十万个冷知识
爆炸之初,物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀,导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。
暴涨模型允许宇宙的物质和能量从无中产生。大统一理论认为,重子数允许不守恒,而宇宙中的引力能可粗略地说是负的,并精确地抵消非引力能,总能量为零,因此宇宙从无中演化是可能的。
无并非是绝对的虚无,真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式。如果进一步说真空能起源于“无”,那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。从现代物理学的观点看,真空也可视为物质。
宇宙不论多么巨大,作为一个有限的物质体系 ,也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型认为宇宙中的物质与能量形式不是永恒的,把“无”作为一种未知的物质和能量形式,在认识论和方法论上有一定意义。
扩展资料:
大爆炸这一模型的框架基于爱因斯坦的广义相对论,又在场方程的求解上作出了一定的简化。1932年勒梅特首次提出现代宇宙大爆炸理论,1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论。大爆炸宇宙模型认为,宇宙起源于100多亿年前的一个原始火球。
暴胀模型解决了宇宙学三大疑难:视界疑难、平坦性疑难、磁单极子疑难。大爆炸依据宇宙学原理,即奇点在所有空间爆发。
大爆炸理论最早也最直接的观测证据包括从星系红移观测到的哈勃膨胀、对宇宙微波背景辐射的精细测量、宇宙间轻元素的丰度,而今大尺度结构和星系演化也成为了新的支持证据。这四种观测证据有时被称作“大爆炸理论的四大支柱”。
参考资料来源:百度百科-宇宙
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宇宙是万物的总称,是时间和空间的统一。宇宙是物质世界,不依赖于人的意志而客观存在,并处于不断运动和发展中,在时间上没有开始没有结束,在空间上没有边界没有尽头。宇宙是多样又统一的;多样在物质表现状态的多样性;统一在于其物质性。宇宙是由空间、时间、物质和能量,所构成的统一体。
宇宙另一种解释:它只是人类视觉和触觉下的产物,更根本的是种思维世界,它不是物质世界,只依赖人的意志而客观存在,它没有时间和空间,没有任何真理能证明它的存在。
宇宙膨胀
一般认为,宇宙产生于140亿年前一次大爆炸中。大爆炸后,分子碰撞,并产生光、热。大爆炸后30亿年,最初的物质涟漪出现。大爆炸后20亿~30亿年,类星体逐渐形成。大爆炸后100亿年,太阳诞生。38亿年前地球上的生命开始逐渐演化。
千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约140亿年前发生的一次大爆炸形成的。宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,瞬间产生巨大压力,之后发生了大爆炸,这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。
大爆炸散发的物质在太空中漂游,由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的,我们的太阳就是这无数恒星中的一颗。原本人们想象宇宙会因引力而不再膨胀,但是,科学家已发现宇宙中有一种
“暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀。相对的,还有“暗物质”有巨大的吸引力。
大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争,爆炸产生的动力是一种斥力,它使宇宙中的天体不断远离;天体间又存在万有引力,它会阻止天体远离,甚至力图使其互相靠近。引力的大小与天体的质量有关,因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀,还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小,这完全取决于宇宙中物质密度的大小。
理论上存在某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度,宇宙就会一直膨胀下去,称为“开宇宙”;要是物质的平均密度大于临界密度,膨胀过程迟早会停下来,并随之出现收缩,称为“闭宇宙”。
问题似乎变得很简单,但实则不然。理论计算得出的临界密度为5×8^-30克/厘米3。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。星系间存在广袤的星系间空间,如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间,那么,平均密度就只有2×10^-31克/厘米3,远远低于上述临界密度。
然而,种种证据表明,宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质,其数量可能远超过可见物质,这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。因此,宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题。不过,就目前来看,开宇宙的可能性大一些。
恒星演化到晚期,会把一部分物质(气体)抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程中气体可能越来越少(并未确定这种过程会减少这种气体。)。以致于不能再产生新的恒星。10^14年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗。同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大。(根据质能守恒定律,形成恒星的气体并不会减少而是转换成其他形态。所以新的恒星可能会一直产生.)
10^17~10^18年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定。10^32年后,质子开始衰变为光子和各种轻子。10^71年后,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。
10^108年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逃逸出。宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙“末日”到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。(但质子是否会衰变还未得到结论,因此根据质能守恒定律。宇宙中的质能会不停的转换。)
闭宇宙的结局又会怎样呢?闭宇宙中,膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小。如果假设平均密度是临界密度的2倍,那么根据一种简单的理论模型,经过400~500亿年后,当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时,引力开始占上风,膨胀即告停止,而接下来宇宙便开始收缩。[3]
以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样,大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百亿年后,宇宙的平均密度又大致回到目前的状态,不过,原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿年,宇宙背景辐射会上升到400开,并继续上升,于是,宇宙变得非常炽热而又稠密。
在坍缩过程中,星系会彼此并合,恒星间碰撞频繁。这些结局也只是假想推论的。
近几年来,一批西方的天文学家发表了关于“宇宙无始无终”的新论断。他们认为,宇宙既没有“诞生”之日,也没有终结之时,而就是在一次又一次的大爆炸中进行运动,循环往复,以至无穷的。
至于“宇宙无始无终”的新论是否正确,科学家认为,过几年国际天文学界可望对此做出验证。
发展轨迹---------
宇宙是无形的。
根据大爆炸理论,宇宙的发展史可表示为一个右端开放的封闭曲面体,如右图。左端中心为爆炸起点,向右延伸137亿年,到达我们现在这个开口部。从左往右依次为:起点、40万年的初期膨胀、近4亿年的黑暗期、出现恒星、星系和行星发展期、含有暗物质与暗能量的加速膨胀期。
宇宙的形状现在还是未知的,人类在大胆想象。有的人说宇
宙其实是一个类似人的这样一种生物的一个小细胞,而也有人说宇宙是一种拥有比人类更高智慧的电脑生物所制造出来的一个程序或是一个小小的原件,宇宙其实就是一个电子,宇宙是一个比电子更小得多的东西,宇宙根本就不存在,或者宇宙是无形的。根据大爆炸理论,宇宙的发展史可表示为一个右端开放的封闭曲面体,如右图。
左端中心为爆炸奇点,向右延伸137亿光年,到达我们现在这个开口部。从左往右依次为:奇点、40万年的初期膨胀、近4亿年的黑暗期、出现恒星、星系和行星发展期、含有暗物质与暗能量的加速膨胀期。