08:26:38

  • 2007-01-05 22:14:57
  • 宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。 
      千百年来,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,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。 
      在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸。 
      大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,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。  
      然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西? “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。

    1***

    2007-01-05 22:14:57

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