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66662月前
们常常误解起点,把它视作空间中的某个爆炸点,按通常意义说,大爆炸并不是一次爆炸,它不是发生在空间中的某件事,而是空间本身在膨胀,没有中心,也没有边缘,点与点之间的距离在增大,据我们所知,这种增大在同一时刻无处不在地发生。重点不是一个所有物质都被挤到一起的小斑点,它是一种物理知识崩溃的状态。广义相对论在起点处的失效,是我们需要一种新理论的最有利线索之一,一种把相对论的光滑几何与客观世界的量子不确定性相结合的理论,专家把这个缺失的框架叫做量子引力,没有它就无法恰当地描述普朗克时间或者其之前发生的任何事。目前有若干候选,比如圈量子引力以及其他量子宇宙学模型,但都尚未被证实。在某个理论成功之前,起点仍将是一堵不可逾越的墙。 即便没有完整的量子引力理论,我们也能嗅到起点可能并非绝对起点的气息,毕竟许多宇宙学家认为广义相对论所给出的无穷大更像是把数学推得太远的人为产物,而非宇宙的真实属性。换句话说,宇宙也许从未真正抵达过起点,相反它可能经历了一个经典物理不再适用的阶段,并平滑地过渡进我们所谓大爆炸的炽热致密状态。一些模型提出,在熟悉的膨胀阶段之前,宇宙可能以不同的形态存在,也许缓慢收缩于一种稳定的量子态,所谓“大反弹”理论就提出我们的宇宙可能由一个先前宇宙的坍塌而生,在抵达真正起点之前发生反弹,圈量子宇宙学为此提供了支持,量子几何可阻止时空收缩到无限密度,在这种途径下,起点消失,被一个反弹所取代,它标记着从更老阶段过渡到我们当前膨胀宇宙的瞬间。 即便在流行的暴胀理论中,大爆炸后瞬间空间的快速增长究竟起于起点还是更早也仍有疑问,一些暴胀模型还说暴胀在有些地方可能永无止境,这意味着大爆炸或许只是漫长宇宙膨胀序列中的一次。在大爆炸之后,宇宙做了一件非同寻常的事,奇特到至今几乎难以理解,在不到10^-32秒内,空间本身以快于光速的方式扩张,但这并不是星系像爆炸碎片一样彼此飞离,而是空间的结构被拉伸,把一切逐渐拖拽开,在一次迅猛的生长中扩张,这就是我们如今所称的宇宙暴胀。没有这短暂却戏剧性的阶段,我们今天所见的星系、恒星、行星乃至我们自己可能都不会出现。宇宙暴胀被提出用来解释标准大爆炸模型无法解决的一些难题。
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66664天前
然宇宙大爆炸只是一个假说而已,为什么能被众多科学家们认可? 很多人认为它解释了宇宙的起源问题,例如描述宇宙诞生于一百三十八亿年前一个密度和温度无限高的起点,随后一场大爆炸诞生了整个宇宙。然而这种说法早在一九八二年就已经被暴涨理论所取代了。起点论只是基于广义相对论反推的数学结果,大爆炸理论事实上从未正视过起点的存在。当时的物理学家们也普遍不认同这种说法,但其点论作为主流的科学认知,在全世界范围内流行了约五十年,包括教科书、纪录片均将起点作为宇宙起源,这才不断被其他宇宙模型所质疑。 实际上大爆炸理论的优势在于将不可观测的起源问题转化为了可观测验证的演化问题,也就是说它只负责描述爆炸后的宇宙是如何演化至今的。其核心观点为我们的宇宙经历过一个尺度极小、温度极高的早期,该理论适用于宇宙诞生时的负三十二次方秒后,也就是从宇宙爆炸后的热大爆炸开始,在这之前发生的事情就不归它管了。这样一来现代大爆炸模型就几乎等同于宇宙演化史,也是目前唯一完备的宇宙演化模型,相关研究已经斩获六项诺贝尔物理学奖。 那么大爆炸理论到底有没有争议?目前天文学家已经观测到了三大重要证据。 • 第一,宇宙膨胀。早在一九二九年,天文学家哈勃观察到了遥远星系的光谱,几乎都存在红移现象,这意味着星系普遍都在加速的远离我们,并且距离的越远他们远离的速度也越快,最终得出了宇宙是在不断膨胀的结论。这里可以理解为吹气球那样,如果把星系比作气球上的图案,那这些图案之间的距离就会因为气球的逐渐增大而导致相互远离的速度越快。既然宇宙在不断膨胀,这就说明之前所有星系的距离都是更为靠近的,以至于能追溯到宇宙才刚开始膨胀时,就像还未被吹气的气球那样,所有物质都被汇集到了一个狭小的空间里一样。 • 第二,宇宙元素的丰度。在大爆炸理论中,由于宇宙诞生初期的温度极高,使得质子与中子相互发生了极其猛烈的碰撞,根本无法形成稳定的原子核结构。直到大爆炸后的几分钟里,随着空间膨胀让宇宙的温度降低到一定程度时,便会经历所谓的太初合成。按照大爆炸的模型,此过程主要会产生百分之七十五的氢和百分之二十五的氦。而在我们的实际观测中,通过对太阳以及其他恒星和星云等天体进行光谱分析后,最终可得出宇宙中的元素占比大概就是百分之七十五的氢以及百分之二十四的钛,而剩下约百分之一的其他元素则多数是通过恒星内部核聚变所产生的,这就与大爆炸模型中的预测非常吻合了。我们也
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