宇宙是个什么概念? “熵寂宇宙”是什么意思 ?

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人们是怎样能推测出曾经可能有过宇宙大爆炸呢?这就要依赖天文学的观测和研究。我们的太阳只是银河系中的一两千亿个恒星中的一个。像我们银河系同类的恒星系 —— 河外星系还有千千万万。从观测中发现了那些遥远的星系都在远离我们而去,离我们越远的星系,飞奔的速度越快,因而形成了膨胀的宇宙。
对此,人们开始反思,如果把这些向四面八方远离中的星系运动倒过来看,它们可能当初是从同一源头发射出去的,是不是在宇宙之初发生过一次难以想象的宇宙大爆炸呢?后来又观测到了充满宇宙的微波背景辐射,就是说大约在137亿年前宇宙大爆炸所产生的余波虽然是微弱的但确实存在。这一发现对宇宙大爆炸是个有力的支持。
宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派,它能较满意地解释宇宙中的一些根本问题。宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出,但20年代以来就有了萌芽。20年代时,若干天文学者均观测到,许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比,都有波长变化,即红移现象。
到了1929年,美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律。他在理论中指出:如果认为谱线红移是多普勒效应的结果,则意味着河外星系都在离开我们向远方退行,而且距离越远的星系远离我们的速度越快。这正是一幅宇宙膨胀的图像。
1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论:整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中,后来发生了大爆炸,碎片向四面八方散开,形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中,提出了热大爆炸宇宙学模型:宇宙开始于高温、高密度的原始物质,最初的温度超过几十亿度,随着温度的继续下降,宇宙开始膨胀。
大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说,大爆炸理论诞生于20世纪20年代,在40年代得到补充和发展,但一直寂寂无闻。 40年代美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为,宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态,这种状态被形象地称为“原始火球”。所谓原始火球也就是一个无限小的点,现在的宇宙仍会继续膨胀,也就是无限大,有可能宇宙爆炸的能量散发到极限的时候,宇宙又会变成一个原始火焰即无限小的点以后,火球爆炸,宇宙就开始膨胀,物质密度逐渐变稀,温度也逐渐降低,直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象,也能圆满地解释许多天体物理学问题。直到50年代,人们才开始广泛注意这个理论。
60年代,彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据,他们发现了宇宙背景辐射,后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹,从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们在测定银晕气体射电强度时,在7.35cm波长上,意外探测到一种微波噪声,无论天线转向何方,无论白天黑夜,春夏秋冬,这种神秘的噪声都持续和稳定。相当于三K摄氏度的黑体发出的辐射。这一发现使天文学家们异常兴奋,他们早就估计到当年大爆炸后,今天总会留下点什么,每一个阶段的平衡状态,都应该有一个对应的等效温度,作为时间前进的嘀嗒声。彭齐亚斯和威尔逊也因此获1978年诺贝尔物理学奖。
20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10 ~ 43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释. 宇宙的起源:最初是比原子还要小的奇点,然后是大爆炸,通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子,这些粒子在能量的作用下,逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此,大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而,至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持,而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。
[编辑本段]【理论观点】
大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。
从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来,通过几十年的努力,宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史:
大爆炸开始时 约137亿年前,极小体积,极高密度,极高温度。
大爆炸前10~43秒 宇宙从量子背景出现。
大爆炸前10~35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。
大爆炸前10~5秒 10万亿度,质子和中子形成。
大爆炸后0.01秒 1000亿度,光子、电子、中微子为主,质子中子仅占10亿分之一,热平衡态,体系急剧膨胀,温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒后 300亿度,中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后 100亿度,中微子向外逃逸,正负电子湮没反应出现,核力尚不足束缚中子和质子。
大爆炸后13.8秒后 30亿度,氘、氦类稳定原子核(化学元素)形成。
大爆炸后35分钟后 3亿度,核过程停止,尚不能形成中性原子。
大爆炸后30万年后 3000度,化学结合作用使中性原子形成,宇宙主要成分为气态物质,并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块,直至恒星和恒星系统。
根据哈勃常数也可以推算大约150亿年前,宇宙起始于一个奇点。
温格.波缪说:“爆炸1/100秒时,温度为1000亿摄氏度,宇宙处于最简单的热平衡状态。从纯能量中产生出来的光子和正负电子搅和在一起,连幻影般的中微子也泡在这盆热汤(就是我们所说的基本粒子浓汤)里。光子和质子的比例为10比1。爆炸1秒后,温度降到100亿摄氏度,中微子开始抽身逃离热平衡。三分钟是个划时代的时间,温度降到10亿摄氏度,正负电子湮灭完成。宇宙主要由光、正反中微子组成,核粒子只占很少份额,其中氢和氦的比例为73∶27。另外就是湮灭中多出来的与核粒子同样稀少的电子。此后70万年没有大事发生,直至温度降到3000摄氏度,自由电子渐渐各有其主,与核结成了氢和氦,物质于是脱离了辐射的热平衡,宇宙开始透明。
大爆炸宇宙模型(big-bang model)
一种广为认可的宇宙演化理论。其要点是,宇宙是从温度和密度都极高的状态中由一次“大爆炸”产生的。时间至少发生在100亿年前。这种模型基于两个假设:第一是爱因斯坦提出的,能正确描述宇宙物质的引力作用的广义相对论;第二是所谓宇宙学原理,即宇宙中的观测者所看到的事物既同观测的方向无关也同所处的位置无关。这个原理只适用于宇宙的大尺度上,而它也意味着宇宙是无边的。因此,宇宙的大爆炸源不是发生在空间的某一点,而是发生在同一时间的整个空间内。有这两个假设,就能计算出宇宙从某一确定时间(称为普朗克时间)起始的历史,而在此之前,何种物理规律在起作用至今还不清楚。宇宙从那时起迅速膨胀,使密度和温度从原来极高的状态降下来,紧接着,预示质子衰变的一些过程也使物质的数量远超过反物质,如同我们今天所看到的一样。许多基本粒子在这一阶段也可能出现。过了几秒钟,宇宙温度就降低到能形成某些原子核。这一理论还预言能形成一定数量的氢、氦和锂的核素,丰度同今天所看到的一致。大约再过100万年后,宇宙进一步冷却,开始形成原子,而充满宇宙中的辐射则在宇宙空间自由传播。这种辐射称为宇宙微波背景辐射,它已经被观测所证实。除了原始物质和辐射外大爆炸理论还预言,现在宇宙中应充满中微子,它们是无质量或无电荷的基本粒子。现在科学家们正在努力找寻这种物质。
大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实:
(a)理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
(b)观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。
(c)在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。
(d)根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。
按照大爆炸理论,宇宙是137亿年前从一个极小的点诞生的,从那里诞生了时间和空间、质量和能量,从而由物质小微粒聚集成大团的物质,最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前,宇宙中没有物质,没有能量,甚至没有生命。
但是,大爆炸理论无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样,或者说发生这次大爆炸的原因是什么?按照大爆炸理论,宇宙没有开端。它只是一个循环不断的过程,从大爆炸到黑洞的周而复始,便是宇宙创生与毁灭并再创生的过程。
这只是一个设想,并不是一个完美的理论。
[编辑本段]【论据】
大爆炸理论虽然并不成熟,但是仍然是主流的宇宙形成理论的关键就在于目前有一些证据支持大爆炸理论,比较传统的证据如下所示:
(a)红位移
从地球的任何方向看去,遥远的星系都在离开我们而去,故可以推出宇宙在膨胀,且离我们越远的星系,远离的速度越快。
(b)哈勃定律
哈勃定律就是一个关于星系之间相互远离速度和距离的确定的关系式。仍然是说明宇宙的运动和膨胀。
V=H×D
其中,V(Km/sec)是远离速度;H(Km/sec/Mpc)是哈勃常数,为50;D(Mpc)是星系距离。1Mpc=3.26百万光年。
(c)氢与氦的丰存度
由模型预测出氢占25%,氦占75%,已经由试验证实。
(d)微量元素的丰存度
对这些微量元素,在模型中所推测的丰存度与实测的相同。
(e)3K的宇宙背景辐射
根据大爆炸学说,宇宙因膨胀而冷却,现今的宇宙中仍然应该存在当时产生的辐射余烬,1965年,3K的背景辐射被测得。
(f)背景辐射的微量不均匀
证明宇宙最初的状态并不均匀,所以才有现在的宇宙和现在星系和星团的产生。
(g)宇宙大爆炸理论的新证据
在2000年12月份的英国《自然》杂志上,科学家们称他们又发现了新的证据,可以用来证实宇宙大爆炸理论。
长期以来,一直有一种理论认为宇宙最初是一个质量极大,体积极小,温度极高的点,然后这个点发生了爆炸,随着体积的膨胀,温度不断降低。至今,宇宙中还有大爆炸初期残留的称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线。
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。他们发现,背景温度约为-263. 89摄氏度,比现在测量的-273.33的宇宙温度要高。
[编辑本段]【反大爆炸论者的声音】
一封《致科学界的公开信》得到了34位科学家和工程师的签名,于2004年5月22日发表于英国的《新科学家》(NeW Scientist)杂志。我们将它翻译过来,目的是让读者对大爆炸理论的人的论据有所了解。这封公开信被贴到网上后,又得到了185位科学家的网络签名(现在已四百多人了):
如今,大爆炸理论越来越多地以一些假设,一些从未被实证观察的东西作为自己的论据:暴胀、暗物质和暗能量等就是其中最令人震惊的一些例子。没有这些东西,我们就会发现,在实际的天文学观测和大爆炸理论的预言之间存在着直接的矛盾。这种不断求助于新的假设来填补理论与实现之间鸿沟的做法,在物理学的任何其他领域中都是不可能被接受的。这至少反映出这一来历不明的理论在有效性方面是存在着严重问题的。
然而,没能这些牵强的因素,大爆炸理论就无法生存。离开了暴胀之类的假设,大爆炸理论就无法解释实际观测中发现的同质的、各向同怀的宇宙背景辐射。因为那样的话,它就无法解释宇宙中相距遥远的各部分何以会有着相同的温度并发出同量的微波辐射。离开了那种与我们20多年来辛苦努力在地球上观察到所有物质都格格不入的所谓暗物质,大爆炸理论的预言与宇宙中实际的物质密度就完全是矛盾的。暴胀所需的密度是核聚变所需的20倍,这也许可以作为大爆炸理论中较轻元素来源的一个理论解释吧。而离开了暗能量,根据大爆炸理论计算出来的宇宙年龄就只有80亿年,这甚至比我们所在的这个星系中许多恒星的年龄还要小几十亿岁。
更重要的是,大爆炸理论从来没有任何量化的预言得到过实际观测的验证。该理论捍卫者们所宣称的成功,统统归功于它擅长在事后迎合实际观测的结果,它不断地在增补可调整的参数,就像托勒玫(Ptol m e)的地心说总是需要借助本轮和均轮来自圆其说一样,其实,大爆炸论并不是理解宇宙历史的唯一方式。‘等离子宇宙论‘和’稳恒态宇宙模型论’都是对这样一个持续演化着的宇宙的假设,它们认为宇宙既无始也无终。这些模型,以及其他一些观点,也都能解释宇宙的基本现象,如较轻元素在宇宙中所占的比重、宇宙背景辐射以及遥远星系谱线红移量随着距离增加等问题,它们的一些预言还甚至得到过实际观测的验证,而这是大爆炸理论从未做到过的。大爆炸论的支持者们强辩说这些理论不能解释观测到的所有天文现象。但这并没有什么奇怪的,因为它们的发展严重缺乏经费的支持。实际上,直到今天,这样一些疑问和替代理论都还不能被拿出来进行自由的辩论和检验。绝大多数的研讨会都在随波逐流,并不允许研究者们进行完全公开的观点交流。理查德·费曼(Richard Feynman)说过,‘科学就是怀疑的文化’,而在今天的宇宙学领域,怀疑和异见得不到容忍,年轻学者们即使对大爆炸这一标准模型有任何否定的想法也不敢表达。怀疑大爆炸论的学者如果把自己的疑问说出来就会失去经费资助。连实际的观测结果也要被筛选,要依据其能否支持大爆炸理论的标准来筛选。这样一来,所有不合标准的数据,比如谱线红移、锂元素和氦元素在宇宙中所占的比例、星系的分布等,都被忽视甚至歪曲。这反映出了一种日益膨胀的教条主义,完全不合乎自由的科学研究精神。如今在宇宙学研究领域,几乎所有的经费和实验资源都被分配给以大爆炸理论为课题的项目。科研经费来源有限,而所有主管经费分配的评审委员会都被大爆炸论的支持者们把持着。结果就造成了大爆炸理论掌握该领域的全面主导地位,这一局面与该理论在科学上的有效性毫无关系。只资助从属于大爆炸论的课题,这种做法抹杀了科学方法的一个基本原则:就是必须持续不断地用实际观察来对理论加以检验的原则。这样一种束缚使任何探讨都无法进行,也使任何研究都无法进行,为了治疗这一顽症,我们呼吁资助宇宙学研究的机构将相当部分的经费留给那些替代性理论的研究课题,留给那些与大爆炸理论存在矛盾的实证观测。为避免经费分配不公的问题,掌管经费分配的评审委员会可以由非宇宙学领域的天文学家和物理学家组成。将经费公平地分配给针对大爆炸理论有效性进行的研究项目,以及其替代性理论的研究项目,这将能使我们以科学的方式找到关于宇宙历史演变的最可信的模型。
[编辑本段]【宇宙大爆炸理论的缺陷】
根据大爆炸理论,星系连同其它所有的恒星和行星都产生于一个所谓有的奇异点。这个奇异点中集中了所有宇宙最原始的物质。而科学家们对这一奇异点物理参数的评估则是:温度为1031 K,潜藏的能量密度为1098 尔格/立方厘米(作为比较,恒星内部最高温度为108 K,而中子星的物质密度为1015 克/立方厘米)。
我们很难想像,处于奇异点时期的宇宙到底是什么样。今天流行的宇宙超级结构理论认为,大爆炸后形成的微型黑洞遍及整个宇宙。这些黑洞的体积还没有一个原子核大,但其质量却相当于一个小行星。不久前还有信息称,美国宇航局计划于2007年发射一个高功率X射线望远镜GLAST。按照天文物理学家们的计算,该望远镜的敏感度足以发现微型黑洞的波动。宇宙超级结构理论将最终得到实验证实。
“大爆炸”理论最大的缺陷就是无法回答大爆炸之前这一奇异的点来源于何方?大爆炸理论存在了100多年了,但令人惊讶的是,这一理论的发展将把人们对宇宙诞生和灭亡的认识不可避免地引向神创说。并不奇怪,教皇约安-帕维尔二世早就在其书信中称当代的宇宙论与《圣经》中的论述不谋而合。
电磁宇宙设想——新兴的宇宙理论
近年来,我们关于电磁宇宙的设想则回答了诸多疑问。而电磁宇宙说的基本观点则体现在以下三个主要方面:第一,宇宙将永远存在;第二,宇宙间的所有物质在各种频率范围内都发生着能量交换--从超低频至超高频;第三,宇宙间的一切活动都是循环发生的(行星产生于黑洞,之后又浓缩成黑洞)并遵循着守恒定律(能量、电荷、物质)。
电磁宇宙理论的基本观点是:宇宙是一个超环面系统,其中的众多星系都由宇宙磁场连接在一起,螺旋形的超环面宇宙磁场控制着所有的星系流。各个星系群由黑洞带隔开,而黑洞带则是孕育和产生星系之处,部分科学家称之为星系“产房”。
根据电磁宇宙理论,黑洞造就了两种星系类型,一种由由负电子和质子构成物质世界,另一种则是由正电子和反质子构成所谓反物质世界。正是这两个世界之间存在的巨大的物质和电荷差异形成了给予宇宙生命与发展的能量。
星系就是在宇宙磁场存在条件下诞生的,恒星系统和星系际物质的运动则形成了宇宙的强大的电流。正如地球大气中雷雨天的放电现象,黑洞中的放电现象便成就了众多星系的诞生和死亡。如果说地球上的放电现象是瞬间完成的,那么黑洞的放电现象则要持续数十亿年并最终决定在我们的周围会形成什么样的世界。
电磁宇宙理论认为,宇宙中的大爆炸其实就是星系的诞生过程。由于宇宙间存在着数不清的星系,所以可以推测,宇宙间的大爆炸每时每刻都在发生,也就是说,宇宙间的星系诞生和灭亡每秒都在发生着。原子弹的爆炸就是这样一个实例。
冷战时期,每次原子弹试爆时美国人安装在卫星上的传感仪器都会对爆炸进行观测。原子弹爆炸总伴随着中子辐射。令科学家们惊讶的是,每次爆炸后仪器都会记录下不间断的中子辐射。后来天文学家们的研究显示,宇宙间每个区域内时时刻刻都在发生着爆炸。
电磁宇宙理论的问世将使大爆炸理论随着时间的推移而被人们淡忘。因为物质和能量永远处于相互转换中,时间只不过是记录从一个事件到另一个事件的工具,事实上时间也是永恒的,生命的循环既没有始,也没有终。
[编辑本段]【宇宙新论:宇宙大爆炸一直在发生】
据英国广播公司(BBC)2002年4月25日的报导,美国普林斯顿大学一物理学家根据天文观测的结果,即宇宙还在不断地加速膨胀,提出一种新的宇宙理论,称一次次的宇宙大爆炸在过去和将来一直在发生,我们目前的这个宇宙只是这一连串大爆炸中的一个,虽然每次宇宙大爆炸的过程极其漫长(超过一万亿年),但通过对此理论所预言的重力波的观测,人们有可能在几年内初步验证此理论是否正确。
宇宙还在不断膨胀,报导称在过去五年,一个奇怪的现象引起了人们的关注。
背道而驰
大爆炸产生的辐射波 :自从137亿年前的宇宙大爆炸之后,星体和各星系一直各自向外飞散。理论上讲,相互维系的重力应该减慢这个膨胀的速度,但是事实并非如此,实际上膨胀还在加速进行。 宇宙中有某种力量,正在把星体和各星系拉开。宇宙学家不知道那是什么力量,但是他们可以建立数学公式把这个现象描绘出来。
宇宙新论的提出者之一、美国普林斯顿大学的斯坦哈特说,这些公式预测宇宙无始、无终,一次次宇宙大爆炸将会永不止息,不断发生。
爆炸循环
他说:“我们这幅图画所提出的是大爆炸并非时间的开端,而只是连串爆炸循环当中的最新一次而已。在这些循环当中,宇宙经历加热、膨胀、冷却、停滞、空虚,然后再度膨胀。” 根据这个理论,宇宙将会继续膨胀大约一万亿年。这时,公式推算出,神秘的反重力力量的特性改变,在宇宙某个角落发生另一次大爆炸,一切重新开始。
验证
要验证斯坦哈特的说法是否正确不必等一万亿年,对错很快就可以定夺。 每一次大爆炸都会产生重力波,在整个宇宙扩散。科学家正在地球上和太空中建造新一代的仪器来探测这些重力波。第一个探测结果将会在几年内出现,这将可以证实或者否定宇宙无始无终的说法。
[编辑本段]【大爆炸理论:拼凑起来的故事?】
美国《纽约时报》曾报道过这样的事件:
曾几何时。有个似乎十分简单的设想,即宇宙始于一次大爆炸。
宇宙诞生的故事慢慢拼凑起来。“大爆炸”方程式甚至还可以用于预测宇宙历史早期形成的质量较轻元素(氢、氢和锂)的相对数量。而且“大爆炸”理论还与观测结果十分吻合,这真是不可思议。
但是这种理论上的乐园已经难有好日子过了。最近几年,“大爆炸”理论不能自圆其说的问题接踵而来,宇宙不再那么循规蹈矩了。
最新打击
最新的打击是上个月出现的。人们长期以来一直认为,星系彼此之间的引力与宇宙扩张相抗衡,向心引力刚好与离心张力形成平衡,使宇宙得到控制。理论学家们看到2月27日一期的《科学》杂志时肯定会深感震惊,因为这期杂志报告了宇宙在加膨胀的证据,这表明存在某种尚无法解释的与引力作用相反的斥力。
虽然还未成定论,但是它却是理论学家一直绞尽脑汁要弄明白的一系列惊人结论中最新出现的一个。由于天文学家们的观测工具越来越灵敏,所以就必须不断往原始的“大爆炸”理论中塞进一个又一个用心良苦的假设——先是宇宙诞生大爆炸之后随即出现过短暂的“膨胀期”、存在大量看不见并无法解释的“暗物质”,现在则可能是正使宇宙加速扩张的某种神秘的东西。
不断修正
但并不是所有事情都能得到解释。例如,为什么无论在哪里出现 的背景辐射都有完全一样的温度呢?这种吻合似乎过于完美,而显得不真实自然。还有更令人不可思议的,那就是宇宙匪夷所思的形状。一个“封闭”的宇宙是弯曲的,所以宇宙万物最终会崩溃。而一个“开放”的宇宙则将无限扩张。但是无论如何,我们自己的宇宙似乎是“平的”,介乎这两者之间。
除非存在宽厚仁慈的独裁者,否则宇宙中一切怎么能够如此和谐呢?
1979年时出现了一个答案,当时物理学家艾伦·古思提出了—个假设,认为在最初大爆炸之后,宇宙紧接着进入超高速疯狂扩张期,宇宙体积成倍成倍地膨胀。该膨胀期只持续远远不到一秒钟的刹那间。但是计算结果表明,这就足以使辐射变得均匀,并使弯曲展平——消除了大爆炸留下的波纹,于是又恢复了宇宙常数。
但是宇宙学家们随后又开始感到不安了,因为宇宙辐射过于均匀;这表明宇宙最初是均质单一的,后来莫名其妙地演化成我们今天所见到的不规则的宇宙,中间点缀着恒星、星系和巨大星系团。要想让这么多的物质凝结起来,似乎宇宙的年龄还不够大,引力也不够强。于是就出现了另一次修正。宇宙学家们已经发现,理论上存在的暗物质可以让“大爆炸”理论自圆其说。如果宇宙中存在足够多的这种看不见的物质,那么这种物质就可以产生额外的引力,促使形成巨型结构。
“大爆炸”理论变得不再简单明了,现在甚至似乎变得越来越复杂了。
以正在发生爆炸的恒星超新星作为测量距离的信标(因为可以用超新星闪烁的速度来估计它们的实际亮度),天文学家们最近几周很不清愿地得出这样一个结论,即宇宙可能正在莫名其妙地加速扩张。
还可能出现这样的情况,光学错觉让天文学家看走了眼。与此同时,理论学家们又在忙着修补漏洞了。

宇宙已137亿"岁"了
最近,美国科学家利用国家航空航天局(NASA)的遥控探测器,精确地测定了宇宙的年龄--137亿年。
多年来,天文学家们一直判定宇宙的年龄在130亿至140亿岁之间,但始终不能确定准确数字。但NASA的科学家们在2月11日表示,一艘距离地球160万公里的宇宙飞船观测到了宇宙形成初期的景象,并找到了准确答案。科学家们还同时指出,恒星是在大爆炸之后两亿年出现在宇宙中的。在此之前,宇宙中既没有恒星,也没有星系,有的只是精确到百万分之一度的微小温度变化。但即使是这样微小的变化,也足以在宇宙中产生大量冷热不均的"斑点",这些斑点逐渐"聚拢"并最终形成现在我们所熟知的各种天体。
这些都是科学家们在"WMAP"探测行动的成果发布会上所宣布的。WMAP是"威尔金森微波各向异性探测器"的简称。它观测到了大爆炸后仅38万年的"婴儿宇宙",比哈勃望远镜所能看到的还要久远。在1992年,另一枚NASA探测器也曾发回类似的图像,但由于技术所限模糊不清。这回WMAP则为我们清晰的描绘了婴儿时期的宇宙:整个"天空"看起来像一个带斑点的卵形区域,热的地方呈红色和黄色,冷的地方则显现出蓝色与松石绿。"这次探测器发回的是无比珍贵的资料,"该任务的主要负责人、NASA戈达德航天飞行中心的科学家查尔斯·班内特兴奋的表示,"它使我们得到了宇宙婴儿期最新的详细图像,是大爆炸之后的壮丽余辉。"
普林斯顿大学高等研究院的约翰·巴考尔教授也难以掩饰内心的激动:"从推测值到精确数字,这次发现是宇宙研究史上里程碑,我被科学的力量所深深震撼。"他还形象地解释说,如果把现在的宇宙比作一个50岁的中年人,那么这次探测器所观测的就是他刚刚出生12小时后的详细数据,而且要精确到每一个脚趾头。
为了缅怀2月1日遇难的哥伦比亚号航天飞机上的七名宇航员,这些成果推迟到最近才刚刚公布。NASA天文物理部门的主任安妮·金尼说:"缅怀宇航员们的最好办法,就是将探索宇宙的科学任务进行到底。"

宇宙中的未解之谜

暗物质
美国女天文学家葳拉·罗宾依据已经发现的一些天文现象及人类已知的一些科学规律,提出宇宙中应该存在大量的暗物质,否则许多现象都无法解释。暗物质可能是黑洞和矮星,但暗物质中的绝大多数应该是一些不发光、不反光、不挡光的透明物质,科学家们有的说是重子物质、有的说是光子、有的说是中微子,总之,宇宙间的暗物质还是个未解之谜。
"钱德拉"X射线观测望远镜拍摄到存在宇宙暗物质的新证据,在"钱德拉"拍摄的编号为NGC 720遥远星系X射线照片上,可以清楚地看到其周围的炽热气体云团。但是该气团的取向并不与星系自身的取向一致,这从利用可见光谱拍摄的照片中可以看到。NGC 720星系位于离开地球约8000万光年的地方。

类星体
类星体指一类特别明亮、体积特别小、运行速度特别大、发射出的能量特别强又有极快的明暗周期变化的一类天体。美国天文学家马丁·斯密特等人对类星体做了深入研究总结出一些现象,提出了一些令人费解的问题,但直至今天,天文学家们连在类星体到底是离我们较近的天体还是离我们非常遥远的天体这一点上还没有完全达成共识,类星体到底是什么东西就更是不得而知。

黑洞、白洞,蛀洞
1939年奥本海默根据广义相对论预言,当恒星质量足够大(相当于我们太阳质量的3.2倍以上)时,可能会由于巨大的引力而坍缩;随着它的体积的变小,引力场会变得十分强大,以至大到将其引力范围(科学上称视界)内任何东西都吸进去的程度,连光线也无法逃逸,像一个无限深的洞。20世纪60年代,美国物理学家惠勒将其名之为黑洞。有科学家预言,银河系中应该有100万个黑洞。由于黑洞吞食一切物质和光线,起码现阶段人类还找不到直接观察黑洞的方法,不过科学家已经间接证明了若干个黑洞的存在。
白洞是科学家为平衡宇宙间物质的流动性而预言的一种与黑洞性质相反的天体,在视界之内的物质只向外流不向里流;蛀洞(亦有称虫洞)则是有了黑洞和白洞之后一种必然性的理论假说,它是科学家预言的弯曲空间不同区域间或不同宇宙间可能存在的联系通道。究竟在这样深的层次上宇宙如何结构自己,人类还不得而知。

火星与水
火星上有水吗?
美国国家航空和宇宙航行局的科学家近日宣布他们已经在火星表面找到了水的痕迹。如果这一发现能被最终证实,它将预示着人类对这颗红色行星的探索有了根本性的突破。
科学家是在火星中部长约6000公里的大峡谷地区找到水的痕迹的。从这些证据可以推测出,在数十亿年前,火星表面曾被极为丰富的水流冲刷过。但尽管如此,科学家们仍坚持认为,由于当时火星的大气层非常稀薄,火星表面不可能有水存在。
不过,火星大峡谷的底部或火星坑的深处却可能是例外。因为这些地区的地形非常复杂,积蓄了大量的火山堆积物、风化物质、山陵崩塌泥石以及远古时代海洋的沉淀物。
此外,火星大峡谷中部是火星表面海拔最低的地区,比平均海拔要低数公里。这使得这一地区的大气压相对来说比其它地区要高一些,从而为水能被保存下来创造了必备的条件。
NASA科学家在研究"火星探测者"发回来的照片后发现,火星中部地区的层状地形很有可能储存着远古浅海或远古冰层下所残留下来的水。
在这一地区,科学家们相信他们已经找到了盐水从地表渗露下来所留下的痕迹。除此之外,科学家们还推断火星表面的盐水渗露很有可能也是季节性的,因为并不是所有该地区的照片都有渗露的痕迹。一些其他科学家则宣称,他们在至少两个火星坑的侧面也找到了水渗露的迹象。

那么火星上的水从何而来?
美国科学家最近提出,早期的火星有过剧烈的火山活动,炽热的岩浆在从火星地底深处上升到地表的过程中,释放出大量的水蒸汽。
田纳西大学的科学家在英国《自然》杂志上报告说,他们对一块于150年前落到地球上的火星陨石进行研究后发现,火星熔岩里的含水量,可能比人们原先想象的要多得多。
这块陨石是火星上火山喷发后形成的岩石。科学家取了它的一块碎片,研究其矿物颗粒的结构,发现颗粒内部所含的可溶于水的元素比例较高,比颗粒外壳里的含量多。
他们认为,可能岩浆在上升的过程中释放出了大量水汽,而矿物颗粒外壳损失的水比内部要多得多,导致外壳不含水,从而使人们以为火星岩浆里的水含量很少。事实上,从这些矿物颗粒的内部成分推断,形成这块陨石的岩浆,含水量可能高达1.8%。
岩浆释放水汽的现象,目前在地球上仍然时有发生。在火山喷发时,岩浆从地底上升,压力迅速减小,导致水汽的溶解度下降,从而逸出,就像汽水瓶盖打开后二氧化碳气泡从水中逸出一样。科学家认为,早期地球火山活动剧烈,喷出大量水汽,海洋也许就是这样形成的,火星的情况可能与此类似。
不过,科学家也提出,仅仅靠分析一块陨石得出的数据,还不足以说明问题。火星上的火成岩是否普遍具有这种特征,可能要等2020年左右人类登上火星进行更详细的研究之后才能见分晓。
另外,来自美国圣地亚哥的肯-爱吉特和迈克尔-马林则声称,火星上的水源并非来自泉水或小溪,而是由泥浆和冷却的蒸汽喷发形成。这是他们对美国航空航天局拍摄的火星轨道照片进行研究之后得出上述结论的,他们声称,在照片上发现了与造成地球上泥石流和洪水泛滥相同的冲沟,而对于这一现象的最符合逻辑的解释就是火星上的水有可能也来自泥浆喷发。与此同时,两位科学家表示,他们也对于这一结论感到有些迷惑不解,因为尽管火星上的水源并不稀少,但此前一直被认为水源仅存在于火星两级的冰帽或是极其稀薄的空气当中。一些科学家曾指出,火星上最多有一个蓄水层,但应该是在地表以下很深的地方。而且,此前一些有关火星的照片上显示的干涸河床表明,尽管火星一度拥有大量的水源,但这些水源早在数十亿年前就已经枯竭,同时火星上的空气也变得越来越稀薄。另外,一些科学家指出,火星上的平均温度大多在零下70至100摄氏度之间,任何水源即使存在也早就被冻成了冰,固定在地表下数公里的地方,因此不可能再以泥浆的形式从地表喷发出来。
但是,爱吉特和马林仍然认为,这次有关冲沟的新发现说明,火星上可能仍然存在有大量可喷发至地表的水源。他们指出,由于地热等原因,火星地表以下的水源有可能喷涌而出,但到达地表之后会因过低的气温而结冰,但由于气压等外界作用,最终这些冰块可能会以升华的形式成为水蒸汽。两位科学家说,这种情况在地球上并不少见,例如小片雪花可以不经过融化成水就直接转变成水蒸汽。
在漫长的历史过程中,究竟逃逸到空间去的水分多,还是仍留在火星上的多,留下来的又有多少等疑问,目前仍都是待解的谜。

火星上的水哪里去了?
从1877年开始,盛传火星上存在着人造运河的事,折腾了整整一个世纪。飞往火星的探测器证实,那里根本不存在什么人造运河,却意外地发现了许多曲里拐弯的、干涸了的河床,不少都长达好几百千米,最长的超过1500千米,宽60多千米。这些河床向我们表明:在火星历史的某个阶段,它曾拥有丰富的流动着的水。可以设想,在纵横交错的好几千条河床里都灌满了水的年代里,火星表面肯定是一幅非常令人留恋的景色。
相比之下,今天火星表面可说是一片荒凉,干燥和沙漠般的火星面上根本就不存在液态的水。从种种迹象看来,火星上似乎也不是完全没有水。尽管火星大气的主要成分是不适合人类呼吸的二氧化碳,大体上在95%左右,大气中还是有少量水汽的,并且随季节和位置而变化。据估计,水汽只占火星大气总量的1/10000,可说少得可怜。如果这么点水全部凝结和覆盖在火星表面上的话,大概可形成0.01毫米厚的一层水膜。
极冠被认为是很能说明那里存在较多水的一个例子。火星南、北两极的极冠,都是冬天扩大,夏天缩小。那里的温度常年在零下70至零下140摄氏度之间,不要说水,就连二氧化碳也结成了冰,即"干冰"。极冠中保存的水分比大气中多得多,如果全部随融化并且均匀地分布在火星表面上的话,水层大体会有10多米厚。
火星上原来的那么多水,是不是都集中在极冠中了呢?不是,极冠只是保存了火星很少部分的水,科学家们想知道的是,火星更多的水哪里去了?
一种观点认为,在长期严酷气候条件的影响下,火星表面被侵蚀和风化得很厉害,风化层厚1千米甚至更厚些,并不稀罕。如果这样的话,这里应该是火星的最大储水库了。这种可能性是存在的,即便如此,在漫长的历史过程中,究竟逃逸到空间去的水分多,还是仍留在火星上的多,留下来的又有多少等疑问,目前仍都是待解的谜。

科学家第一次捕捉到宇宙黑洞引力波

意大利国家核物理研究中心引力波研究室主任科奇亚教授日前宣布,经过近30年的努力,他们终于首次捕捉到宇宙黑洞的引力波。如果它最终被证实,这将证实爱因斯坦相对论的最后一个重要推论。
科奇亚用两个特制的天线捕捉宇宙引力波。这两个长约3米、直径0.6米的铝圆柱天线分别架设在罗马郊区和日内瓦欧洲核子研究中心。由于引力波极其微弱,只能引起原子的震动,他们为两个天线设置了特殊环境:排除任何地理环境的干扰、处于绝对零度,以冻结原子的运动。
前不久,精密仪器记录了这两个天线同时发生8次"魔术般的震动"。他们经过反复测算,认为这些震动是距地球几万光年的银河系中的引力波引起的。
科奇亚说,如果该研究得到证实,那么另一个令人激动的发现是:宇宙黑洞或致密天体的旋转速度要比我们预想的大得多。这涉及到黑洞对外部时空的拖曳、对内部时空的扰动、自身结构的改变及其带来的巨大影响。科奇亚说,他们将进一步改善接收天线,明年2月起进行新一轮试验。

我们可以想一下,当宇宙还是一个宇宙蛋时。那肯定是有限的,那么就算在大爆炸时的力是无限大的话,也不可能使有限的空间炸出一个无限大的空间来。
而有限无无边的概念就是宇宙有边界,那是你永远也到达不了边界。宇宙的边缘很可能是一个有着很大的力,足以使任何的物质在靠近它时,都会受到一个斥力,从而使该物体发声‘绝对’运动方向发生改变,但是其实它的相对运动方向并没有改变,因为这个斥力影响着整个宇宙。我们可以理解成,有一个人在地球上有一个很大功率的望远镜朝某一方向望去,很可能在某年后会在该镜里看到地球甚至自己,其原因就是当光以径直的方向向前运行时(不考虑其他力),在不断靠近这堵‘墙’时会不断的受到一个斥力,渐渐的的,这个斥力越来越大,使得光以一定的曲率弯曲而继续运行。最终,回到原点。(至于是不是球形的就不知道了,圆球体既然那是一种完美的形状或状态的话,我想宇宙有是会去‘考虑’的)

简单的讲,如果在二维的基础上,人的速度只要不超过每秒7.9km时我们始终不会走出地球外。这时,在某种角度上来讲我们会认为这地球是无限大的。

当然了,宇宙还是在膨胀这是很肯定。

也许,宇宙就是那么大,整个世界(所有的物质世界)也就是那么大。宇宙的外面是‘无’。不过,这有很多人无法接受,毕竟在我们的世界里还没有出现一个有限的东西外面是‘无’的情况。不然,只要是在一个有限的空间内,外面就必定还有一个空间,总觉的太牵强。那么,科学家就不必在去争论什么有限的或是无限的了。因为,一个有限的空间外肯定还有空间,那么人人都还在争论什么。

宇宙的外面我认为是‘无’,那个时候整个宇宙就是一个点,除了它之外就没有什么空间了。而现在那个所谓的承载宇宙的空间本身就是奇点炸出来的,而炸出的所有空间就是宇宙。就像一个没充气的气球,它的整个体积只有那么大,当你往里充气时它的体积就又变成那么大的体积,这就是空间和宇宙的关系吧!!

也许,宇宙就是那么大,整个世界(所有的物质世界)也就是那么大。宇宙的外面是‘无’。不过,这有很多人无法接受,毕竟在我们的世界里还没有出现一个有限的东西外面是‘无’的情况。不然,只要是在一个有限的空间内,外面就必定还有一个空间,总觉的太牵强。那么,科学家就不必在去争论什么有限的或是无限的了。因为,一个有限的空间外肯定还有空间,那么人人都还在争论什么。
也许我们可以从黑洞的角度来看宇宙,宇宙是在大爆炸后才形成的,而在大爆炸之前(既是由宇宙蛋爆炸前),我们这里先不考虑宇宙蛋之前的。据科学家认为现在的宇宙约有90%是暗物质,而当宇宙中的暗物质达到约99%宇宙就会走向大收缩,而之所以会大收缩的前提是宇宙必须是有限的,不然无限不可能会有这个概念。这样的话,我们就可以另一方面的证明宇宙是有限的。当然,要说宇宙的外面是什么?我们很难去理解,就像上面说的一样,‘无’的世界很难去理解。所以,就有很多人就本能的去抵制它(‘无’的状态)的存在。所以,就有那么多人去寻求或许永远也不可能有结果的答案。当然了,这也只不过是我的猜想。

不过,有时我也会去想象一下在以承认宇宙有外面的前提下,宇宙的外面是什么。还是根据黑洞来解释。我们可以根本的了解黑洞的对于宇宙的影响。黑洞也是有一定的影响力,或许,我们现在很多人所说的我们这个宇宙其实就是巨大空间内的一个超级大黑洞爆炸而成的,既是说,这个黑洞只不过是一个超级大宇宙内的天体,这个超级大宇宙是唯一的宇宙,而我们现在所讨论的‘宇宙’(后面统一称子宇宙)其实只不过是这个超级大宇宙(母宇宙)中的一个空间。在这个超级大宇宙中还存在着许多类似我们存在的‘子宇宙’。而在许多个类似我们存在的宇宙之间是一些有着巨大抵抗里的物质。说到这里,我们就要去解释为什么我们的‘子宇宙’外面有一堵‘墙’。我们可以设想一下,把一个炸弹放置在一个有足够承受力的铁桶里,当炸弹爆炸时,受力最大的就是铁桶的桶壁。反过来看看,当我们的‘子宇宙’还是一个黑洞时,在它突然一天发生了大爆炸,使得外面本来有着巨大的抵抗力的空间被受到了巨大的影响。当然,这个空间还是能承受住这个爆炸力。所以,这堵‘墙’是由于巨大力的影响下被撑出来,在这里,我还有一个观点,可能在这个巨大黑洞发生大爆炸时把很多的物质喷发出而又由于爆炸力的影响,有一些物质被爆炸力的影响而积聚到到这个爆炸形成的空间的边界,形成了一层‘膜’。由于爆炸力十分大,使得这些物质的密度相当大,所以就具有了相当大的斥力的‘墙’类似于为我们宇宙加了一层保护膜,免受外面空间物质的侵袭。而剩下的物质就形成了我们的‘子宇宙’里的天体先总结一下,那么我们所存在的宇宙的外面其实就是子宇宙以及子宇宙与子宇宙之间那个有巨大抵抗力间质。而这些都存在与那个巨大承载这些宇宙空间内。

我们现在来看看那些子宇宙间质为什么有着那么大抵抗力。这点上,我认为有两种可能性,要么是还是一种‘无’的状态。这种‘无’本生就是虚无的,要从一个虚无状态向有的状态过渡,需要很大的力量。要么就是这些物质是由反物质组成的世界,在正物质与反物质的之间的特性下,造成了该间质的特性。
还有,我们也可以说一下,该间质的另一特性,那就是弹性。当大爆炸的它的作用力完全消失后,该物质就会马上恢复到原来的样子。而该现象都发生在宇宙大收缩后。当我们的子宇宙重新变成一个大黑洞时,可能经过N亿年的时间子宇宙外的间质开始变会原来的形状。这些间质会会填充一切空间(就像空气会填充一切真空一样)。所以,这个大黑洞会受到间质的不断挤压。物极必反,最终,黑洞又发生新了轮的大爆炸。不然,按照我们了解到的黑洞,它不会‘爆炸’,只会蒸发。

宇宙是在我看来,既然宇宙是时间与空间的结合体,它就不应该有年龄和边缘,因为时间不存在什么时候开始什么时候结束,如果象霍金所说时间是从某一个大爆炸开始,那爆炸之前该是什么状态呢?而空间也同样不可能有边际,假定宇宙是有边际的,那么这个边际以外又是什么呢?因此,关于宇宙概念的讨论我们经常会落入狭隘的思维当中,就因为有这样狭隘的思维,我们经常会提出诸如“宇宙有多大,它是从什么时候开始又将什么时候结束”之类的问题,其实,这类问题的提出本身就是视野不够开阔的体现。
当然,我们不能否认大爆炸,但绝对不能认为是宇宙大爆炸,只能说是宇宙中的某一个区域曾经发生过大爆炸,而且这样的大爆炸在宇宙中就从未停歇过,只是因为人类目前条件的局限性无法观察到罢了,也许我们现在所在的星系就是这样形成的,而星系或者星系群在宇宙中所占有的空间和存在的时间都是有限的,通常人们提出的宇宙年龄和大小大概就是指这些。

首先,空间和时间怎么定义的,空间和时间不是物质,是人为规定的东西,时间是物质运动和发展所必须规定的一个概念,如果物质不运动不发展,规定时间简直是画蛇添足没意义~。~你觉得呢?物质运动,肯定要规定一个时间,起点,所在的位置,末点还在的位置,如果没有时间,你怎么描绘物质从一个地方到另一个地方的,宇宙之前的时候,因为万物不变,所以规定时间没意思,永远就是那样子,规定个时间有什么用呢?而大爆炸以后,规定时间才有了意思,因为一种物质变成另外一种物质,要经过变化运动,发展,所以用时间可以描绘, 另外宇宙这个词,看你怎么理解了,按照大爆炸的理论,他说的宇宙 是指膨胀的空间,所以宇宙膨胀,空间这个词是人描述物质之间相对位置改变的一个概念,是个几何概念,而我门双眼看到的空间是3维的,如果一定范围内,啥都没有,规定空间有何意义,比方说,把你放到一个与世隔绝,周围什么也没有的地方,不官你怎么飞奔,跑,就象悬在空中,你什么也看不到,漆黑一片,空间可以是无穷大,当然也可无空间, 所以空间和时间,你得从他的定义来理解,~ 我门还在的宇宙是否会结束,注意我门的宇宙,因为已经说我门的宇宙了,肯定宇宙就有空间概念了,怎么结束,还得看宇宙的空间是平面的还是球型的,如果是球型的话,那么他最终还会回到起点,平面的话,就会一直这么下去,球型的话,你可以看到恒星的历史,那么球型宇宙跟他一样,如果平面的话,他的运动是波动型的,那么他就这样一直波动下去!

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