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，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，而是從虛無創(chuàng)生”的思想在西方文化中可以說是根深蒂固。雖然希臘哲學(xué)家曾經(jīng)考慮過永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直堅持認(rèn)為宇宙是上帝在過去某個特定時刻創(chuàng)造的。像歷這種奇怪的現(xiàn)象，是因為當(dāng)時的科學(xué)

2、界受進化論推翻上帝創(chuàng)造論”的哲學(xué)思潮影響，盲目地反對傳統(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，宇宙是有一個起點的。這一時期的西方科學(xué)界普遍堅持宇宙和物質(zhì)是恒定不變、無始無終的。因此對于所有涉及說宇宙和萬物都有一個起點”的理論一概不予承認(rèn)。包括像愛因斯坦這樣的大科學(xué)家也受其影響。愛因斯坦在總結(jié)引力場方程，發(fā)現(xiàn)這個Rn+(1/2)RgNv=kT的公式將推導(dǎo)出宇宙其實是一個有著從未停止的物質(zhì)變化的動態(tài)宇宙，于是在該公式中又強加了一個宇宙常數(shù)”，以維持靜態(tài)宇宙的計算結(jié)果。也就是說，最初的場方程其實是這樣的：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

3、天文學(xué)家埃德溫哈勃開始觀測到到紅移現(xiàn)象”開始，有關(guān)宇宙膨脹”的觀點開始形成。1929年，埃德溫哈勃總結(jié)出了一個具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)，即：不管你往哪個方向看，遠處的星系正急速地遠離我們而去。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。事實上，似乎在大約100億至200億年之前的某一時刻，它們剛好在同一地方，所以哈勃的發(fā)現(xiàn)暗示存在一個叫做大爆炸的時刻，當(dāng)時宇宙無限緊密。聽聞此事的愛因斯坦很快來到哈勃工作的威爾遜天文臺，在哈勃的帶領(lǐng)下親自進行了紅移現(xiàn)象的觀測。訪問結(jié)束后，愛因斯坦公開承認(rèn)了自己主觀意識影響科學(xué)結(jié)論的錯誤，并去掉了場方程中的宇宙

4、常數(shù)，于是就有了我們今天所熟知的愛因斯坦場方程。1948年前后，伽莫夫第一個建立了熱大爆炸的觀念。這個創(chuàng)生宇宙的大爆炸不是習(xí)見于地球上發(fā)生在一個確定的點，然后向四周的空氣傳播開去的那種爆炸，而是一種在各處同時發(fā)生，從一開始就充滿整個空間的那種爆炸，爆炸中每一個粒子都離開其它每一個粒子飛奔。事實上應(yīng)該理解為空間的急劇膨脹?！闭麄€空間”可以指的是整個無限的宇宙，或者指的是一個就象球面一樣能彎曲地回到原來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)。爆炸簡史大爆炸開始時：約150億年前，極小體積，極高密度，極高溫度，稱為奇點。空間和時間誕生于某種超時空一一部分宇宙學(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。大爆炸后1043秒：約1032度，宇宙從量子漲落背景出現(xiàn)，這個階段稱為普朗克時期。在此之前，宇宙的密度可能超過每立方厘米1094克，超過質(zhì)子密度1078倍，物理學(xué)上所有的力都是一種。在這個階段，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，開始獨立存在，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)冷卻到強相互作用可以分離出來，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，暴漲停止時，今天所探測的東西已經(jīng)在各自小區(qū)域穩(wěn)定下來，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。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，核時期，氫、氨類穩(wěn)定原子核形成。當(dāng)宇宙冷卻到109開爾文以下，粒子轉(zhuǎn)變不可能發(fā)生了。核合成計算指出，重子密度僅占拓?fù)淦接钪嫠栉镔|(zhì)的2%5%

8、,強烈暗示了其他物質(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，電磁輻射的波長被拉長，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)的能量密度只是簡單地與體積成1/R3反比例減小。一萬年后，物質(zhì)密度追上輻射密度且超越它，從那時起，宇宙和它的動力學(xué)開始為物質(zhì)所主導(dǎo)。大爆炸后30萬年后：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,從而推動了宇宙加速膨脹。觀測事實大爆炸理論的科學(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)來自對遙遠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。他注意到，遠星系的顏色比近星系的要稍紅些。哈勃仔細測量了這種紅化,并作了一張圖。他發(fā)現(xiàn)，這種紅化是系統(tǒng)性的，星系離我們越遠，它就顯得越紅。光的顏色與它的波長有關(guān)。在白光光譜中藍光位于短波端，紅光位于長波端。遙遠星系的紅化意味著它

10、們的光波波長已稍微變長了。在仔細測定許多星系光譜中特征譜線的位置后，哈勃證實了這個效應(yīng)。他認(rèn)為，光波變長是由于宇宙正在膨脹的結(jié)果。哈勃的這個重大發(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。從地球的角度來看，好像遙遠的星系都正飛快地遠離我們而去。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每一點都是中心，又沒有精選公文范文精選公文范文一點是中心。我們最好把它想象成星系間的空間在伸長或膨脹，而不是星系在空間中運動。這一點與我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降脑从谝稽c的爆炸不同?？臻g可以伸長這一事實看上去似乎離奇古怪，不過這卻是1915年愛因斯坦廣義相

11、對論發(fā)表以來科學(xué)家們早就熟知的概念。廣義相對論認(rèn)為，引力實際上是空間彎曲或變形的一種表現(xiàn)。從某種意義上來說空間是有彈性的，可以按某種方式彎曲或伸長，具體情況取決于物質(zhì)的排列。這個思想已為觀測所充分證實。相關(guān)概念膨脹空間的基本概念可通過一項簡單的模擬來加以理解。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，結(jié)果所有的紐扣都彼此遠離。不論我們選擇從哪個紐扣來看，它鄰側(cè)的紐扣似乎都在遠離，而且這種膨脹是處處相同的，不存在特殊的中心。當(dāng)然，我們在畫這排紐扣時，它有一個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限加長，或環(huán)成一個圓圈，這個中心

12、便不再存在了。從任意一個紐扣來看，離它最近的url紐扣以某種速度退行，再下一個紐扣則以兩倍數(shù)度退行，依此類推。在你看來，紐扣離得越遠，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-這是一個極為重要的關(guān)系。借助這個圖像，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，同這個簡單的圖像模擬結(jié)果完全一致。最后還有一個證實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算出宇宙誕生后約1秒時各處的溫度約為100億度，這對現(xiàn)有的原子核的合成來說也是太高了。那時物質(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算氮-4、氨-3、笊和鋰-7等輕元素相對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參數(shù)，即早期宇宙中光子與重子的比例，而這個參數(shù)的計算與微波背景輻射漲落的具體細節(jié)無關(guān)。大爆炸理論所推測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實際測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。其中理論值和測量值符合最好的是笊元素，氨-4的理論值和測量值接近但仍有差別，鋰-7則是差了兩倍，對于后兩種元素的測算存在著較大的系統(tǒng)隨機誤差。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際觀測可以認(rèn)為是基本符合，這是對大爆炸理論的強有力支持。到目前為止，還沒有其它理論能夠很好地解釋并給出這些輕元素的相對豐度。同時，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%。事實上，很多觀測結(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)。理論獲獎美國人索爾珀爾馬特和亞當(dāng)里斯以及持有美國和澳大利亞雙重國籍的布賴恩施密特獲得2

15、016年度諾貝爾物理學(xué)獎。諾貝爾物理學(xué)獎評審委員會4日評價，這3名獲獎?wù)哐芯繋资w處于爆炸狀態(tài)的恒星即超新星，發(fā)現(xiàn)宇宙正在擴張過程中，擴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)獎當(dāng)?shù)貢r間11時45分揭曉。珀爾馬特、里斯和施密特的研究對象，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，即超級規(guī)模大爆炸。質(zhì)量相當(dāng)于太陽的至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)的絕對光度可超過太陽光度100億倍。分析特定類型的超新星爆發(fā)，珀爾馬特、里斯和施密特所屬的研究小組發(fā)現(xiàn)，超過50顆超新星所顯現(xiàn)的光度比先前預(yù)期

16、暗淡。對這一結(jié)果的解釋，是宇宙正在加速擴張。這個發(fā)現(xiàn)，被瑞典皇家科學(xué)院稱為震動了宇宙學(xué)的基礎(chǔ)諾貝爾物理學(xué)獎評審委員會認(rèn)定，3名獲獎?wù)咚@研究結(jié)果改變了人類對宇宙的認(rèn)識。將近一個世紀(jì)，一種公認(rèn)看法是，宇宙正在擴張，是大約140億年前大爆炸的結(jié)果?！痹u審委員會說。不過，發(fā)現(xiàn)宇宙擴張正在加速，令人驚異。”評審委員會介紹說，如果擴張繼續(xù)加速，宇宙將以冰凍狀態(tài)終結(jié)。”另外，3人的研究,確認(rèn)了最初由科學(xué)家阿爾伯特愛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，珀爾馬特主持一精選公文范文精選公文范文個研究小組，施密特則主持成員包括里斯的另一個研究小組。兩個小組各自努力，相互競爭”，而觀測結(jié)

17、果可謂不約而同”。評審委員會宣布，獎金1000萬瑞典克朗，珀爾馬特獲二分之一，施密特和里斯獲另外二分之一?，F(xiàn)存問題對于大爆炸后最初的幾分鐘，相關(guān)的觀測嚴(yán)重缺乏，最早期宇宙物質(zhì)一一能量的實際形式很大程度上仍只是猜測。大一統(tǒng)理論預(yù)測了特定類型的粒子，而超弦、超對稱、超引力以及其他多維理論都預(yù)測了各自原初粒子及作用力?，F(xiàn)代爭論美國的的科學(xué)家在用數(shù)學(xué)的方法證明了黑洞是不存在的據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)站報道，近日，美國北卡羅來納州大學(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)知識庫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