宇宙起源的另一种假设——宇宙大膨胀

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宇宙是空间、时间、物质和能量构成的统一体，它从何而来，有多大，如何演化，求知的欲望迫使人类在不停地探索。从古代的神话传说到地心说、日心说和著名物理学家勒梅特、伽莫夫提出的宇宙大爆炸理论。人类对宇宙的认识越来越深刻，特别是近百年来，随着科学技术的进步，通过望远镜我们可以看到100多亿光年的天体，看到数千亿的星系，能从更深的领域、层次和科学的角度去探索宇宙的奥秘。目前，大多数的人都同意宇宙大爆炸理论，但仍存在很多让人迷惑的地方，如奇点的产生和大爆炸，反物质是什么，暗物质和暗能量之秘等。宇宙大膨胀假设是宇宙起源的另一种解释，该假设对宇宙的诞生、宇宙加速膨胀等提出了不同的观点，为我们探索宇宙打开了一扇新的窗子。

1 宇宙的起源

宇宙大膨胀假设认为在宇宙诞生之前是太初世界，太初世界无限大，空无一物，没有物质、没有能量、没有光、没有温度、没有时间，是一切都为零的世界。由于太初世界什么也没有，要讨论太初世界空间有多大，存在多长时间是无意义的，如果真要定个大小和时间，那就是无限大和无穷长。我们的宇宙将在太初世界中诞生。

宇宙的诞生开始于在太初世界出现了物质，物质的产生经过了漫长的等待，是在偶然情况下出现的，这虽然是一个偶然事件，但是从太初世界存在时间的无穷长和空间上的无限大来看，物质的出现是必然的。由于在太初世界要产生物质是非常困难的，因此最初产生的物质结构非常简单和弱小，它的大小可能只有一个粒子大，或者比粒子还要小，所拥用的能量也非常的微弱。可把它叫做始粒子，始粒子的出现是宇宙从无到有的开端。

始粒子虽然很微小，但对于一切为零的太初世界，再小也是无限的大，它在太初世界中不可能平静的存在，它出现后随即在太初世界发生激烈反应而发生爆炸。始粒子在太初世界的爆炸和目前已知的爆炸完全不同，爆炸将始粒子撕裂，分裂成多种物质，物质有正物质和反物质，正反物质产生后不是简单的相互湮灭，而是向四周扩散，这些物质进入太初世界，发生新的爆炸，产生更多的物质。物质进入到太初世界再发生爆炸，爆炸产生更多的物质进入太初世界而引发了连续不断的爆炸并产生更多的物质。每次爆炸后，未进入太初世界而进入宇宙空间的物质间发生着相互作用和变化，随着温度的降低，形成能量、氢元素氦元素等，随着温度的进一步下降，演化形成恒星，再经过一系列的演化，从而组成星系。爆炸从宇宙诞生时一直在持续着，经过了上百亿年，目前我们的宇宙边缘仍在爆炸，宇宙在永不停息地爆炸和膨胀，产生更多的物质，形成无数的星系，现在宇宙已形成了上千亿的星系。

2 膨胀中的宇宙

大膨胀假设认为宇宙加速膨胀的原因是是物质进入太初世界引发连续爆炸，经过无数次爆炸的加速使宇宙加速膨胀，没有暗能量的存在。

始粒子的爆炸产生了第一批的新物质，这批新物质以始粒子所在位置为球心向外运动并爆炸，宇宙从一开始就在膨胀。而后，连续的爆炸形成大量物质向各个方向扩散，向外扩散进入太初世界的物质在爆炸的作用下加速运动并引发下一次的爆炸，每一次爆炸都使向外运动的物质加速，从而使宇宙在不断加速膨胀，膨胀的速度有可能会超过光速。

而每一次爆炸后向内进入宇宙世界的物质组成了宇宙中的物质。因为爆炸是在向外加速运动中发生的，所以这些物质也在向外加速膨胀，但膨胀的速度低于宇宙膨胀的速度。

根据科学家的研究，另外一个影响宇宙膨胀速度的是重力，它会减低宇宙的膨胀速度。早期宇宙形成的物质受重力影响时间长，膨胀速度慢一些，而在宇宙后期形成的物质受重力影响时间短，膨胀速度相对要快一些。

3 宇宙的物质

始粒子出现后，随着不断的爆炸，宇宙有了物质、能量、空间、温度和时间等。同时宇宙空间在不断的膨胀增大，时间经过了上百亿年。物质的数量在增加并通过相互作用在发生演化。

在持续的爆炸中产生的物质和能量在宇宙中相互作用，有的相互湮灭，有的生成质子、电子、中子等一些基本粒子形态的物质。而后随着温暖降低，中子与质子结合形成最简单的氢元素和氦元素，氢元素和氦元素目前是占宇宙物质总量的99%以上。其它化学元素的形成是通过恒星不同演化的八个阶段而合成的，即霍伊尔和伯比奇夫妇、福勒四人提出的B2FH理论。化学元素生成之后，随着温度的进一步降低，气态物质逐渐凝聚成气云，而后逐渐形成各种各样的恒星体系。

从始粒子出现后，宇宙以始粒子所在位置为球心向外连续爆炸并膨胀，空间不断扩大。由于爆炸是连续性的，早期爆炸生成的物质演化成大量星系，而后期爆炸生成的物质由于距爆炸后时间较短，物质间相互作用的时间短，还处在星系形成的早期，尚未形成星体或者是数量稀少。如果把宇宙看成一个气球，这个气球在膨胀，气球的中心星体较多，由中心向外星体越来越少，因此从观测中发现宇宙深处星体较为稀少。

4 宇宙大膨胀的证据

宇宙大膨胀的最直接的证据是能观测到宇宙边缘物质在太初世界的爆炸。但由于宇宙膨胀的速度太快，可能超过光速，在膨胀速度大于等于光速的情况下，在任何天体上都不可能观测到物质在太初世界爆炸的图像，而要在实验室模拟太初世界环境，制造爆炸，目前还做不到。这样宇宙大膨胀的只能通过观测的证据来证明。

哈勃定律是著名天文学家哈勃经过多年观测得出的定律，是指河外星系的视向退行速度与距离成正比，即距离越远，远离我们的速度越快，宇宙在加速膨胀。大膨胀假设认为这是因为宇宙在连续爆炸和加速的膨胀过程中，物质不断加速运动导致距离越远的恒星远离的速度越快。

宇宙微波背景辐射是两位美国科学家彭齐亚斯和威尔逊发现的宇宙背景辐射，这是一种充满整个宇宙、来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，温度为3K。宇宙大膨胀假设认为微波背景辐射是宇宙物质在太初世界发生连续爆炸后遗留的。物质进入太初世界发生的爆炸具有相同属性，每次爆炸都产生相同的温度，从而在观测中发现宇宙微波背景辐射。近来的测量表明，背景微波辐射在宇宙中有0.1%的变化。这是由于宇宙空间太大，爆炸虽然属性相同，但因爆炸的时间和区域的不同产生了一定强弱。另外在宇宙的演化过程中微波辐射也会受到波动，这就有了背景微波辐射在宇宙中有0.1%的变化。还有科学家们在分析了宇宙中一个遥远的气体云在数十亿年前从一个类星体中吸收的光线后发现，其温度确实比现在的宇宙温度要高，背景温度约为-263. 89℃，比现在测量的-273.33的宇宙温度要高。宇宙大膨胀假设认为这是因为爆炸是连续性的，早爆炸的区域温度下降经过了很长时间，降到了低点，后爆炸的区域由于时间短，温度还没降到低点，温度相对较高。

目前科学家的研究发现宇宙中的元素氢和氦占据了99.99%。宇宙大膨胀假设认为这是物质在太初世界中发生连续的爆炸，每一次的爆炸强度和性质是相同的，所生成的物质、温度相同，经过一系列的反应最终形成氢和氦。而更重的碳、氧、硅、铁等元素是在恒星的演变过成中合成的。

5 结论

宇宙大膨胀假设是在大爆炸理论基础上设想出来的，它们的共同之处在于宇宙不是稳恒态的，由非常小的尺寸爆炸膨胀而成的，爆炸产生了物质、能量、空间、时间、温度等，目前宇宙仍在加速膨胀中。不同之处主要在于大爆炸理论认为宇宙是密度极大、温度极高的奇点爆炸而诞生，爆炸时间非常长，目前宇宙仍在爆炸的过程中。大膨胀假设认为宇宙由非常微弱的始粒子出现后引发爆炸而诞生，爆炸由中心向外连续发生，每一次爆炸时间很短，爆炸的位置在宇宙边缘物质与太初世界交汇处，经过膨胀到达今天的状态。

宇宙大膨胀是宇宙起源的另一种假设，对宇宙起源的提出了新的解释，特别是始粒子的提出相比大爆炸理论的奇点让人更容易理解。但是此假设还存在很多问题和疑问，如物质在太初世界如何爆炸、宇宙如何膨胀、暗物质之秘、宇宙的未来等需要我们进一步的深入探索。

原文地址：今日头条