「产科小知识」宇宙是如何开始的?

宇宙是如何开始的?这是科学家和哲学家在历史上一直在思考的问题,因为他们看着上面的星空。它是天文学和天文物理学的工作,以提供答案。但是,它并不容易解决。

大爆炸,概念图像

第一个主要的答案来自1964年的天空。当科学家Arno Penzias和Robert Wilson发现隐藏在数据中的微波信号时,他们正在寻找从回声气球卫星弹跳的信号。他们当时认为这只是不需要的噪声,并试图滤除信号。

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然而,事实证明,他们检测到的是来自宇宙开始后不久的时间。虽然他们当时并不知道它,但他们发现了宇宙微波背景(CMB)。CMB被一种名为“大爆炸”的理论所预测,这表明宇宙开始是太空中一个密集的热点,并突然向外扩展。两个人的发现是这个原始事件的第一个证据。

大爆炸

宇宙诞生的原因是什么?根据物理学,宇宙从奇点中诞生-物理学家用这个术语来描述无视物理定律的空间区域。他们对奇点知之甚少,但已知这些区域存宇宙 科普在于黑洞的核心。它是一个区域,所有被黑洞吞咽的物质都被挤压成一个微小的点,无限巨大,但也非常小。想象一下,把地球塞入**定位的大小。奇点会更小。

然而,这个宇宙并不是说宇宙开始是一个黑洞。这样的假设会提出一个问题,即存在某种东西g大爆炸之前,这是非常具有推测性的。根据定义,在开始之前不存在任何东西,但事实创造的问题多于答案。例如,如果在大爆炸之前没有任何存在的话,是什么原因首先创造了奇点?它's a"gotcha"天文物理学家仍在努力理解问题。

然而,一旦奇点被创造出来(不管它发生了),物理学家对接下来发生的事情有一个好主意。宇宙处于炎热密集的状态,并开始通过一个称为通货膨胀的过程扩大。它从非常小而非常密集的状态变为非常炎热的状态。然后,它随着它的扩大而冷却。这个过程现在被称为“大爆炸”,这个术语最早是由弗雷德·霍伊尔爵士在1950年英国广播公司(BBC)广播期间创造的。

虽然这个术语意味着某种爆炸,但确实没有爆发或爆炸。这真的产科小知识是空间和时间的快速扩张。想象一下它就像吹气球:当有人吹空气时,气球的外部向外膨胀。

大爆炸后的时刻

早期的宇宙(在大爆炸开始后的几秒钟内)并不受我们今天所知的物理定律的约束。因此,没有人能够非常准确地预测当时宇宙的样子。然而,科学家们已经能够构建出宇宙如何演化的近似表示。

首先,婴儿宇宙最初是如此炎热和密集,即使是质子和中子等基本粒子也不存在。相反,不同类型的物质(称为物质和反物质)碰撞在一起,产生纯净的能量。随着宇宙在最初几分钟内开始冷却,质子和中子开始形成。慢慢地,质子、中子和电子聚集在一起形成氢和少量的helium、 在接下来的数十亿年中,恒星,行星和宇宙形成了当前的宇宙。

大爆炸的证据

因此,回到彭齐亚斯,威尔逊和CMB。他们发现的(并获得诺贝尔奖)通常被描述为“大爆炸”的“回声”。它留下了自己的签名,就像在峡谷听到的回声代表了原始声音的“签名”。不同之处在于,Big Bang's线索不是可听到的回声,而是整个空间的热签名。宇宙背景探测器(COBE)航天器和威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)专门研究了这一特征。他们的数据为宇宙出生事件提供了最清晰的证据。

大爆炸理论的替代品

虽然大爆炸理论是解释宇宙起源并得到所有观测证据支持的最广泛接受的模型,但还有其他模型使用相同的证据来讲述略微不同的故事。

一些理论家认为,大爆炸理论是基于一个错误的前提-宇宙建立在不断扩大的时空之上。他们提出了一个静态宇宙,这是爱因斯坦广义相对论最初预测的宇宙。爱因斯坦的理论后来才被修改,以适应宇宙似乎在扩张的方式。而且,扩张是故事的重要组成部分,特别是因为它涉及暗能量的存在。**,重新计算宇宙的质量似乎支持大爆炸事件理论。

虽然我们对实际事件的理解仍然不完整,但CMB数据正在帮助塑造解释宇宙诞生的理论。没有大爆炸,就不可能存在恒星,宇宙,行星或生命。

快速事实

  • 大爆炸是宇宙诞生事件的名称。
  • 大爆炸被认为是在大约138亿年前的一个微小奇点的扩张开始时发生的。
  • 大爆炸后不久的光可以被检测为宇宙微波辐射(CMB)。它代表了大爆炸发生大约38万年后新生宇宙点亮的时间。

来源

  • “大爆炸”。NASA,NASA,www.nasa.gov/subject/6890/the big bang/。
  • NASA,NASA,science.nasa.gov/astrophysics/focus-
  • “宇宙的起源”。国家地理,国家地理,2017年4月24日,www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins of the universe/。

由Carolyn Collins Petersen更新和编辑。