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根据宇宙学标准模型 , 宇宙起源于奇点大爆炸 , 宇宙最初时刻非常炽热 。 那么 , 宇宙大爆炸时的温度有多高呢?天文学家又是如何推测出宇宙的起源呢?
哈勃发现的关键证据很长一段时间来 , 稳恒态宇宙的观点深入人心 , 就连爱因斯坦在创立广义相对论都受到了影响 , 他给引力场方程中加入了宇宙常数 , 使得方程所描述的宇宙是静态的 。 然而 , 哈勃在20世纪20年代的发现改变了这一切 。
哈勃发现 , 宇宙中的星系不是一半靠近银河系 , 一半远离银河系 , 而是几乎都在远离银河系 , 而且远离速度还随着距离的增加而变快 。 唯一能够解释这种现象的原理是宇宙空间在均匀膨胀 , 空间中的星系被互相拉开 。 爱因斯坦不得不承认自己犯了错误 , 把宇宙常数从引力场方程中剔除掉(但又因为其他原因被后来的天文学家再次加入) 。
如果空间在膨胀 , 宇宙的过去必然很小 。 如果追溯到宇宙的开端 , 整个宇宙将会坍缩到奇点之中 。 于是 , 宇宙被认为是从奇点大爆炸中创造出来的 。
宇宙大爆炸的另一个证据如果宇宙过去很小 , 那么 , 大量的物质和能量聚集在一起 , 就会得到极高的温度 , 这意味着早期宇宙非常热 。 既然如此 , 这些热量应该还残留在当今的宇宙中 。 在20世纪60年代 , 天文学家发现了各向同性的宇宙微波背景辐射 , 这正是宇宙大爆炸的热残余 。
除此之外 , 宇宙中元素的比例和星系的演化都能进一步支持宇宙大爆炸理论 。
宇宙最初有多热?在138亿年前的奇点时刻 , 一切东西都集中在无限小的空间中 , 宇宙温度达到了无限高的程度 , 目前没有理论能够描述那种状态 。
在宇宙演化到第一个普朗克时间 , 也就是当宇宙诞生5.4×10^-44秒时 , 宇宙温度达到了目前理论所能描述的最高温度——普朗克温度 , 1.4×10^32开氏度 。 在这种极端温度下 , 包括引力在内的已知四种基本力没有差别 , 它们统一成同一种力 。 在大爆炸1秒之后 , 温度下降为100亿度 。
【138亿年前,宇宙大爆炸时的温度有多高?】当空间经过38万年的膨胀之后 , 物质和能量分散开来 , 宇宙温度下降到3000开氏度 。 到了宇宙诞生大约1500万年时 , 宇宙温度降为300开氏度 , 即27摄氏度 , 这差不多是室温的状态 。 目前 , 宇宙的平均温度只比绝对零度高了2.725度 , 相当于零下270.425摄氏度 。
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