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生命的起源:太空密码揭示真相

时间:2023-10-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:大部分人认为,奇点爆炸的前一刻不存在时间和空间,我们可以认为,这个奇点在爆炸之前,根本是不存在的。宇宙经过爆炸暴胀后,逐渐形成了今天的宇宙。按照阿兰·古斯的理论,暴胀过程发生在宇宙大爆炸之后的10-36~10-32秒。目前,科学界的一个理论可以回答这个问题,这个理论就是宇宙大爆炸。某些大质量的恒星在演化末期会经历一种剧烈爆炸,这就是所谓的超新星爆发。蟹状星云就是这种爆炸后遗留的残骸之一。

生命的起源:太空密码揭示真相

宇宙的膨胀最初有一个出发点,这个出发点就是宇宙奇点。大部分人认为,奇点爆炸的前一刻不存在时间和空间,我们可以认为,这个奇点在爆炸之前,根本是不存在的。依照这种理论,奇点爆炸后的宇宙就是一个凭空产生的产物。假如这个奇点存在,我们目前的宇宙中,还有其他像奇点的东西吗?答案是肯定有的,那么我们的宇宙就还会产生其他的大爆炸,第二次、第三次,甚至很多次。

宇宙奇点指宇宙引力大坍缩灭亡的零维空间的点,也是宇宙大爆炸诞生的零维空间的点。

宇宙奇点的特征:

(1)在奇点宇宙没有空间,宇宙半径趋近于零;

(2)压力无限大,温度无限高,密度、热量无限大;

(3)时空曲率无限大,体积无限小。

这些大爆炸是否可以被人类观测到呢?虽然我们能观察到远方的星系红移现象,但也不能完全肯定宇宙在膨胀。美国的哈勃空间望远镜也不是固定不动的,它会来回调节自己的方向,而且它自身的运动也会导致红移现象,这仅限于对我们可以看到的物质的观测。在宇宙中还充斥着暗物质和暗能量,这些通过我们平常的观测手段是看不到的。

哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope,HST)的命名来自著名天文学家、美国芝加哥大学天文学博士爱德温·哈勃的名字。它是在地球轨道上并且围绕地球转的空间望远镜,它于1990年4月24日在美国肯尼迪航天中心由“发现者号”航天飞机成功发射。

星系红移是星系离我们远去时所观测到的一种光谱发生的变化,其表现为光谱朝红端移动了一段距离。

哈勃空间望远镜

美国著名的物理学家、宇宙学家阿兰·古斯在1980年提出了宇宙暴胀理论,也就是说在非常短的时间内宇宙出现急速膨胀。这好比一个原子核(原子核非常小,我们肉眼看不到)突然在极短的时间内膨胀到像太阳、地球这么大,大约膨胀了1026倍,也就是约100亿亿亿倍。宇宙经过爆炸暴胀后,逐渐形成了今天的宇宙。

暴胀理论指出,早期宇宙的空间以指数倍的速度膨胀。这种快速膨胀的过程叫作“暴胀”,是指宇宙在一段时间里以非常大的增长速率膨胀。按照阿兰·古斯的理论,暴胀过程发生在宇宙大爆炸之后的10-36~10-32秒。在暴胀结束后,宇宙继续膨胀,但是膨胀速度则慢得多。

为什么要用微波炉解释宇宙大爆炸呢? 20世纪60年代,有两个物理学家在美国新泽西州摆弄一个天线,他们无论把这个天线放在什么地方,收到的嗡嗡声总是不消失,这就是来自宇宙深处的、无所不在的微波背景辐射。宇宙中的微波是从哪里来的?在地球上,始终可以接收到来自宇宙深处的微波背景辐射。目前,科学界的一个理论可以回答这个问题,这个理论就是宇宙大爆炸。1927年,比利时天文学家、宇宙学家勒梅特提出大爆炸的假说,科学家根据广义相对论计算出宇宙大爆炸的时间起点大约是137亿年前。整个宇宙诞生的时候,温度和密度非常高,随着不断地膨胀,宇宙才慢慢稀释,慢慢冷却。这个就像是我们吹气球一样,如果这个气球不断地膨胀,而我们不往里面继续吹气,里面的空气会越来越稀薄。

宇宙微波背景辐射:

(1)源自宇宙大爆炸后在宇宙空间背景上残余的微波辐射;

(2)指频率在300~30万兆赫、波长在1米以下的电磁波;

(3)任何物体在向外辐射红外线的同时也辐射微波。

大爆炸宇宙论

(1)宇宙从热到冷的演化史;

(2)宇宙不断膨胀后物质密度从密到稀的演化;

(3)温度和密度下降后形成原子、原子核、分子并复合成气体;

(4)气体凝聚成星云;(www.xing528.com)

(5)星云形成恒星和星系。

大爆炸的时间到底有多久?大爆炸到底有没有时间起始点?大爆炸开始时,整个宇宙就是一个“小胖墩”,大小跟一个篮球差不多,那么,如果把所有现在的物质压缩到篮球大小时,可以想象这个宇宙的密度有多高。现在科学界认为宇宙有一个奇点是一个科学事实,这是从爱因斯坦理论,也就是广义相对论,推导出来的。

阿兰·古斯的宇宙暴胀理论认为宇宙在极短的时间内以指数倍膨胀,这个宇宙里面充满了炽热的气体,温度非常高,随着宇宙的膨胀,温度会慢慢地降低。原因很简单,就是因为宇宙在变大后,它的气体的密度会变小。

当宇宙膨胀到足够的大小,温度降低到一定的程度后,其中的各种星体,又是如何产生的呢?下面以恒星的形成做推演。

恒星是如何形成的呢?以太阳为例,太阳起源于一团气体,这团气体在万有引力的作用下收缩,它通常叫作星云。星云中重要的物质,不是那些灿烂的气体云,而是比较暗的一部分,其中包括很多尘埃,这些尘埃虽然密度很大,但我们很难用一般的望远镜看到它的运动过程,因为它的温度太低,所以基本不发光。星云中的尘埃和气体在万有引力的作用下不断聚集、挤压、升温,才最终形成了“恒星”——太阳。

我们现在通过电脑的计算,可以得知恒星是怎么形成的,通过射电望远镜,其实已经可以看到一些早期恒星形成的过程。

恒星是由引力凝聚在一起的一颗球型发光等离子体,靠核聚变产生能量而自身能发热发光的星体。太阳是最接近地球的恒星。

恒星

射电望远镜:

(1)观测和研究来自天体的射电波的基本设备;

(2)可以测量天体射电的强度、频谱和偏振等量。

射电望远镜

北宋年间《宋会要》记载:“至和元年五月晨出东方,守天关,昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日。”这个记录说明当年发现了一个超新星,而这个超新星的爆发是在公元1054年,距今大约1000年。可以肯定地说,北宋人看到的超新星就是目前的蟹状星云,这个蟹状星云其实是从一个非常小的地方爆发出来的,那个时候的中国、印度、阿拉伯日本天文学家都记录了这样的现象。

18世纪,天文学家约翰·贝维斯第一次看到这个星云,在他观测到之后,天文学家查尔斯·梅西耶再次看到了这个星云。1848年罗斯伯爵在比尔城堡观察到了这个星云,他因为看到这个星云有点像螃蟹,就把它称为“蟹状星云”。

蟹状星云位于金牛星座东北面,覆盖约12光年范围,距地球约6500光年,它源于一次超新星爆发,是一个超新星遗迹

某些大质量的恒星在演化末期会经历一种剧烈爆炸,这就是所谓的超新星爆发。蟹状星云就是这种爆炸后遗留的残骸之一。我们可以这样相对简单地理解:星云汇聚形成恒星,恒星最终又会以爆发等多种形式回归宇宙物质。

地球诞生的时候是什么样子呢?大约在46亿年前,宇宙大约100亿岁时,太阳和地球诞生了,作为银河系中上千亿颗星辰之一的太阳,是由宇宙星际间的星云物质慢慢地在万有引力作用下收缩形成的。地球最初的样子也只是一块岩石,当沙子和山体大的宇宙碎片落在它的表面时,它就开始慢慢生长了。最初每天落在地球表面上的星际物质超过了6000万吨,而现在大约是150万吨,变少了。其中大部分的物质由于太小,我们肉眼根本看不到。直到大约7000万年后,地球才变成现在的大小。

当我们抬头仰望晴朗的夜空时,可以很清晰地看到繁星点点的银河,但在我们肉眼无法辨认的未知黑暗中,是否会存在我们不知道的神秘物质呢?

什么是黑洞

那些我们看不见的暗物质和暗能量是什么?

时空弯曲和引力波又是如何形成的?

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