宇宙真的有过大爆炸吗?

宇宙大爆炸假说的提出

1927年,比利时天文学家勒梅特从爱因斯坦的广义相对论出发提出了大尺度空间随时间而膨胀的概念,建立了勒梅特宇宙模型。他认为宇宙是均匀的,各向同性的,宇宙常数不等于零,并且不断地膨胀着。该模型特点是宇宙的初始密度极高,最开始膨胀很快,然后逐渐变慢,直至停滞状态,就形成了星系,于是又开始新的一轮不停的膨胀。1929年,美国的天文学家哈勃发现河外星系在退行,且与距离成正比,这就是著名的哈勃定律。他的发现使得爱因斯坦后悔在他的广义相对论场方程中加入宇宙常数。因为宇宙常数当初就是爱因斯坦为了平衡场方程中显示的宇宙膨胀而加的。基于上述结果,勒梅特在提出的宇宙模型之后,又于1932年提出宇宙起源于一个叫“原生原子”的一次大爆炸的假说,这一假说后来由伽莫夫发展为大爆炸宇宙论。

宇宙大爆炸理论的建立以及它的内容和支持证据

20世纪40年代末美籍俄裔物理学家伽莫夫等人根据爱因斯坦的相对论提出了大爆炸宇宙模型,该宇宙模型是现代宇宙学中最有影响的一种学说,也是得到公认最多的一种理论。他们认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史,宇宙开始是一个极高温高密度的“原始火球”,

初始温度达到150亿摄氏度,当时宇宙间只有质子、中子、电子、中微子等一些基本粒子形态的物质,这些粒子碰撞并且互相转化,整个宇宙处于平衡状态,大约五分钟以后宇宙温度降到10亿摄氏度,火球爆炸,温度降低,

中子开始失去自由存在的条件,或者衰变成质子,或者与质子结合成重氢、氦等元素;当温度降到100万摄氏度以后,形成元素的过程时期结束了。这时宇宙间的主要物质是质子、电子、光子以及一些比较轻的原子核,以辐射藕荷而处于平衡态;当温度继续下降到4000摄氏度时,辐射减退,宇宙间主要存在的是气体物质,气体逐渐凝聚成星云,而形成各种恒星体系,成为我们今天所看到的宇宙。

目前所有的星体都是在宇宙温度降到几千摄氏度后产生的,其历史应该短于200亿年。这一结论与根据球状星团和同位素测定所得到的宇宙年龄相符合。根据哈勃太空望远镜最新观测结果,宇宙的年龄为138.2亿岁。后来科学家发现的宇宙微波背景辐射与大爆炸宇宙论所预言很符合。

另外,氦的丰度与多普勒效应解释的红移现象(哈勃定律)都能反映宇宙的膨胀运动。这种学说也有缺陷,它对宇宙从何而来,向何处去的解释遇到了哲学上的障碍。

其它宇宙模型的学说

1,宇宙脉动学说

上世纪70年代由保罗·戴维斯提出的宇宙脉动学说,即循环宇宙模型,它巧秒地回避了宇宙大爆炸理论遇到的上面所说问题。这个模型也承认目前的宇宙正在膨胀,不过这种膨胀到了一定程度就会重新收缩,当缩到奇点时又开始膨胀,以致循环无穷。在每一循环中我们就有一个膨胀的宇宙,宇宙学家们对这种理论并不特别重视,只是因为它能解释不少最疑难的问题才使他们发生一点兴趣。这种循环理论的主要问题是我们人类现在能观察到的周围宇宙中的物质不够多,不能验证这种理论。

2,稳恒态宇宙模型

,1948年英国天文学家邦迪、霍伊耳(宇宙大爆炸理论的命名者,他是持反对立场的)和哥尔德等提出了一种稳恒态宇宙模型。这一模型排除了演化,主张宇宙从未有过开始,也不会有结束。他们认为:宇宙的性质在大范围内稳恒不变,不仅物质在空间上的分布是均匀的和各向同性的,而且宇宙状态在时间上也是稳定不变的。这种学说现在也承认宇宙的膨胀,但他们认为由于宇宙的膨胀,物质密度变小,而新物质从虚无中不断创生,又使密度变大,他们甚至还计算出新物质的创生率是每5000亿年在一立方米的体积内平均产生一个氢原子。因此宇宙整体图像基本上是始终如一的,不论在任何时期检验都是一样的。

尽管霍伊耳还解释过产生新物质的能量可以从膨胀的能量中取得,但是这种假说同样遇到了哲学上的障碍。宇宙在时间和空间上的无限在哲学上讲不通。

在宇宙学的研究中,宇宙学家们还提出了物质和反物质模型、等级式模型等,每种模型都有它的缺陷。

目前的争论焦点

目前关于宇宙的起源问题是宇宙学家们争论的焦点,最令人注目的是他们想把量子力学的观点引于他们的宇宙学原理中。我们大家都知道量子理论并不能准确预测任何一项实验的结果(不确定性原理),而只能预测一种可能结果的概率。宇宙随机产生各种可能的量子效应,然后整个宇宙不但分裂成无数“平行的宇宙”,

这种平行的宇宙中所有可能的效应都会实现,我们恰巧存在于一个与周围别的宇宙既类似又能适合生命生存的宇宙中,就是说宇宙通常是处于平衡中,但偶然会经受巨大的涨落起伏,从而产生出生命。

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