科学家 940亿光年的宇宙,是从一个奇点中诞生的?科学家为何这样说?


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虽然你可能不相信 , 但我们的宇宙的确有可能是从一次大爆炸中诞生的 。 如今直径达到930亿光年的可观测宇宙 , 大约是在138亿年前从一个奇点形成的 。
(图片说明:宇宙大爆炸)科学家是如何发现这个理论的?他们有何证据呢?
膨胀的宇宙直到差不多100年前的时候 , 人类对于宇宙还没有一个明确的概念 。 别说它如何诞生、年龄几何 , 就连宇宙和银河系的概念 , 都没有搞清楚 。 那个时候 , 很多人还相信 , 宇宙是永恒不变的 , 而且银河系就是全部的宇宙 。
直到一个人的出现 , 改变了一切 , 这个人就是埃德温·哈勃 。
(图片说明:哈勃)哈勃是美国天文学家 , 出生于1889年 , 在28岁的时候从芝加哥大学博士毕业 。 1923-1924年期间 , 他利用威尔逊山天文台的254厘米反射望远镜对仙女座大星系和M33星系进行了观测 , 并且利用这两个星系中的造父变星确定:它们的距离远远超过了银河系的半径 , 证明了宇宙中不只有银河系这一个星系 , 而是由无数星系组成的 。
不仅如此 , 他还发现宇宙中的星系普遍存在红移的现象 。 所谓红移 , 指的就是电磁波领域的多普勒现象 , 当天体远离我们时 , 其发出的电磁波的波长也会被拉长 。 由于这些星系都有红移的现象 , 我们可以证明它们都在远离地球 。
(图片说明:红移示意图)要知道 , 在哈勃通过天文观测发现这个事实之前 , 爱因斯坦已经凭借自己的广义相对论证明了这一点 。 但即便是伟大的爱因斯坦 , 也被固有思维局限住了 , 他为了证明宇宙是稳定的 , 甚至自己编出了一个所谓的“宇宙常数” 。 当哈勃的发现公之于众后 , 爱因斯坦才发现自己错过了一个伟大的发现 , 并承认宇宙常数是他一生中最大的错误 。
宇宙的诞生随着宇宙的膨胀被发现 , 天文学家们开始反推宇宙的历史 。 如果未来的宇宙会变得更大 , 那么过去的宇宙应该是更小的 。 当我们追溯得足够久 , 宇宙应该有一个开始 , 那就是所有物质都集中在一起的那个状态——一个奇点 。
(图片说明:奇点艺术图)经过多年的研究 , 科学家们逐渐认同了这个观点 。 现在的研究表明 , 宇宙大约是在138亿年前从那个传说中的奇点诞生的 , 所有的物质从奇点里释放出来 , 整个宇宙开始膨胀 , 一直到今天 。 这个理论 , 就是著名的宇宙大爆炸 。
宇宙大爆炸理论解决了人类困惑了上千年的问题 , 那就是我们的世界从何而来 。 然而 , 有些人还是对此有质疑:难道这就足够证明宇宙的诞生理论了吗?
那么 , 除了对于宇宙膨胀现状的反推之外 , 科学家还有没有其他关于大爆炸理论的证据呢?
(图片说明:宇宙大爆炸模拟动画)宇宙微波背景辐射根据大爆炸理论 , 宇宙在刚诞生的时候是非常热的 , 最热的时候 , 甚至连原子都无法存在 , 整个宇宙都处于等离子态 , 以至于光子也无法传播 。 直到温度下降到大约3000℃时 , 光子得以与等离子体脱耦并自由传播 。 这些光子经过漫长岁月的传播 , 波长也被极度拉长 , 来到了微波的波段 , 因此就被称为宇宙微波背景辐射 。
(图片说明:宇宙微波背景辐射)到了20世纪60年代 , 美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊意外发现了宇宙微波背景辐射 , 再一次证明了大爆炸理论的准确性 , 并因此在1978年获得了诺贝尔奖 。 直到今天 , 宇宙微波背景辐射仍然是科学家们研究早期宇宙的重要手段和工具 , 透露着宇宙最原始的秘密 。
恒星的元素组成我们沿着宇宙微波背景辐射出现后的岁月继续说:光子脱耦的原因 , 在于等离子体结合成了原子 。 那个时候 , 宇宙中的原子基本都是氢原子 , 还有少量的氦 , 这些物质在引力的作用下形成了宇宙中最早期的恒星 。

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