探索宇宙会被认为诞生于奇点大爆炸?
宇宙最初如何诞生 , 这一巨大问题一直困扰着人类 。 但随着现代天文学的发展 , 人类逐渐认识到了宇宙的起源方式 , 天文学家提出了宇宙大爆炸理论 。 这一理论已经得到了四个独立的科学证据的支持 , 它成为人类对宇宙创生的最好认知 。
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【探索宇宙会被认为诞生于奇点大爆炸?】(1)退行的星系
这是宇宙大爆炸理论的第一个有力证据 , 由哈勃在上个世纪初发现 。 宇宙并非像此前人们所想的那样是静态的 , 大量远离银河系而去的星系表明 , 空间结构在扩张 , 宇宙本身在膨胀 , 由此导致宇宙中的大部分星系被互相拉开 。 哈勃的这一发现不但支持了宇宙大爆炸理论 , 而且也让认为宇宙是静态的爱因斯坦犯下了大错 。
既然星系之间都在远离 , 那么 , 如果时间回到过去 , 星系之间的距离会比现在更近 。 如果时间回溯到开端(距今138亿年) , 宇宙中的所有物质和能量都会聚集在一起 , 空间结构也不存在 , 宇宙就回到了最初的状态——奇点 。
(2)宇宙微波背景辐射
既然早期宇宙中的物质和能量都会聚集在一起 , 这意味着那时宇宙非常致密 , 温度非常高 。 虽然宇宙空间已经膨胀了138亿年 , 整个宇宙已经大幅度冷却 , 但炽热的早期宇宙将会留下热残余 , 即便是现在还能被探测到 。
在1964年 , 天文学家发现了理论预言中的宇宙微波背景辐射 , 这是早期宇宙的余辉 。 经过138亿年的冷却之后 , 宇宙的平均温度降低至2.725K(-270.425℃) 。
(3)演化的星系
既然宇宙有一个诞生过程 , 那么 , 星系也必然有一个形成过程 。 由于光速是有限的 , 当我们观测遥远的宇宙时 , 我们看到的是久远之前的宇宙 。
目前的天文望远镜可以让我们看到134亿年前的星系 , 那个时候的星系还处于初始形态 , 完全不同于目前的星系 。 从哈勃深场、超深场、极深场中可以看到非常原始的星系 , 经过上百亿年的漫长时间演化之后 , 原始星系才最终演化成像银河系这样的成熟星系 。
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(4)宇宙元素丰度
如果宇宙大爆炸理论是正确的 , 那么 , 宇宙在诞生数分钟之后只合成了轻元素 , 其中75%为氢 , 25%为氦 。 重元素都是在与恒星形成之后才被合成出来 , 它们在宇宙中的占比非常低 。
通过光谱分析可知 , 宇宙的元素丰度正如理论预言那样 。 目前的宇宙中仍然主要由氢和氦组成 , 无论是在整个太阳系 , 还是整个银河系都是如此 。 当然 , 包括地球在内的一些天体的元素丰度并不遵循上述比例 , 这与行星的形成方式有关 。
宇宙大爆炸理论不仅可以对已经观测到的现象进行有效描述 , 而且还能准确预言尚未发现的宇宙现象 。 虽然在上述四个独立的科学证据的有力支持下 , 宇宙大爆炸理论还不尽完美 , 但这个理论是目前最被广泛接受的宇宙起源理论 。
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至于大爆炸之前的宇宙是什么 , 这是目前理论所无法描述的 。 但大部分天文学家认为 , 时间在开端之前并不存在 , 并没有大爆炸之前的概念 。
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