如何證明發生過宇宙大爆炸??夜空是黑色 存在類星體

作者:Yolanda    發表日期:2019-08-15 16:51:32

宇宙剛誕生時的膨脹速度極快

  新浪科技訊 北京時間4月25日消息,據國外媒體報道,約138億年前,如今的可觀測宇宙還僅有一個桃子大小,且溫度超過1萬億攝氏度。

  這話聽起來簡單,但非常大膽,做出這樣的論斷也並非易事。就在一百年前,人們還認為這種說法極為荒謬。而如今我們說出這樣的話,卻覺得稀鬆平常。但正如科學界常態一般,像這樣的論斷看似簡單,其實包含了無數證據。這些證據相互獨立,卻都指向同一個結論——在本文中便是宇宙大爆炸,即宇宙起源的模型。

  但光說不算,下面列舉了五點支持宇宙大爆炸理論的證據。

  1、夜空是黑色的

  設想一下,我們生活在無論是時間還是空間均沒有盡頭的宇宙中。恆星的光芒始終向四面八方照耀,過去和未來都始終如此。這意味着無論你朝夜空中看向何處,都能看到一定距離之外的某顆恆星。假如宇宙無限大,就必然會出現這樣的結果。

  而假如宇宙的時間沒有起點、亘古如此,那麼光線從這顆行星抵達地球必將經歷很長時間。就算中間有塵埃擋路,也不會削弱由無數顆恆星在無限大的宇宙中累積起的星光。

  假如真是這樣,夜空應該明亮得耀眼才對。但事實剛好相反,宇宙幾乎一片黑暗,虛無,空曠,一無所有。這正是我們心目中對太空的印象。

  德國物理學家海因里希·奧伯斯(Heinrich Olbers)也許並不是首個發現這一明顯悖論的人,但他的名字卻與之掛了鈎:人們將其稱為奧伯斯佯謬。有沒有簡單的解釋呢?有:要麼宇宙的空間有限,要麼時間有限,要麼時空都有限。

  2、類星體的存在

  上世紀五六十年代,高精度射電望遠鏡剛剛問世,研究人員便注意到了宇宙中存在一些詭異的強射電源。通過大量天文學研究,科學家判定,這些「類型射電源」、又稱「類星體」其實是非常遙遠、同時極為明亮和活躍的星系。

  這裏最重要的一點,便是結論中「非常遙遠」這條描述。由於光的傳播需要時間,我們見到的恆星和星系並不是它們此時此刻的模樣,而是數千年前、數百萬、甚至數十億年前的樣貌。這就意味着,我們朝宇宙中探索得越遠,就相當於追溯到更古老的過去。我們在遠處宇宙中發現了許多類星體,說明此類星體在幾十億年前十分常見。但在我們的鄰域宇宙、即更年輕的宇宙中,則幾乎找不到任何類星體。而假如年輕宇宙中也存在類星體,我們在鄰近宇宙中本應發現更多類星體才對。

  結論很簡單:過去的宇宙與今日不同。

  3、 宇宙在膨脹

  我們生活在一個不斷膨脹的宇宙中。就整體而言,星系都在不斷遠離彼此。誠然,由於一些殘留的引力影響,小範圍內天體也會發生碰撞,就像銀河系將在幾十億年後與仙女座相撞一樣。但在大範圍內,宇宙膨脹是不爭的事實。這是天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)在20世紀早期發現的現象。

  在不斷擴張的宇宙中,規則非常簡單。每個星系都在遠離(幾乎所有)其它星系。遠處星系發出的光線會發生紅移,即光線波長增加,從其它星系的角度來看便變得「更紅」。你也許會以為這是由於單個星系加速運動造成的,但這種說法從數學來看無法說通。

  某一特定星系的紅移值與它和觀察者之間的距離成正比,當距離翻倍時,紅移值恰好也會隨之翻倍。如果僅用星系運動來解釋該規律,只能說明宇宙中的所有星系都「同意」遵守這一運動模式,聽上去頗有陰謀論的感覺。

  但除此之外,還有另一種更簡單的解釋:星系遠離彼此,其實是由於星系之間的空間擴張所致,與星系本身的運動無關。

  我們生活在一個不斷變化的宇宙中。過去的宇宙比今日要小,未來的宇宙則比今日更大。

  4、殘餘輻射

  讓我們來做個遊戲。假設宇宙過去比現在小,就意味着過去宇宙密度更大,溫度更高。因為宇宙中的所有物質都被局限在一處狹小的空間中,密度越大,溫度也自然越高。

  如果宇宙的體積小到一定程度,如只有目前的一百萬分之一,所有物質便會被緊緊壓在一起,形成等離子體。在這一狀態下,電子將不受原子核的束縛,以自由電子的形式存在。此時,所有物質都暴露在極強的高能輻射中。

  但隨着嬰兒期的宇宙逐漸膨脹,溫度也隨之降低。當宇宙冷卻到某一程度時,電子突然在原子核周圍聚集,形成了首批氫原子和氦原子。此時極強的輻射在剛剛形成的、幾近透明的宇宙中自由穿梭,絲毫不受拘束。而隨着宇宙進一步擴張,剛離開光源時接近白熱化的光逐漸冷卻,一直降低到接近絕對零度,此時光線的波長落在了微波波段範圍內。

  如果用微波望遠鏡瞄準天空,我們能看到什麼呢?答案是,從四面八方圍繞着我們的宇宙背景輻射,且在各方向上分佈得近乎均勻(差異度僅為10萬分之一)。這就像看到宇宙「嬰兒時期」的照片,又像收到從亘古之初寄來的明信片。這些光線的年齡幾乎和宇宙本身一樣久遠。

  5、元素構成

  把時間撥回到宇宙微波背景形成之前。在某一個時刻,宇宙中的物質密度高到連質子和中子都尚未出現,只有它們的基本成分夸克和膠子,這些物質構成了一鍋「粒子湯」。但在宇宙形成後的最初幾分鐘內,隨着宇宙膨脹、冷卻,氫和氦等輕原子核逐漸凝結誕生。

  如今我們對核物理已有了較為充分的了解,也可以藉助這一知識估測宇宙中輕元素的相對總量。估測結果顯示,在當初那鍋不斷凝結的「粒子湯」中,約包含四分之三的氫,四分之一的氦,以及少量「其它元素」。

  而天文學家發現,宇宙恰好由約四分之三的氫、四分之一的氦、以及少量「其它元素」構成。正好與物理學家對宇宙誕生時的估測相吻合。

  當然,除此之外還有更多證據。要證明宇宙大爆炸理論,本文所舉的這些例子僅僅是開了個頭。畢竟,眾多相互獨立的證據鏈均指向同一結論:宇宙年齡約138億年,它一度只有一個桃子那麼大、同時溫度高達1萬億攝氏度。(葉子)


本文來源:http://tech.sina.com.cn/d/s/2018-04-25/doc-ifzqvvsa9017967.shtml




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