大爆炸理论还代表着宇宙学家根据如今观察到的蛛丝马迹

文章作者:管理一号 | 2019-06-19
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北京时刻6月19日音讯,据国外媒体报道,“大爆破”一词对不同的人有不同的意义,最遍及的意义是,它描绘了可观测世界从细密、火热的原始状况变得淡薄、不断冷却的进程,依据这一描绘,世界正在不断扩张,而这一理论就像生物学界的“适者生存”学说相同,很少有人质疑。

大爆破理论还代表着世界学家依据现在观察到的蛛丝马迹、复原世界140亿年前史的最佳检验,说得更详细些,大爆破还可以指可观测世界的诞生,即事物开端改变、终究导致现在的一系列事情发作的那一会儿。

关于那短短的一会儿里终究发作了什么,世界学家现已争辩了数十年,且至今仍未有结论。

经典大爆破理论

 

在人类前史的大部分时刻里,观星者们都以为世界是永久、亘古不变的,而埃德温·哈勃在上世纪20年代进行的观测引起了轩然大波:他的观测显现,银河系之外不只存在其它星系,且这些星系的光线呈拉伸状,这一痕迹阐明它们正在远离地球。

今世比利时物理学家乔治·勒梅特将哈勃等人的观测数据解读为世界正在扩张的依据,而就在这不久之前,爱因斯坦刚刚发布了广义相对论的场方程,也提出了世界扩张的或许性,勒梅特向前倒推,以为各个星系现在虽互相别离,但最开端必定都集合在他所谓的“原始原子”中。

勒梅特的理论便是现在所说的“世界大爆破”,而“大爆破”一次的初次揭露运用,其实出自该理论的批评者、英国天文学家弗雷德·霍伊尔。

1949年3月28日,霍伊尔在为自己支撑的理论争辩时,初次发明了这个词。他以为世界是永久的,会不断发明出新物质、以补偿世界扩张构成的物质稀释,霍伊尔称“世界中的悉数物质均诞生于悠远曩昔某个特定时刻点发作的一场大爆破”的说法并不合理。

“大爆破这个词很差劲!”

 

普林斯顿大学世界学家保罗·施泰因哈特指出,用“大扩展“或许更为恰当。施泰因哈特以为,“爆破”这一意象简单导致混杂,它暗示着存在一个中心点、不断向外扩张的边际、以及小碎片在前、大石块在后的飞散现象,但世界扩张与这些描绘截然不同,并不存在所谓的中心点和边际,而且巨细星系散开的速度并无差异(尽管在暗能量的影响下,远处星系的运动速度会更快一些)。

不论姓名起得是否恰当,大爆破理论可以很好地解说咱们的观测成果,这一点暂无其它理论可以比较,因而被人们广泛承受,例如,在世界刚刚诞生的三分钟之内,光与质子和中子等粒子之间到达的平衡使前期元素构成的速率,刚好与现在世界中氦和其它轻原子的数量相符。

 

其时有一段时刻短的窗口期,让原子核得以构成,在此之后,世界就一直在扩张,这些元素就无法相遇了;而在此之前,环境又过于火热。

在接下来的37.8万年中,世界中充满了云雾状的等离子体,直到世界进一步冷却之后,电子和质子才构成了中性的氢原子,这团“雾”才散去。这一进程中还开释出了光线,光线的波长又进一步延伸、变成微波,这是研讨人员可以直接研讨的、已知的最早目标,它们被称作“世界微波布景辐射”,被许多研讨人员视为世界大爆破理论的最有力依据。

爆破性的更新

 

但随着世界学家不断追根溯源、进一步调查世界的前期前史,故事的本相也逐步浮出水面,广义相对论方程指出,世界初始时是一个温度无限高、密度无限大的小点,即所谓的奇点,但这一理论不只在物理学上说不通,也与润滑、平整的世界微波布景不符。

奇点的超高温文高密度的动摇会使世界遍地性质各异,但世界微波布景的改变起伏非常小,时空曲率看上去也非常平整,阐明物质与曲率在初始时到达了近乎完美的平衡状况,这在大多数世界学家看来都非常难以幻想。

上世纪80年代,美国世界学家阿兰·古斯对世界刚刚诞生时发作的事情提出了一套新设想,以为在刚开端的一会儿,世界的胀大速度远远高出现在的胀大速度,而在某个时刻点上,这个进程中止了,发作了很多细密而火热的粒子,替代了原先的奇点。“在我看来,世界变热的时分便是所谓的世界大爆破。”

该理论名叫胀大理论,现在有很多理论模型在与之竞赛,尽管没人知道世界为何扩张得如此敏捷,但由于该理论可以很好地解说润滑平整的世界微波布景(胀大保留了较小的动摇,抹平了较大的动摇),其支撑者越来越多。

其它理论

 

而近期的研讨使胀大理论发作了一些波涛。研讨显现,世界中部分区域(如咱们的可观测世界)的胀大或许会中止,而其它区域的胀大则或许继续下去,这就将世界分裂成了一系列彼此独立的区块,各自具有“一套可以幻想得到的世界性质”。许多物理学家并不喜爱这种“多重世界”的设想,由于它会发作无数种无法检验真伪的估测。

世界学家以为,就像引起细微的温度和密度改变相同,世界胀大会在世界微波布景中发作贯穿星系的引力波,现有的试验技能应该现已满足灵敏、可以监测到这一现象,但直至现在,咱们仍未观察到这种原始的时空涟漪。

许多研讨人员还在等候愈加准确的世界微波布景丈量技能,对现在的多种胀大模型进行证明或证伪,但其他物理学家并不以为世界的“润滑”存在任何问题,或许世界刚开端时便是四处平等共同的,无需更多解说。

尽管试验学家还在努力提高试验技能的准确度,但一些理论学家现已抛弃了胀大理论,企图寻觅其它能解说世界为何如此“平整”的理论,例如正在研讨“大跳动”模型,该模型以为,世界的起始点比原先以为的还要早,世界曾经历过一段时期的缩短,使时空变得滑润,为后来发作的爆破性扩张做好预备。世界学家期望能发现一些新痕迹,并借此提出新理论。

世界中还能找到其它可观测的特征吗?过几年再来问世界学家这个问题,期望届时现已有了答案。

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