宇宙大爆炸理論大爆炸宇宙論

1、精選公文范文宇宙大爆炸理論大爆炸宇宙論各位讀友大家好，此文檔由網(wǎng)絡(luò)收集而來(lái)，歡迎您下載，謝謝爆炸之初，物質(zhì)只能以中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等基本粒子形態(tài)存在。宇宙爆炸之后的不斷膨脹，導(dǎo)致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻，逐步形成原子、原子核、分子，并復(fù)合成為通常的氣體。宇宙大爆炸理論氣體逐漸凝聚成星云，星云進(jìn)一步形成各種各樣的恒星和星系，最終形成我們?nèi)缃袼吹降挠钪?。宇宙并非永恒存在，而是從虛無(wú)創(chuàng)生”的思想在西方文化中可以說(shuō)是根深蒂固。雖然希臘哲學(xué)家曾經(jīng)考慮過(guò)永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直堅(jiān)持認(rèn)為宇宙是上帝在過(guò)去某個(gè)特定時(shí)刻創(chuàng)造的。像歷這種奇怪的現(xiàn)象，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的科學(xué)

2、界受進(jìn)化論推翻上帝創(chuàng)造論”的哲學(xué)思潮影響，盲目地反對(duì)傳統(tǒng)理論，不承認(rèn)精選公文范文精選公文范文如圣經(jīng)所言，宇宙是有一個(gè)起點(diǎn)的。這一時(shí)期的西方科學(xué)界普遍堅(jiān)持宇宙和物質(zhì)是恒定不變、無(wú)始無(wú)終的。因此對(duì)于所有涉及說(shuō)宇宙和萬(wàn)物都有一個(gè)起點(diǎn)”的理論一概不予承認(rèn)。包括像愛(ài)因斯坦這樣的大科學(xué)家也受其影響。愛(ài)因斯坦在總結(jié)引力場(chǎng)方程，發(fā)現(xiàn)這個(gè)Rn+(1/2)RgNv=kT的公式將推導(dǎo)出宇宙其實(shí)是一個(gè)有著從未停止的物質(zhì)變化的動(dòng)態(tài)宇宙，于是在該公式中又強(qiáng)加了一個(gè)宇宙常數(shù)”，以維持靜態(tài)宇宙的計(jì)算結(jié)果。也就是說(shuō)，最初的場(chǎng)方程其實(shí)是這樣的：Ag(1v+RN1/2)Rgvv=kTv其中常數(shù)人”為宇宙常數(shù)。但是自從1922年美國(guó)

3、天文學(xué)家埃德溫哈勃開(kāi)始觀測(cè)到到紅移現(xiàn)象”開(kāi)始，有關(guān)宇宙膨脹”的觀點(diǎn)開(kāi)始形成。1929年，埃德溫哈勃總結(jié)出了一個(gè)具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)，即：不管你往哪個(gè)方向看，遠(yuǎn)處的星系正急速地遠(yuǎn)離我們而去。宇宙大爆炸理論換言之，宇宙正在不斷膨脹。這意味著，在早先星精選公文范文精選公文范文體相互之間更加靠近。事實(shí)上，似乎在大約100億至200億年之前的某一時(shí)刻，它們剛好在同一地方，所以哈勃的發(fā)現(xiàn)暗示存在一個(gè)叫做大爆炸的時(shí)刻，當(dāng)時(shí)宇宙無(wú)限緊密。聽(tīng)聞此事的愛(ài)因斯坦很快來(lái)到哈勃工作的威爾遜天文臺(tái)，在哈勃的帶領(lǐng)下親自進(jìn)行了紅移現(xiàn)象的觀測(cè)。訪問(wèn)結(jié)束后，愛(ài)因斯坦公開(kāi)承認(rèn)了自己主觀意識(shí)影響科學(xué)結(jié)論的錯(cuò)誤，并去掉了場(chǎng)方程中的宇宙

4、常數(shù)，于是就有了我們今天所熟知的愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程。1948年前后，伽莫夫第一個(gè)建立了熱大爆炸的觀念。這個(gè)創(chuàng)生宇宙的大爆炸不是習(xí)見(jiàn)于地球上發(fā)生在一個(gè)確定的點(diǎn)，然后向四周的空氣傳播開(kāi)去的那種爆炸，而是一種在各處同時(shí)發(fā)生，從一開(kāi)始就充滿整個(gè)空間的那種爆炸，爆炸中每一個(gè)粒子都離開(kāi)其它每一個(gè)粒子飛奔。事實(shí)上應(yīng)該理解為空間的急劇膨脹?！闭麄€(gè)空間”可以指的是整個(gè)無(wú)限的宇宙，或者指的是一個(gè)就象球面一樣能彎曲地回到原來(lái)位置精選公文范文精選公文范文的有限宇宙根據(jù)大爆炸宇宙論，早期的宇宙是一大片由微觀粒子構(gòu)成的均勻氣體，溫度極高，密度極大，且以很大的速率膨脹著。這些氣體在熱平衡下有均勻的溫度。這統(tǒng)一的溫度是當(dāng)時(shí)宇宙狀

5、態(tài)的重要標(biāo)志，因而稱宇宙溫度。氣體的絕熱膨脹將使溫度降低，使得原子核、原子乃至恒星系統(tǒng)得以相繼出現(xiàn)。爆炸簡(jiǎn)史大爆炸開(kāi)始時(shí)：約150億年前，極小體積，極高密度，極高溫度，稱為奇點(diǎn)?？臻g和時(shí)間誕生于某種超時(shí)空一一部分宇宙學(xué)家稱之為量子真空，其充滿著與海森堡不確定性原理相符的量子能量擾動(dòng)。大爆炸后1043秒：約1032度，宇宙從量子漲落背景出現(xiàn)，這個(gè)階段稱為普朗克時(shí)期。在此之前，宇宙的密度可能超過(guò)每立方厘米1094克，超過(guò)質(zhì)子密度1078倍，物理學(xué)上所有的力都是一種。在這個(gè)階段，宇宙已經(jīng)冷卻到引力可以精選公文范文精選公文范文分離出來(lái)，開(kāi)始獨(dú)立存在，存在傳遞引力相互作用的引力子。宇宙中的其他力仍為一體

6、。大爆炸后1035秒：約1027度，暴漲期，引力已分離，夸克、玻色子、輕子形成。此階段宇宙已經(jīng)冷卻到強(qiáng)相互作用可以分離出來(lái)，而弱相互作用及電磁相互作用仍然統(tǒng)一于所謂電弱相互作用。宇宙也發(fā)生了暴漲，暴漲僅持續(xù)了10-33秒，在此瞬間，宇宙經(jīng)歷了100次加倍，得到的尺度是先前尺度的1030倍。暴漲前宇宙還在光子的相互聯(lián)系范圍內(nèi)，可以平滑掉所有粗糙的點(diǎn)，暴漲停止時(shí)，今天所探測(cè)的東西已經(jīng)在各自小區(qū)域穩(wěn)定下來(lái)，而這被稱為暴漲理論。大爆炸后1012秒：約1015度，粒子期，質(zhì)子和中子及其反粒子形成，玻色子、中微子、電子、夸克以及膠子穩(wěn)定下來(lái)。宇宙變得足夠冷，電弱相互作用分解為電磁相互作用和弱相互作用。輕子

7、家族需要等宇宙繼續(xù)冷卻10-4秒才能從與其他粒子的平衡相中分離出來(lái)精選公文范文精選公文范文其中中微子一旦從物質(zhì)中退耦，將自由穿越空間，原則上可以探測(cè)到這些原初中微子。大爆炸后秒：約1000億度，光子、電子、中微子為主，質(zhì)子中子僅占10億分之一，熱平衡態(tài)，體系急劇膨脹，溫度和密度不斷下降。大爆炸后秒后：約300億度，中子質(zhì)子比從下降到。大爆炸后1秒后：約100億度，中微子向外逃逸，正負(fù)電子湮沒(méi)反應(yīng)出現(xiàn)，核力尚不足束縛中子和質(zhì)子。大爆炸后10秒后：約30億度，核時(shí)期，氫、氨類穩(wěn)定原子核形成。當(dāng)宇宙冷卻到109開(kāi)爾文以下，粒子轉(zhuǎn)變不可能發(fā)生了。核合成計(jì)算指出，重子密度僅占拓?fù)淦接钪嫠栉镔|(zhì)的2%5%

8、,強(qiáng)烈暗示了其他物質(zhì)能量的形式充滿了宇宙。大爆炸后35分鐘后：約3億度，原初核合成過(guò)程停止，尚不能形成中性原子。精選公文范文精選公文范文大爆炸后1011秒，溫度約為105開(kāi)爾文，物質(zhì)期。在宇宙早期歷史中，光主宰著各能量形式。隨著宇宙膨脹，電磁輻射的波長(zhǎng)被拉長(zhǎng)，相應(yīng)光子能量也跟著減小。輻射能量密度與尺度和體積的乘積成反比例減小，即安1/R4減小，而物質(zhì)的能量密度只是簡(jiǎn)單地與體積成1/R3反比例減小。一萬(wàn)年后，物質(zhì)密度追上輻射密度且超越它，從那時(shí)起，宇宙和它的動(dòng)力學(xué)開(kāi)始為物質(zhì)所主導(dǎo)。大爆炸后30萬(wàn)年后：約3000度，化學(xué)結(jié)合作用使中性原子形成，宇宙主要成分為氣態(tài)物質(zhì)，并逐步在自引力作用下凝聚成密度

9、較高的氣體云塊，直至恒星和恒星系統(tǒng)。量子真空在暴漲期達(dá)到全盛，之后便以暗能量的形式彌漫于全宇宙，且隨著物質(zhì)和輻射密度迅速減小，暗能量越來(lái)越明顯。暗能量可能占據(jù)宇宙總能量密度的2/3,從而推動(dòng)了宇宙加速膨脹。觀測(cè)事實(shí)大爆炸理論的科學(xué)性令人不得不信精選公文范文精選公文范文服。最直接的證據(jù)來(lái)自對(duì)遙遠(yuǎn)星系光線特征的研究。20年代，天文學(xué)家埃德溫哈勃研究了維斯托斯里弗所作的觀測(cè)。他注意到，遠(yuǎn)星系的顏色比近星系的要稍紅些。哈勃仔細(xì)測(cè)量了這種紅化,并作了一張圖。他發(fā)現(xiàn)，這種紅化是系統(tǒng)性的，星系離我們?cè)竭h(yuǎn)，它就顯得越紅。光的顏色與它的波長(zhǎng)有關(guān)。在白光光譜中藍(lán)光位于短波端，紅光位于長(zhǎng)波端。遙遠(yuǎn)星系的紅化意味著它

10、們的光波波長(zhǎng)已稍微變長(zhǎng)了。在仔細(xì)測(cè)定許多星系光譜中特征譜線的位置后，哈勃證實(shí)了這個(gè)效應(yīng)。他認(rèn)為，光波變長(zhǎng)是由于宇宙正在膨脹的結(jié)果。哈勃的這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)就奠定了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ)。膨脹中宇宙的性質(zhì)使許多人困惑不解。從地球的角度來(lái)看，好像遙遠(yuǎn)的星系都正飛快地遠(yuǎn)離我們而去。但是，這并不意味著地球就是宇宙的中心。平均而言，宇宙不同地方的膨脹圖像都是相同的?？梢哉f(shuō)每一點(diǎn)都是中心，又沒(méi)有精選公文范文精選公文范文一點(diǎn)是中心。我們最好把它想象成星系間的空間在伸長(zhǎng)或膨脹，而不是星系在空間中運(yùn)動(dòng)。這一點(diǎn)與我們?nèi)粘Ｉ钪幸?jiàn)到的源于一點(diǎn)的爆炸不同。空間可以伸長(zhǎng)這一事實(shí)看上去似乎離奇古怪，不過(guò)這卻是1915年愛(ài)因斯坦廣義相

11、對(duì)論發(fā)表以來(lái)科學(xué)家們?cè)缇褪熘母拍?。廣義相對(duì)論認(rèn)為，引力實(shí)際上是空間彎曲或變形的一種表現(xiàn)。從某種意義上來(lái)說(shuō)空間是有彈性的，可以按某種方式彎曲或伸長(zhǎng)，具體情況取決于物質(zhì)的排列。這個(gè)思想已為觀測(cè)所充分證實(shí)。相關(guān)概念膨脹空間的基本概念可通過(guò)一項(xiàng)簡(jiǎn)單的模擬來(lái)加以理解。想象在一條松緊帶上縫有一排紐扣。假定從松緊帶的兩端把它拉長(zhǎng)，結(jié)果所有的紐扣都彼此遠(yuǎn)離。不論我們選擇從哪個(gè)紐扣來(lái)看，它鄰側(cè)的紐扣似乎都在遠(yuǎn)離，而且這種膨脹是處處相同的，不存在特殊的中心。當(dāng)然，我們?cè)诋?huà)這排紐扣時(shí)，它有一個(gè)精選公文范文精選公文范文中心紐扣，但這與系統(tǒng)的膨脹方式毫不相干。只要把這條帶紐扣的松緊帶無(wú)限加長(zhǎng)，或環(huán)成一個(gè)圓圈，這個(gè)中心

12、便不再存在了。從任意一個(gè)紐扣來(lái)看，離它最近的url紐扣以某種速度退行，再下一個(gè)紐扣則以兩倍數(shù)度退行，依此類推。在你看來(lái)，紐扣離得越遠(yuǎn)，它退行得越快。因此這種膨脹意味著退行速度與距離成正比-這是一個(gè)極為重要的關(guān)系。借助這個(gè)圖像，我們就可想象出光波是，難怪哈勃發(fā)現(xiàn)，紅移量與距離成正比，同這個(gè)簡(jiǎn)單的圖像模擬結(jié)果完全一致。最后還有一個(gè)證實(shí)熾熱高密度宇宙起源理論的證據(jù)。只要知道今天熱輻射的溫度，由熱大爆炸理論很容易計(jì)算出宇宙誕生后約1秒時(shí)各處的溫度約為100億度，這對(duì)現(xiàn)有的原子核的合成來(lái)說(shuō)也是太高了。那時(shí)物質(zhì)必定被撕裂成最基本的成分，形成一鍋夸克膠子湯，諸如質(zhì)子、中子和電子。但是，隨著這鍋10湯變冷，核

13、反應(yīng)就可能出現(xiàn)了精選公文范文精選公文范文采用大爆炸模型可以計(jì)算氮-4、氨-3、笊和鋰-7等輕元素相對(duì)普通氫元素在宇宙中所占含量的比例。所有這些輕元素的豐度都取決于一個(gè)參數(shù)，即早期宇宙中光子與重子的比例，而這個(gè)參數(shù)的計(jì)算與微波背景輻射漲落的具體細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)。大爆炸理論所推測(cè)的輕元素比例大約為：氨-4/氫=,笊/氫=103,氮-3/氫二104,鋰-7/氫=107。11實(shí)際測(cè)量到的各種輕元素豐度和從光子重子比例推算出的理論值加以比較，可以發(fā)現(xiàn)它們是粗略符合的。其中理論值和測(cè)量值符合最好的是笊元素，氨-4的理論值和測(cè)量值接近但仍有差別，鋰-7則是差了兩倍，對(duì)于后兩種元素的測(cè)算存在著較大的系統(tǒng)隨機(jī)誤差。盡管

14、如此，大爆炸核合成理論所預(yù)言的輕元素豐度與實(shí)際觀測(cè)可以認(rèn)為是基本符合，這是對(duì)大爆炸理論的強(qiáng)有力支持。到目前為止，還沒(méi)有其它理論能夠很好地解釋并給出這些輕元素的相對(duì)豐度。同時(shí)，由大爆炸理論所預(yù)言的宇宙，其精選公文范文精選公文范文中可被調(diào)控”的氨元素含量也不可能超出或低于現(xiàn)有豐度的20%至30%。事實(shí)上，很多觀測(cè)結(jié)果現(xiàn)今也只有大爆炸理論可以解釋，例如為什么早期宇宙中氨的豐度要高于笊，而笊的含量又要高于氨-3,而且比例又是常數(shù)等。主要證據(jù)2016年3月17日美國(guó)物理學(xué)家宣布，首次發(fā)現(xiàn)了宇宙原初引力波存在的直接證據(jù)。理論獲獎(jiǎng)美國(guó)人索爾珀?duì)栺R特和亞當(dāng)里斯以及持有美國(guó)和澳大利亞雙重國(guó)籍的布賴恩施密特獲得2

15、016年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)4日評(píng)價(jià)，這3名獲獎(jiǎng)?wù)哐芯繋资w處于爆炸狀態(tài)的恒星即超新星，發(fā)現(xiàn)宇宙正在擴(kuò)張過(guò)程中，擴(kuò)張速率不斷加速在瑞典首都斯德哥爾摩瑞典科學(xué)院內(nèi)，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)當(dāng)?shù)貢r(shí)間11時(shí)45分揭曉。珀?duì)栺R特、里斯和施密特的研究對(duì)象，是一些大質(zhì)量恒星在演化后期伴隨星核一、1精選公又范又精選公文范文與星殼分離出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，即超級(jí)規(guī)模大爆炸。質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)的至25倍的恒星以超新星爆發(fā)方式結(jié)束生命”,而恒星外側(cè)氣體包則高速拋離，所顯現(xiàn)的絕對(duì)光度可超過(guò)太陽(yáng)光度100億倍。分析特定類型的超新星爆發(fā)，珀?duì)栺R特、里斯和施密特所屬的研究小組發(fā)現(xiàn)，超過(guò)50顆超新星所顯現(xiàn)的光度比先前預(yù)期

16、暗淡。對(duì)這一結(jié)果的解釋，是宇宙正在加速擴(kuò)張。這個(gè)發(fā)現(xiàn)，被瑞典皇家科學(xué)院稱為震動(dòng)了宇宙學(xué)的基礎(chǔ)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)認(rèn)定，3名獲獎(jiǎng)?wù)咚@研究結(jié)果改變了人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。將近一個(gè)世紀(jì)，一種公認(rèn)看法是，宇宙正在擴(kuò)張，是大約140億年前大爆炸的結(jié)果?！痹u(píng)審委員會(huì)說(shuō)。不過(guò)，發(fā)現(xiàn)宇宙擴(kuò)張正在加速，令人驚異?！痹u(píng)審委員會(huì)介紹說(shuō)，如果擴(kuò)張繼續(xù)加速，宇宙將以冰凍狀態(tài)終結(jié)?！绷硗猓?人的研究,確認(rèn)了最初由科學(xué)家阿爾伯特愛(ài)因斯坦提出的一種理論，即他稱之為宇宙學(xué)常數(shù)”的理論。1998年，珀?duì)栺R特主持一精選公文范文精選公文范文個(gè)研究小組，施密特則主持成員包括里斯的另一個(gè)研究小組。兩個(gè)小組各自努力，相互競(jìng)爭(zhēng)”，而觀測(cè)結(jié)

17、果可謂不約而同”。評(píng)審委員會(huì)宣布，獎(jiǎng)金1000萬(wàn)瑞典克朗，珀?duì)栺R特獲二分之一，施密特和里斯獲另外二分之一。現(xiàn)存問(wèn)題對(duì)于大爆炸后最初的幾分鐘，相關(guān)的觀測(cè)嚴(yán)重缺乏，最早期宇宙物質(zhì)一一能量的實(shí)際形式很大程度上仍只是猜測(cè)。大一統(tǒng)理論預(yù)測(cè)了特定類型的粒子，而超弦、超對(duì)稱、超引力以及其他多維理論都預(yù)測(cè)了各自原初粒子及作用力。現(xiàn)代爭(zhēng)論美國(guó)的的科學(xué)家在用數(shù)學(xué)的方法證明了黑洞是不存在的據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報(bào)道，近日，美國(guó)北卡羅來(lái)納州大學(xué)教堂山分校的理論物理學(xué)家勞拉梅爾西尼-霍頓在在線物理學(xué)知識(shí)庫(kù)ArXiv發(fā)表文章稱，她已經(jīng)用數(shù)學(xué)證明了黑洞是不存在的而且，一旦她的14觀點(diǎn)被科學(xué)界論證是正確之后，現(xiàn)代物精選公文范文精選公文范文理