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宇宙大爆炸之前发生了什么?
其实并不存在“宇宙大爆炸之前”——宇宙大爆炸创造了如我们现在所知的时间与空间。
在宇宙大爆炸发生的那一刻,物理宇宙中所有的事物都从一个奇点(一个热量无限高、密度无限大的点)中扩展出来。我们得记得不能把宇宙大爆炸想象成发生在空间某一点上的普通爆炸,这一点很重要。毕竟,空间本身扩空间不是在时间里增长,空间是和时间一同在扩张。
爱因斯坦的广义相对论支持了这种宇宙诞生的构想。根据相对论,空间和时间会被“缝合”在一个称为“时空”的四维连续统中。此外,时空构造不仅仅是物质和物理宇宙相互影响过程的平面舞台。大量生成的引力场的存在令时空扭曲。时空的曲率管控着粒子的运动,包括光子,尽管它们是没有质量的。就如同20世纪著名的物理学家约翰·惠勒打趣时说的:物质告诉时空怎样弯曲,时空告诉物质如何运动。
通过把时空理解成物理宇宙中起作用的一部分,我们能更容易想象空间与时间在宇宙大爆炸的那一刻是怎样形成的,伴随着我们在宇宙中能观测到的一切事物。
宇宙大爆炸发生在哪里?
宇宙大爆炸发生在哪里?在哪个星座呢?我们应该观察在那个方向的更年轻星系和在相反方向的更古老星系吗?
这个示意图展示了空间随着时间变化的扩张
NASA/空间望远镜研究所/ Ann Feild
这是关于宇宙大爆炸最普遍的错误观念:它发生在先前存在的真空区里的一些特定点上,就像一枚爆炸的手榴弹,里面有着像弹片一样的星系。事实上,宇宙大爆炸不仅诞生了物质,也产生了空间本身。之后空间扩展,空间里的物质变得稀薄。换句话说,宇宙大爆炸就发生在你正坐着的地方,或者其他任何地方。
简而言之,用电梯演讲的说法:宇宙大爆炸在同一时间发生在各个地方。各个地方都由小变大。仔细想想,你就能准确地理解它了。
相关知识
大爆炸,是描述宇宙的源起与演化的宇宙学模型,这一模型得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持。宇宙学家通常所指的大爆炸观点为:宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的。
根据2015年普朗克卫星所得到的最佳观测结果,宇宙大爆炸距今137.99 ± 0.21亿年,并经过不断的膨胀到达今天的状态。
大爆炸一词首先是由英国天文学家弗雷德·霍伊尔所采用的。霍伊尔是与大爆炸对立的宇宙学模型——稳态学说的倡导者,他在1949年3月BBC的一次广播节目中将勒梅特等人的理论称作“这个大爆炸的观点”。虽然有很多通俗轶事记录霍伊尔这样讲是出于讽刺,但霍伊尔本人明确否认了这一点,他声称这只是为了着重说明这两个模型的显著不同之处。
表示宇宙中不同能量密度组成比例的饼图,根据与观测最相符合的ΛCDM模型,有95%的成分都以充满奇异性质的暗物质和暗能量形式存在。
霍伊尔后来为恒星核合成的研究做出了重要贡献,这是恒星内部通过核反应利用氢元素制造出某些重元素的途径。1964年发现的宇宙微波背景辐射是支持大爆炸确实发生的重要证据,特别是当测得其频谱从而绘制出它的黑体辐射曲线之后,大多数科学家都开始相信大爆炸理论了。
根据大爆炸理论,宇宙是由一个极紧密、极炽热的奇点膨胀到现在的状态。
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本文选自:今日头条 |
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