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宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。
宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。
《淮南子·原道训》
注:“四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。
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150亿年前发生的一次大爆炸形成的。
在爆炸发生之前,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,之后发生了大爆炸。
大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。
150亿年
宇宙日历—宇宙的历史
人的寿命大概有100年。在这100年中,我们哭泣、欢笑,相会、别离,经历着许许多多的酸甜苦辣,但将这100年放到宇宙中去看,却只是短暂的瞬间。因为现在的宇宙已经有137亿年,是人的寿命的1亿倍之多。
最新的研究认为,在137亿年前就出现了时间和空间,与此同时,还出现了一个小得不能再小的高温火球,这个火球急速膨胀(即宇宙大爆炸),最终成为了现在的宇宙。你可能无法想象137亿年究竟是怎样一个时间概念。为了便于理解,让我们把这137亿年按照比例浓缩成1年,以春、夏、秋、冬为界点来回顾一下宇宙的历史。
假定宇宙大爆炸发生在新年的第一天即1月1日0点。随着空间的膨胀,温度不断下降,我们所居住的银河系便出现了。它诞生的时间大概是在这一年樱花盛开的时候。之后不久,我们的母亲星——太阳和许多其他的星体一起降生。在闪耀着夺目光芒的太阳附近,气体与灰尘不断汇聚,到了9月份的时候,地球终于诞生了!
秋分前后,地球上出现了原始生命。但这些原始生命开始无数次进化、生物种类急速增长则是在12月中旬之后的事情了。中生代的霸王——恐龙灭绝的时间大概在12月30日早晨6点半左右,到了12月31日20点50分左右,猿才终于进化成人。而现在生活在这个世界上的我们,则是在差0.2秒就要进入新的一年那一刻才出生的!真可谓“生之须臾”。
宇宙历史最可能的一种解释
大约150亿年前,我们的宇宙还是一个质量非常大但体积非常小的点。突然这个点爆炸了,中子、质子、电子产生了。这时的温度高达100亿度以上。随着宇宙的迅速膨胀,其温度也逐渐降低,这些基本粒子就形成了各种元素,这些物质微粒相互吸引、融合,形成越来越大的团块,这些团块又逐渐演化成星系、恒星、行星,在个别的天体上还出现了生命现象,能够认识宇宙的人类最终诞生了。
这就是目前有关宇宙历史最可能的一种解释。这一理论就是现代宇宙学中最有影响的大爆炸学说。4月23日,美国加利福尼亚大学天文物理学家乔治·斯穆特在美国物理学会会议上宣布,他领导的科学小组发现了宇宙诞生初期的物质云团,有力地支持了大爆炸学说。他们的这一发现最近引起世界科学界的极大关注,被认为是继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家斯蒂芬·霍金4月24日发表声明说:“这是本世纪最重要的发现”。
斯穆特的科学小组是利用美国1989年11月发射的宇宙背景探测卫星发现这一物质云团的。斯穆特认为该云团是宇宙大爆炸30万年后的产物。这个巨大的云团是目前发现的最大的宇宙结构,其最大跨度约100亿光年,为现有宇宙尺寸的三分之二,其最小跨度也有5亿光年。在此之前科学家发现的最大宇宙结构为长达2亿光年的“宇宙长城”。
早在60年代,科学家就已探测到宇宙空间中均匀分布着的宇宙背景辐射,其温度为零下270摄氏度。大爆炸学说认为,这种辐射是宇宙大爆炸后的“余烬”。从这些“余烬”中,科学家可以推测大爆炸初期的情景。
宇宙背景探测卫星进入地球轨道后,对天空进行了3亿次测量。研究人员利用计算机对这些观测数据进行分析后发现,在遥远天际的宇宙背景辐射中存在着一个三千万分之一度的微小温度波动,如同在“余烬”中闪动着的微弱“火光”,这表明在遥远天际存在着密度非常小的物质云团。
目前,大爆炸学说可以解释较多的观测现象。天文学家观测到远处的天体总是远离地球而去,这证明宇宙仍在膨胀;各种天体的年龄都小于200亿年,这也符合该学说有关大爆炸后才形成各种天体的推论。另外,大爆炸理论还成功地预言了宇宙背景辐射的存在。大爆炸学说预言在大爆炸之后、星系形成之前宇宙的结构应当是云团。不过,在此之前科学家缺乏从大爆炸到星系形成这一阶段的观测事实,这一巨大云团的发现证实了大爆炸学说的预言,通过对它的观测,科学家可以进一步推测宇宙初期的情景。
另外,这一巨大云团的发现还证实了科学家的另一项预言,即宇宙质量的百分之九十存在于“暗物质”中。以往天文学家观测到的宇宙总质量远比理论上计算出的宇宙总质量要小得多。这些“消失”了的物质被称为“暗物质”。“暗物质”的多少直接影响着宇宙的未来,如果宇宙总质量小于某一数值,那么它将象现在这样一直膨胀下去;如果其总质量大于这一数值,那么天体之间的引力将使宇宙停止膨胀,并在这一巨大引力作用下开始收缩,形成宇宙“大坍塌”,直至大爆炸前的状态。
目前,科学家正进一步利用这颗宇宙背景探测卫星探测云团是如何形成原始星系的。英国科学家表示将于明年利用地面射电望远镜对这个云团进行观测,进一步揭示宇宙的奥秘。分别于1990年4月和1991年4月进入太空的“哈勃”天文望远镜和伽马射线探测器也将有助于人们进一步认识宇宙。“哈勃”望远镜可以“窥测到”140亿光年远的地方,也就是能“窥测到”140亿年前宇宙大爆炸初期的情景;而伽马射线探测器则通过对伽马射线的探测揭开“暗物质”之谜,从而揭示宇宙未来的命运。(完)
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