宇宙大爆炸(Big Bang)仅仅是一种学说,是根据天文观测研究后得到的一种设想。 大约在150亿年前,宇宙所有的物质都高度密集在一点,有着极高的温度,因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的,现在只能从理论研究的基础上,描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质,形成了当今的宇宙形态,人类就是在这一宇宙演变中诞生的。
人们是怎样能推测出曾经可能有过宇宙大爆炸呢?这就要依赖天文学的观测和研究。我们的太阳只是银河系中的一两千亿个恒星中的一个。像我们银河系同类的恒星系 —— 河外星系还有千千万万。从观测中发现了那些遥远的星系都在远离我们而去,离我们越远的星系,飞奔的速度越快,因而形成了膨胀的宇宙。
对此,人们开始反思,如果把这些向四面八方远离中的星系运动倒过来看,它们可能当初是从同一源头发射出去的,是不是在宇宙之初发生过一次难以想象的宇宙大爆炸呢?后来又观测到了充满宇宙的微波背景辐射,就是说大约在137亿年前宇宙大爆炸所产生的余波虽然是微弱的但确实存在。这一发现对宇宙大爆炸是个有力的支持。
宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派,它能较满意地解释宇宙中的一些根本问题。宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出,但20年代以来就有了萌芽。20年代时,若干天文学者均观测到,许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比,都有波长变化,即红移现象。
到了1929年,美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律。他在理论中指出:如果认为谱线红移是多普勒效应的结果,则意味着河外星系都在离开我们向远方退行,而且距离越远的星系远离我们的速度越快。这正是一幅宇宙膨胀的图像。
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。
大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说,大爆炸理论诞生于20世纪20年代,在40年代得到补充和发展,但一直寂寂无闻。 40年代美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为,宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态,这种状态被形象地称为“原始火球”。所谓原始火球也就是一个无限小的点,现在的宇宙仍会继续膨胀,也就是无限大,有可能宇宙爆炸的能量散发到极限的时候,宇宙又会变成一个原始火焰即无限小的点以后,火球爆炸,宇宙就开始膨胀,物质密度逐渐变稀,温度也逐渐降低,直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象,也能圆满地解释许多天体物理学问题。直到50年代,人们才开始广泛注意这个理论。
60年代,彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据,他们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。他们在测定银晕气体射电强度时,在7.35cm波长上,意外探测到一种微波噪声,无论天线转向何方,无论白天黑夜,春夏秋冬,这种神秘的噪声都持续和稳定。相当于三K摄氏度的黑体发出的辐射。这一发现使天文学家们异常兴奋,他们早就估计到当年大爆炸后,今天总会留下点什么,每一个阶段的平衡状态,都应该有一个对应的等效温度,作为时间前进的嘀嗒声。彭齐亚斯和威尔逊也因此获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。
对于宇宙的诞生更多的科学家则倾向于宇宙大爆炸,那么在宇宙大爆炸没有发生之前,会是一种什么样的状态呢?宇宙起源在180亿年前的大爆炸当中,所有的空间和时间都以大爆炸为起点,那么经历了许多年的发展和演变,才出现了原子,从而生成各种各样的物质、星体,但是几百亿年已经过去了,宇宙发展成为一个拥有亿光年直径的巨大空间,在这个空间当中拥有着数亿个星系,而每一个星系则是由无数恒星组成的,而对于太阳系来说,则是宇宙当中最普通的一颗恒星。
宇宙起源于一个奇点,但是究竟奇点是什么样的,至今没有人能够解释清楚,所有的科学理论在奇点的面前都败下阵来,科学家如今对奇点的了解仅限于它是一个致密的、体积较小、引力曲率大、温度高的物质。
想要解释宇宙当中的各种现象,那么大爆炸的理论是最合适不过的了,之前有人对此持有疑意,但是他们并不能拿出更有力的证据证明大爆炸理论存在的不可能性。那么想要了解宇宙在大爆炸之前的样子,那么奇点则是最佳的答案,宇宙的膨胀让它拥有无限大的空间,那么科学提出了在宇宙膨胀之前,或许宇宙处于一种收缩的状态当中,最终的结果就是收缩成为一个奇点,而到了极限之后就发生了爆炸、膨胀之后又是新一轮的收缩、爆炸,而这种现象是一个不断轮回的过程。
而伟大的物理学家霍金曾经表示宇宙在大爆炸之前并没有任何的东西存在。在霍金的理论当中,宇宙的起源可以使用欧几里得算法来描述。
而著名的爱因斯坦的相对论则认为,能量守恒,宇宙在开始的时候并没有任何的能量存在,而现在的所有东西都是假象。
而对于宇宙的形成或许可能是由于宇宙本身的运动变化。宇宙当中的能量应该是最大的推动者。
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宇宙是浩瀚无限的,是无边无际无始无终的。宇宙的无限确实让人类感到无解和崩溃。
目前人类认知的宇宙还局限于宇宙起源于“宇宙大爆炸”形成的理论中,要解开宇宙之谜,今后需要人类继续大量去探索研究和发现,才能进一步揭示宇宙秘密。