宇宙大爆炸理论

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1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学模型：宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。

1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。

20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释.

宇宙的起源：最初是比原子还要小的奇点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而，至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。

是因为天文学家们观测银河系外天体时发现：天体的红移量与天体到地球的距离成正比。进而有个叫哈勃的家伙认为这些红移是因为天体正在远离地球而产生的多普勒效应，并推导出一个叫哈勃定律的公式。由此误导人们认为天体间的距离也在随时间不断增大。但事实并非如此！

首先，哈勃望远镜拍摄到了不少星系相互碰撞的照片，直接证明天体间的距离并非仅不断增加；













其次，类星体存在的多组红移量不等的发射与吸收谱线簇，间接证明星光在星际空间来地球路程中，其频率在不断地降低。证明天体红移量并非仅仅由天体相对地球退行产生的多普勒效应；







本人设计的验证哈勃定律的方案已发表在由中科院主办的、中科协协办的“科学智慧火花”网上，希望有条件的单位与个人能早日实施此方案，早日找出天体红移的主要原因及哈勃定律的对错。





在创立宇宙大爆炸理论之前，人们普遍认为宇宙的大小是一成不变的。直到20世纪20年代末，美国天文学家哈勃发现宇宙中几乎所有星系都存在着红移的现象，并且红移值与距离呈现正相关。这表明几乎每个星系都正在远离地球，而且远离速度和距离成正比，这种关系后来被称作哈勃定律。根据哈勃定律，宇宙的大小并非固定的，而是正在变大，整个宇宙空间都在均匀地膨胀。



对于这样的现象，我们可以用气球来作说明。如果气球表面代表宇宙空间，在气球表面上画一些小点表示星系。随着气球表面的膨胀，小点逐渐彼此远离。对于距离越远的两个小点，它们之间的气球表面在单位时间内拉伸得越多，使得它们远离彼此的速度也越快。这正是天文学家在宇宙中观测到的现象。





由于空间正在膨胀，宇宙变得越来越大，这就意味着曾经的宇宙比现在要小，并且时间回到过去越早，宇宙越小。直到某个时刻，大约在138亿年前，整个宇宙中的物质和能量全部聚集在一个点之中，这个点被称为奇点。宇宙从这个奇点中诞生，早期的宇宙温度极高，随着空间的持续膨胀，宇宙慢慢冷却下来。宇宙早期经历过高温的最强有力证据来自宇宙微波背景辐射，经过138亿年的冷却，整个宇宙空间中还残留着2.73 K（-270.42 ）的热辐射。



此外，天文学家对宇宙元素丰度的测量也进一步证实了宇宙大爆炸理论。宇宙由75%的氢、24%的氦以及其他重元素组成，氢氦元素的丰度之比与理论预言相同。

宇宙大爆炸的理念起源于在1920年代和1930年代。在观察遥远星系时，发现了一些奇特规律：离我们越远的星系，以越快的速度远离我们。根据爱因斯坦的广义相对论的预测，一个静态的宇宙其引力不稳定；如果要遵从相对论，一切都需要是彼此远离或者彼此坍塌。这个观察结果告诉我们，宇宙是膨胀的，如果随着时间彼此都在远离膨胀，这意味着在过去它们是在一起的。

一个膨胀的宇宙并不仅仅意味着物体之间的距离随着时间远离，这也意味着随着宇宙膨胀光的波长也会变长。由于波长决定能量(波长越短能量越高)，这意味着宇宙逐渐变冷，而过去一切都更热。而如果足够久远，就有可能足够热、甚至都不能形成中性原子。如果这些想象是正确的，我们现在应该可以看到当初残余的辐射。1964年阿诺·彭齐亚斯和鲍勃·威尔逊发现的这个宇宙微波辐射背景的发现，确认了宇宙大爆炸的存在。

因此，让时间再往前，当宇宙温度更高，密度更大和更紧凑。如果你继续往回走你就会发现：

有个时间点由于温度太高无法形成原子核，那里的辐射太强，任何束缚的质子和中子遭到了灭顶之灾。

有个时间点，单个质子和中子瓦解成一个夸克-胶子等离子体，由于温度和密度如此之高，以至于宇宙比原子核的密度还要高。

最终，时间的密度和温度上升到无限值，作为宇宙中所有的物质和能量都包含在一个点:一个奇点。

这最终的点——这个奇点，代表物理定律的瓦解——同样也代表了空间和时间的起源。这是宇宙大爆炸的最终概念。

目前除了最后的奇点其它都已经被证实是真实的！在实验室里我们创造了夸克-胶子等离子体，预测和计算在宇宙的早期阶段各元素形式和含量，发现它们与大爆炸的预测一致等等。