• 太空的知识有哪些

              太空是一个高真空环境。 太空环境除有超低温、强辐射和高真空等特点外,还有高速运动的尘埃、微流星体和流动星体。

              关于宇宙

                原来的宇宙是一个质量为无穷大的几何点,没有时间,没有空间。这个“点”发生爆炸的一瞬间,时间开始了,空间(宇宙)有了。这个“点”(现在应该称为宇宙了)不断的膨胀,宇宙的空间就越来越大。现在的宇宙还在不断的膨胀,这是通过红移现象发现的。什么是红移现象呢?就是当一个物体远离我们而去的时候,该物体向我们发出的光的频率被我们接收到的时候,该光的频率已经降低了。
                相当于,本来该物体发出的是紫色光,当我们看到时,已经变成红光了。(这种现象是一种“多谱勒”效应)。大爆炸理论是一种猜想。有关时间与空间,能量与质量,运动速率与质量,运动速率与时间的快慢等,在爱因斯坦的广义相对论里有研究。

              宇宙的智慧与人类的身世

              宇宙有两点让人类非常困惑,一个是人类在宇宙中非常独特,因为人类费尽心机也始终没有在地球以外的其他地方找到一点点和我们相似的智慧生命的存在。
                似乎宇宙中允许有偶然;而另一方面,宇宙又处处表现出它的“标准化”。一些基本原则在宇宙中非常通行,因此宇宙应该不是一个刻意创造偶然的场所。

                生命的进化进行了四十亿年,这四十亿年真的是缓缓渐进的吗?

                是核能———离地球1亿多公里的地方许多原子核不停碰撞,历经50亿年,才造就了生命并成就了最终的智慧生命。
                但是这种进化并不像一般人想的那样循序渐进,最简单的生命40亿年前就出现了,但是,就是这样简单的生命状态,却在地球上沉默地存在了35亿年左右。只有到53500万年这个阶段,人们才发现了比微生物大的生物。这种进化就像是一个突然的、甚至是爆发性的。
                

                在太阳系中有地球与金星,谁给了地球惟一产生生命的机会?

                实际上,在太阳系里,最有可能拥有生命的,除了地球就应该是金星了。因为它的大小和地球几乎完全一样。水的存在条件也完全具备。但是最终的幸运落在了地球身上,主要的原因在于地球的引力和温度。
                现在的太阳温度对于金星显然是太热了一些,而对于地球就非常适合。然而,太阳只要温度变化一点点,它就会对金星合适而对地球不合适了。

              人类进化几万年,大脑也在随之进化吗?

                人类的大脑这个超级信息处理器是目前宇宙中最完美的智能结构。宇宙赠给我们的这个东西似乎很超前。
                据说,人类从远古的原始状态到现代高科技的思维,大脑并没有进化,我们今天使用的大脑和3万年前的大脑没有多大的差别,而且一般情况下还只是使用了整个大脑潜能的10%。

              80年代初,在宇宙创生大爆炸框架下发展了目前最流行的暴胀宇宙模型:宇宙在大爆炸后不到1秒的时间里膨胀了大约10-30倍,大约和橘子一般大小,然后开始以较稳定的膨胀速率,直到现在,大约150亿年,成为目前的样子。
                

                在这个过程中,物质“疙瘩”逐步形成了星系、恒星以及生命。这个模型暴胀期的长短是个关键。若稍短,物质为充分散开,原生宇宙就有重新坍缩为起点;若稍长,原生宇宙的物质则过于分散,形不成星系和恒星,自然也就不会出现生命和人类。因此出现了暴胀为何如此精确的问题,按照现行的物理学基本定律,大爆炸产生的宇宙其“自然尺寸”应该只有亚原子大小,即普克郎长度10 ^-35量级,而这样的宇宙是短命的。
                

                前苏联科学家林德提出“自我增殖的宇宙”概念──“最有可能的是,我们正在研究的宇宙是由早期的若干宇宙所形成的。”1987年霍金进一步提出了“婴儿宇宙”模型,两个大宇宙通过一个细“管子”连接起来,这个细管子称为“虫洞”,大宇宙为母宇宙,可能存在着从母宇宙分岔出去的另一端是自由的虫洞,这样的管子成为子宇宙、婴儿宇宙。
                就是说除了我们生存的宇宙之外还可能存在着众多的由虫洞连接起来的其他宇宙。1992年,萨莫林在前人基础上提出了宇宙自然选择学说。母宇宙是空间闭合的,犹如一个黑洞,该黑洞在生存了一段时间后坍缩为一个奇点,奇点又会反弹爆炸膨胀为新的下一代宇宙。

                这个学说的要点是,子宇宙中的物理常数较之母宇宙的物理常数会有小的、或强或弱的随机变异,新生的婴儿宇宙在再次坍缩成奇点前能膨胀到几倍普克郎长度大小,随机变异的物理常数有可能允许小小的暴胀,子宇宙可变的较大,当它足够大时,可分隔为两个或更多的不同区域,每个区域又坍缩为一个新的奇点,新奇点又触发下一代的子宇宙,如此时代相传,有的小宇宙重又坍缩,有的具有某些基本常数值的宇宙能更有效的产生许多黑洞,从而较具有其他某些基本常数值的宇宙留下更多的后代,借用生物进化论的术语,它们是被“自然选择”下来的,经“选择”作用,产生越来越多的黑洞,也就形成了更多的宇宙。
                如果宇宙确是由以前的宇宙世代经过这种“自然选择”而产生的话,那么应该预期我们生存在其中的宇宙会具有所观测到的样子并正好具有目前测知的基本常数值。

                这个学说的另一要点是关于恒星的存在。在许多情况下,恒星是黑洞的前身。在气体和尘埃云中,恒星仍在形成。
                在碳尘埃微粒表面进行着的化学反应使气体冷却并促使气云坍缩。但碳尘埃粒子是从那里来的呢?斯莫林指出碳元素是由核聚变反应产生的这一情况只有在质子的质量稍大于中子的质量时才会发生,如果两者质量之差比氦核的结合能大的多,则质子和中子不可能粘在一起形成氦核,没有氦,聚变反应链在第一阶段便终止了,根本形不成更重的元素,从而使恒星将少得多,自然也不会有多少黑洞,因此在任何一个宇宙中,若其中质子与中子的质量相差较大,将只能产生很少的宇宙,也就没有什么“选择”的余地了。
                

              古希腊对宇宙的认识与结论:

              同古代中国一样,古希腊人的宇宙观也在一定程度上和哲学联系在一起的。但是,对古希腊的哲学家来说,他们中的一部分人还是早期的天文学家。因为有这样一种观点存在,该观点认为大部分古代文明中,比如埃及、巴比伦、印度、玛雅等等,天文学知识都是在星占学活动中产生和发展的;而星占学是为政治生活、社会生活和精神生活服务的,虽然通常并不被用来谋求“经济效益”,但其宗旨显然与现代科学之探索自然相去万里之遥。
                

                唯一的例外似乎出现在古希腊。学者们相信,在发端于古代巴比伦的星占学传入希腊之前,一种以探索自然为宗旨的、独立的天文学已经在希腊产生并且相当发达了。而星占学是一个名叫贝罗索斯(Berossus)的人于公元前280年左右传进希腊的。这一例外是意味深长的,因为今天通行全世界的现代天文学体系,乃至整个现代科学体系,可以毫不夸张地说,其精神的源头正是古希腊!

                那么古希腊究竟有什么资格成为天文学的发源地呢?翻开史书,不难看到那些闪耀着精神和智慧之光的名字多是来自古希腊,亚里士多德、柏拉图、德谟克利特、托勒密、毕达哥拉斯等等。
                但是对于我们所关注的宇宙形成学说,并不是每一个哲学家都形成了他自己的观点,只有其中的一部分人做了阐述。

                留基伯的宇宙形成理论:

                留基伯(Leucippus),公元前500年,生于希腊米利都,死于公元前440年。古希腊唯物主义哲学家,原子论的奠基人之一。
                

                留基伯本人是一个古希腊的哲学家,他的主要继承者就是德谟克利特,他们对宇宙形成的看法是和他们的原子学说结合在一起的。他们认为,世间万物都是由不可分割的物质即原子组成。宇宙间的原子数是无穷无尽的,它们的大小、形状、重量等都各自不同,并且不能毁灭,也不能创造出来。
                

                他们把宇宙的形成解释为:宇宙间的原子在虚空中永远运动着,由于旋涡式的运动,把大的一些原子赶到旋涡中心而形成了地球,而较细小的水、气、火等原子被赶到空间,产生了环绕地球的旋涡运动。地球以外的大原子聚在一起形成湿块,靠它们通过旋涡时的运动变得干燥而燃烧起来形成天体。
                

                亚里士多德的宇宙形成理论:

                亚里士多德可以说是古希腊历史上极为杰出的学者之中的一位,而且他也是一位杰出的实验学家。亚里士多德坚持宇宙有限论的观点。

                亚里士多德的宇宙是球状而且有限的,以地球为中心,行星与其他星体是在以地球为中心的球壳上运行。
                这些球壳可以不同的速度旋转。

                对于宇宙的产生,亚里士多德有这样的观点,宇宙产生于混沌。在他的《形而上学》一书中,又强调了宇宙产生和界限的关系,宇宙诸天体各有各的形式,各有各的形式也就是各有各的界限。如若没有界限,宇宙只是一片混沌,也就无天地之始了。
                有了界限才有了宇宙万物。宇宙的运转也就从这终结处开始,然后回到这个终结,是一个永恒的循环。

                总的来说,亚里士多德并没有特别明确的阐述宇宙形成的过程。我们只能从他的著作中搜索到亚氏关于宇宙形成的上述观点。

                米利都学派关于宇宙形成的观点:

                米利都学派是古希腊一个以自然哲学为本的学派。
                作为西方最早的自然哲学,米利都学派诸学说主要是讨论宇宙起源、演化和结构的宇宙理论。

                作为米利都派的第一位自然哲学家,泰勒斯提出了宇宙的开端(Beginning)问题,但他也暗示了,作为宇宙开端的东西在宇宙诞生之后依然作为宇宙机体的养料包围着宇宙。
                

                泰勒斯的学生和同事阿那克西曼德接受了这一观念,并且进一步补充说,作为宇宙开端的东西也是宇宙的必然归宿,新的宇宙再从其中创生。这就明确了宇宙原质(Stuff)的概念。

                阿那克西米尼在两位前辈的基础上,提出了宇宙原质创生宇宙的机制和原则,给出了米利都宇宙论的完备表述。
                随着原质概念的出现,物理学才开始从宇宙论中逐步独立出来。米利都自然哲学的真正进化不在于他们各自找出了不同的物质基质,而在于先后出现了宇宙开端、宇宙原质和宇宙创生原则这三个概念。

                由水、apeiron(无限)到气,真实地反映了米利都自然哲学家一步步由神话观念走向科学实验的历程。
                海洋之神是众神之父,水便成了万物之本原;混沌之中辟开天地,“无限定”便成了宇宙原质,对立面的分离便成了宇宙的创生过程;只有阿那克西米尼,注意到了空气乃是维持生命的灵魂,注意到了不同的吹气方式可以吹出热的和冷的两种空气,作出了气是宇宙原质,冷的聚集和热的稀松是万物的形成原则的论断。
                

                但是,泰勒斯和阿那克西曼德没有提到创生机制,他们主要关心的是如何记述宇宙的生成历史。

              在古代的中国,解决宇宙形成问题的应该是哲学家,而不是科学家。而哲学的两大派别唯物主义和唯心主义又存在两种截然不同的观点。他们对宇宙形成的认识更象是用哲学的观点对世界的一种解释,而从根本上来说是非科学的。
                一般来说唯物主义哲学家们是具有朴素的辩证法思想的,所以他们的解释虽然是非科学的,但是仍然带有合理的成分。

                中国对宇宙的认识与结论:

              一、 按朝代

              先秦时期:

              天道观,关于世界本原的根本观点。因其围绕着对天以及天人关系的不同理解而展开论辩,故称天道观。
                先秦各派哲学都依自己的天道观立论。商统治者将天人格化,视为至上神,称为“帝”或“上帝”。祭祀、征伐、田猎 、行止等都以占卜的结果行事,表现出唯心主义世界观。《尚书•洪范》记载殷代贤人的言论,一方面保留了殷商信奉上帝的观念,同时认为五行为世界的五种基本物质,具有朴素唯物主义成分。
                约产生于殷周之际的《易经》将早期八卦观念系统化,以乾(天)、坤(地)、震(雷)、巽(风)、坎(水)、离(火)、艮(山)、兑(泽)八种基本的自然现象说明宇宙的生成及万物间的联系和变易,在神秘的形式下包含有丰富的朴素辩证法思想。西周灭殷后提出“天命”观念,主张敬德保民以顺应天命,在一定程度上认识到了人为的作用。
                周太史伯阳父以阴阳之气的运行说明地震现象;郑国政治家子产提出“天道远,人道迩”,这都表明了朴素唯物主义思想的进一步发展。春秋末年的孔子肯定天命,但同时少言天道,主张“敬鬼神而远之”。战国初墨子反对天命,但主张天志。老子明确否认天是最高主宰,认为世界的本原是道,又讲“天下万物生于有,有生于无”,尽管学术界对老子“道”和“无”的含义至今仍有争论,但老子的观点毕竟将中国哲学对世界本原的思考大大地向前推进了一步。
                以后孟子和庄子分别继承发展了孔子和老子的思想。《易传》主张太极为天地的本原,提出“形而上者谓之道,形而下者谓之器”的命题;《管子》以“精气说”强调天的物质性;荀子肯定“天行有常”,提出“制天命而用之”;韩非继承了老子、荀子的思想,对老子的道进行了改造。
                上述观点使先秦的唯物主义思想得到进一步发展。

                秦汉时期:

                宇宙生成。在先秦天道观的基础上,汉代哲学家提出了关于宇宙生成的见解。《淮南子》认为“道始于虚,虚生宇宙,宇宙生气”,气分成天地。《周易乾凿度》提出“有太易、有太初、有太始、有太素也。
                太易者未见气也,太初者气之始也,太始者形之始也,太素者质之始也”。汉代哲学还普遍使用了“元气”这一概念说明宇宙的生成。如董仲舒提到“元气和顺”;王充认为天地万物“俱禀元气”;何休指出:“元气者也,无形以起,有形以分。”西汉后期京房易学出现,形成以象数解释宇宙的形成的新的见解。
                

              魏晋南北朝:

                有无。何晏、王弼继承老子思想,倡以“无为本说”,认为一切有形的物质存在(有)都源于一个没有任何具体规定性的本体(无),称为贵无论。裴著《崇有论》反对 “贵无”思想,肯定作为物质存在的“有”是根本性的,认为贵无贱有必然会“遗制”、“忘礼”,造成社会的混乱。
                在向秀影响下郭象作《庄子注》,一方面否认“有生于无”,另一方面也反对裴“始生者自生的”观点,提出 “独化”概念,认为“物各自生”,“独化于玄冥之境”。

              隋唐时期:

              天人关系。柳宗元、刘禹锡继续了中国哲学关于天人关系的讨论。柳宗元提出天无意识,不能“赏功而罚祸”,天地起源于元气。
                刘禹锡提出“天与人交相胜”、“天与人不相预”等观点,反对天人感应论。

                二、儒家的宇宙形成理论:

                儒家重要经典之一的《周易》,就是将探讨宇宙起源、宇宙过程、宇宙规律作为自己的主要研究对象。《周易》描绘了宇宙起源的壮阔图景:

                《易》有太极,是生两仪,两仪生四象,四象生八卦。
                

              大哉乾元,万物资始,乃统天。云行雨施,品物流形。大明始终,六位时成,时乘六龙以御天。乾道变化,各正性命。保合太和,乃利贞。首出庶物,万国咸宁。

              这里展现的是乾元变化、万物化生的宇宙起源和变化的过程。在此基础上,儒家学者继续不断地提出和丰富儒家的宇宙学说。
                如汉唐诸儒将太极规定为“天地未分”之前的“元气”,孔颖达说:“太极谓天地未分之前,元气混而为一,即是太初、太一也。”宋初周敦颐则将《周易》的学说作进一步的发挥,他所作的《太极图说》,即建立起一个十分完整的宇宙起源学说:

                无极而太极。太极动而生阳,动极而静,静而生阴,静极复动。
                一动一静,互为其根,分阴分阳,两仪立焉。阳变阴合而生水火木金土。五气顺布,四时行焉……五行之生也,各一其性。无极之真,二五之精,妙合而凝,乾道成男,坤道成女,二气交感,化生万物。

                这是一个完整的宇宙论,尽管它的目的似在于为儒家伦理完成其“寻源探本”的工作,即其自然法则是服务于人文法则。
                但是,它毕竟是一个具有科学价值的宇宙论体系,并能引导人们对宇宙演化生成作出进一步的科学探索。南宋朱熹曾对宇宙自然的化生过程作了进一步的探索,他所提出的天体演化学说,包含了更多的科学思想内容。他说:

                “天地初间,只是阴阳之气,这一个气运行,磨来磨去,磨得急了,便拶许多渣滓,里面无处出,便结成个地在中央。
                气在清者便为天、为日月、为星辰,只在外常周环运转。地便只在中央不动,不是在下。”

                据科学史家证明,朱熹在此所论述的宇宙演生过程,是一种极有科学价值的天体演化说。十八世纪德国哲学家康德就天体演化问题,提出了著名的“星云假说”,推测太阳系的形成,在西方关于天体演化学说史上占有十分重要的地位。
                可以发现他们的想法非常接近,只是朱熹的学说要早产生数百年之久。由此可见,尽管《周易》、周敦颐、朱熹等在讨论宇宙起源等自然科学问题时,均是为了论证仁义道德的人文法则与宇宙天地的自然法则的根本一致,但是他们提出的有关宇宙起源、天体演化的学说,已经具有了大量科学思想的内容。
                

                 A 宇宙的过去、现在与未来

              可以说,宇宙是由空间和时间组成的,同时我们也知道,宇宙是由物质组成的,既然是物质,那它必然就有起源与灭亡。

              宇宙的起源一直是一个令人费解的问题,有一个被大多数人认同的说法——宇宙大爆炸。因为宇宙是在不断的膨胀着,所以,只需将各个行星及星系按照他们的运动往时间的过去推,则就必会有一点是各个星球重合的一点,这一点就是大爆炸的起点,也由此推算出了宇宙的年龄。
                这一个点其实就是一个巨大的极高密度的能量点,当这个点被压缩到一定程度时,就不可避免的发生了大爆炸,而产生一个能量点并压缩它就需要一个能量源,但在宇宙出现之前,空间又是一个什么概念,许多科学家只能将其解释为“无”,那么宇宙的起点又是从这个“无”中哪里来的呢,能量又是从哪里来的呢?也许这一切只能归结为上帝的创造。
                

              且不说能量的源头在什么地方,在大爆炸以后,从虚无中产生的物质扩散开来,它们构成了最初的宇宙,而我认为,最初的物质很有可能是能量的一种表现形式,能量构成了物质的基本形式,在宇宙不断的膨胀中,物质逐渐形成了自己的基本微粒,能量也随之一点点的流失到宇宙中。
                我对宇宙的膨胀有着一种自己的看法,在宇宙大爆炸发生的同时,也产生了一个纯能量源,可能就是一个巨大无比的白洞,而在宇宙中存在着另一种物质——反物质,在初期,物质与反物质不可避免地进行着大量的接触,它们之间反应所产生的巨大能量,也足以摧毁n的n次方个太阳系。
                正是这两种能量,不断的促进着宇宙的膨胀,然后就有了我们现在观测到的宇宙。

              现在,从地球的角度来考虑,人是地球上现在的主宰,人也就像是一个欲望不断的孩子,想要寻求出一切事物的真理,当发明出了太空飞船与望远镜这种东西时,而人类也就能更好地了解宇宙了。
                现在的望远镜可以观测到好几亿光年以外的东西,光年这个单位,既可以表示距离,也可以表示时间。我们都知道,我们通过望远镜观测到的星系都是几亿年前的现象,它们的现状我们不得而知。根据爱因斯坦的相对论,我们不可能得到超过光速的速度,也就是说乘坐飞船去那些遥远的星球几乎是不可能的,那我们是不是就不能够彻底了解宇宙的情况了呢?可以说是这样的,但通过科学家们的推理与计算,未来的某一天也许我们能够得到答案。
                但是现在也存在着许多学说,像黑洞中存在着时间隧道,它连接着某个时间的某个空间,只要进入了黑洞,就能够到达宇宙中的另一个地方;还有一种就是我们所观察到的星空,看似遥远,其实却离我们很近,是某些扭曲的时间与空间将它们的象折射得很远。如果类似这样的假说能够成立,那我们对宇宙的一切研究似乎又要从零开始了。
                但是,在我们没有将宇宙研究透彻时,任何假设都是有可能成立的。

              就像生死各有天数一样,宇宙也应该有它的灭亡,前面提到了宇宙爆炸时产生了白洞,当这个白洞散尽了它所有的能量时,也就是宇宙膨胀该停止的时候,此时这个能量源就要向自己本身吸收能量,同时也产生了不可抗拒的巨大引力,宇宙也因此向回收缩,空间与时间被迫压缩扭曲,各个星系都不可避免的遭到了粉碎性的毁灭,宇宙将又回到它的起始点,就是那个纯能量点。
                这时就出现了一个问题,就是这个能量点的结局会是怎样,没准儿它会继续被压缩,然后爆炸,产生另一个宇宙……因此,我们宇宙的起点也许是另一个宇宙终点,宇宙这个空间就在不停的循环往复。

              现在有许多不能解释的东西,像时间的起点,宇宙之外的空间……有时候,这些事情越想越觉得不可理解,不可想象。
                我很欣赏一句话:进化的终点是灭亡。在未来,我们的后人也许会发现或创造出像科幻片中出现的超空间,因而轻而易举的在宇宙中四处旅行,到那时,真理穷尽,人们不再有新的探求,这就是走向灭亡的第一步。最终宇宙的灭亡到来,这是人们无法抗拒的伟大的自然力量,但能在灭亡之前了解到世界上的各种奥秘其实也是一种幸福。
                按照我们的科技发展速度来说,我们只能将我们的梦想与问题留给后人去解释了。

              (备注:因为对于宇宙现状和未来查到的资料几乎为零,所以各种情况都是自己的假设与想象,没有任何理论依据,希望大家多多提建议,发表一些自己的见解,偶会欣然接受的。)

              B 宇宙的起源——大爆炸宇宙学理论

                宇宙是如何起源的?自古以来一直是人类最感兴趣和不懈探索的问题。
                历史上曾经出现过各种各样的神话传说,但宇宙的起源本身却是一个科学问题。20世纪以来,由于科学技术的发展,人们在对宇宙观测中取得了越来越多的重大发现,从而逐渐建立起科学的宇宙模型??大爆炸宇宙学模型。

              一、提出大爆炸宇宙学模型的背景

              20世纪20年代,美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时,首先发现了光谱的红移,认识到了旋涡星云正快速远离人们而去。
                1929年哈勃把这种退行红移的测量与星系的距离的测量结合起来,总结出了著名的哈勃定律:星系的退行速度v与它的距离r成正比,即v=Hr。

              根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定,人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀,物质密度一直在变稀。由此反推,宇宙的结构在某一时刻前是不存在的,它只能是演化的产物。
                因而1948年伽莫夫等人首先提出了大爆炸宇宙学模型。

              二、大爆炸宇宙学模型

              1948年,伽莫夫等在美国《物理评论》杂志上发表了关于大爆炸宇宙学模型的文章:提出宇宙是由甚早期温度极高且密度极大,体积极小的物质迅速膨胀形成的,这是一个由热到冷、由密到稀,不断膨胀的过程,尤如一次规模极其巨大的超级大爆炸。
                

              根据这一学说,在宇宙的最早期,即距今大约150亿年前,今天所观测到的全部物质世界统统都集中在一个很小的范围内,温度极高,密度极大。大爆炸开始后0。01秒,宇宙的温度约为1000亿摄氏度,其物质的主要成分为轻粒子(如光子、电子或中微子),而质子和中子只占十亿分之一。
                所有这些粒子都处于热平衡状态。由于整个体系在快速膨胀,因此温度很快下降。大爆炸后0。1秒,温度下降到300亿摄氏度,中子与质子之比从原来的1下降到0。61。1秒钟后,温度已下降到100亿摄氏度。随着密度的减小,中微子不再处于热平衡状态,开始向外逃逸。
                电子??正电子对开始发生湮没反应,中子与质子之比进一步下降到0。3。但这时温度还太高,核子仍不足以把中子和质子束缚在一起。大爆炸后13。8秒,宇宙温度下降到30亿摄氏度。这时质子和中子已可形成像氘、氦那样稳定的原子核。化学元素从这时候开始形成。
                35分钟后,宇宙温度进一步下降到3亿摄氏度,核形成停止了。氦和自由质子的质量之比大致保持在0。22~0。28这一范围内。由于温度还很高,质子仍不能和电子结合起来形成中性原子。中性原子大约是在大爆炸发生后30万年才开始形成的,这时 的温度已降到3 000摄氏度,化学结合作用已足以将绝大部分自由电子束缚在中性原子中。
                到这一阶段,宇宙的主要成份是气态物质,随着温度的进一步降低,它们慢慢地凝聚成密度较高的气体云,到109年后,进一步形成各种星系,1010年形成恒星系统。这些恒星系统又经历了漫长的演化,才形成了我们今天所看到的宇宙。

              三、大爆炸宇宙学模型的成就

              宇宙早期的温度极高,今天的温度已降到极低(绝对温度3K)。
                如此巨大的温度跨度是任何实验室条件都无法办到的。但是人们可以把已有的关于粒子物理、核物理、等离子体物理以及其他的物理知识应用于不同的宇宙演化阶段来预言各种宇宙学效应 。例如,大爆炸核合成及微波背景辐射等。通过多年的天文观测,这些预言已逐渐被证实,从而成为大爆炸宇宙模型的有力证据。
                

              1。大尺度的均匀和各向同性

              这是大爆炸宇宙模型的基础,对宇宙大尺度结构的观测结果已经证实宇宙学原理的正确性。即宇宙在大尺度上一定是均匀各向同性,1989年发射的COBE卫星对微波背景辐射的精密测量进一步表明在10-4精度内宇宙是各向均匀、同性的。
                

              2。哈勃定律

              从哈勃定律得到启示建立的大爆炸宇宙模型反过来可以预言这种定律。它已被28000个星系的红移(或退行速度)与距离的关系的观测数据所证实。

              3。宇宙的年龄

              宇宙既然是在一次大爆炸中诞生,那就可以谈论它的年龄。大爆炸宇宙学预言宇宙今天的年龄约为150亿年,宇宙中的结构,例如恒星、星系等,都是在宇宙形成以后逐渐形成的,所以它们的年龄必须小于宇宙年龄。
                近年来,人们通过采用多种不同的方式来测定星系和恒星的年龄,例如测量放射性元素及其衰变产物在星体中的丰度等,最后得到的结果是完全一致的。即星系和恒星的年龄,都在几十亿年的数量级,这与宇宙的年龄是相容的。

              4。大爆炸的核合成

              大爆炸宇宙学认为最初的宇宙中,既没有分子,也没有原子。
                第一批原子核是在大爆炸后10-2秒到3分钟这一时间内,由质子和中子组合而成并遗留至今的 。因而预言了宇宙中轻元素的丰度(如氦的丰度约为25%,氢的丰度约为75%)。多年来人们对天体范围内的轻元素丰度的观测结果,正好与大爆炸的预言相一致。从而成为大爆炸宇宙学的最早证据。
                

              5。微波背景辐射

              大爆炸宇宙学模型认为温度降低到3000K左右时,中性原子将大量形成,光子与他们失去耦合,从而作为宇宙中的一个独立组分存留下来。伽莫夫预言,这种作为历史遗迹的背景光子应当可以在今天观测到,并估计出大约温度为10K 。
                

              1964年就在物理学家们计划用辐射计观测这种背景辐射的时候,美国贝尔电话实验室的两位工程师,彭齐亚斯和威尔逊在安装调试卫星天线的过程中,发现天空各个不同方向上都存在一种不变的相当于3。5K的黑体辐射背景(即微波背景辐射)。他们因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。
                后来,1989年发射的COBE(宇宙背景探测者)卫星则最终测定出在10-4精度内宇宙背景辐射是各向同性的,且测得背景光子的温度为2。7K,于是从理论上预言的,在4×105年时留下的遗迹终于被实测充分证实了,这也成为大爆炸宇宙学的最强有力的证据。
                

              大爆炸宇宙学模型发展至今,特别是关于轻元素丰度的解释和微波背景辐射的测量,说明大爆炸宇宙学模型正在走向成熟。但这并不能说明该理论无可挑剔。相反,大爆炸理论存在诸多包括视界问题、平坦性问题(现已被暴涨理论所解释)、奇性问题、磁单极子问题、重子 不对称问题、暗物质问题和宇宙常数等困难,这些有待于进一步研究。
                相信对这些问题的不断解决,必将进一步完善大爆炸宇宙学模型。

              参考文献

              1 俞允强。大爆炸宇宙学。北京:高等教育出版,1995

              2 S•温伯格。宇宙最初三分钟。北京:科学出版社,1981

              3 冯麟保。宇宙学引论。北京:科学出版,1994


                


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