「產(chǎn)科小知識(shí)」宇宙是如何開始的？

宇宙是如何開始的？這是科學(xué)家和哲學(xué)家在歷史上一直在思考的問題，因?yàn)樗麄兛粗厦娴男强铡Ｋ翘煳膶W(xué)和天文物理學(xué)的工作，以提供答案。但是，它并不容易解決。

第一個(gè)主要的答案來自1964年的天空。當(dāng)科學(xué)家Arno Penzias和Robert Wilson發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)中的微波信號(hào)時(shí)，他們正在尋找從回聲氣球衛(wèi)星彈跳的信號(hào)。他們當(dāng)時(shí)認(rèn)為這只是不需要的噪聲，并試圖濾除信號(hào)。

然而，事實(shí)證明，他們檢測(cè)到的是來自宇宙開始后不久的時(shí)間。雖然他們當(dāng)時(shí)并不知道它，但他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景（CMB）。CMB被一種名為“大爆炸”的理論所預(yù)測(cè)，這表明宇宙開始是太空中一個(gè)密集的熱點(diǎn)，并突然向外擴(kuò)展。兩個(gè)人的發(fā)現(xiàn)是這個(gè)原始事件的第一個(gè)證據(jù)。

大爆炸

宇宙誕生的原因是什么？根據(jù)物理學(xué)，宇宙從奇點(diǎn)中誕生-物理學(xué)家用這個(gè)術(shù)語來描述無視物理定律的空間區(qū)域。他們對(duì)奇點(diǎn)知之甚少，但已知這些區(qū)域存宇宙 科普在于黑洞的核心。它是一個(gè)區(qū)域，所有被黑洞吞咽的物質(zhì)都被擠壓成一個(gè)微小的點(diǎn)，無限巨大，但也非常小。想象一下，把地球塞入**定位的大小。奇點(diǎn)會(huì)更小。

然而，這個(gè)宇宙并不是說宇宙開始是一個(gè)黑洞。這樣的假設(shè)會(huì)提出一個(gè)問題，即存在某種東西g在大爆炸之前，這是非常具有推測(cè)性的。根據(jù)定義，在開始之前不存在任何東西，但事實(shí)創(chuàng)造的問題多于答案。例如，如果在大爆炸之前沒有任何存在的話，是什么原因首先創(chuàng)造了奇點(diǎn)？它's a"gotcha"天文物理學(xué)家仍在努力理解問題。

然而，一旦奇點(diǎn)被創(chuàng)造出來（不管它發(fā)生了），物理學(xué)家對(duì)接下來發(fā)生的事情有一個(gè)好主意。宇宙處于炎熱密集的狀態(tài)，并開始通過一個(gè)稱為通貨膨脹的過程擴(kuò)大。它從非常小而非常密集的狀態(tài)變?yōu)榉浅Ｑ谉岬臓顟B(tài)。然后，它隨著它的擴(kuò)大而冷卻。這個(gè)過程現(xiàn)在被稱為“大爆炸”，這個(gè)術(shù)語最早是由弗雷德·霍伊爾爵士在1950年英國(guó)廣播公司（BBC）廣播期間創(chuàng)造的。

雖然這個(gè)術(shù)語意味著某種爆炸，但確實(shí)沒有爆發(fā)或爆炸。這真的產(chǎn)科小知識(shí)是空間和時(shí)間的快速擴(kuò)張。想象一下它就像吹氣球：當(dāng)有人吹空氣時(shí)，氣球的外部向外膨脹。

大爆炸后的時(shí)刻

早期的宇宙（在大爆炸開始后的幾秒鐘內(nèi)）并不受我們今天所知的物理定律的約束。因此，沒有人能夠非常準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)當(dāng)時(shí)宇宙的樣子。然而，科學(xué)家們已經(jīng)能夠構(gòu)建出宇宙如何演化的近似表示。

首先，嬰兒宇宙最初是如此炎熱和密集，即使是質(zhì)子和中子等基本粒子也不存在。相反，不同類型的物質(zhì)（稱為物質(zhì)和反物質(zhì)）碰撞在一起，產(chǎn)生純凈的能量。隨著宇宙在最初幾分鐘內(nèi)開始冷卻，質(zhì)子和中子開始形成。慢慢地，質(zhì)子、中子和電子聚集在一起形成氫和少量的helium、 在接下來的數(shù)十億年中，恒星，行星和宇宙形成了當(dāng)前的宇宙。

大爆炸的證據(jù)

因此，回到彭齊亞斯，威爾遜和CMB。他們發(fā)現(xiàn)的（并獲得諾貝爾獎(jiǎng)）通常被描述為“大爆炸”的“回聲”。它留下了自己的簽名，就像在峽谷聽到的回聲代表了原始聲音的“簽名”。不同之處在于，Big Bang's線索不是可聽到的回聲，而是整個(gè)空間的熱簽名。宇宙背景探測(cè)器（COBE）航天器和威爾金森微波各向異性探測(cè)器（WMAP）專門研究了這一特征。他們的數(shù)據(jù)為宇宙出生事件提供了最清晰的證據(jù)。

大爆炸理論的替代品

雖然大爆炸理論是解釋宇宙起源并得到所有觀測(cè)證據(jù)支持的最廣泛接受的模型，但還有其他模型使用相同的證據(jù)來講述略微不同的故事。

一些理論家認(rèn)為，大爆炸理論是基于一個(gè)錯(cuò)誤的前提-宇宙建立在不斷擴(kuò)大的時(shí)空之上。他們提出了一個(gè)靜態(tài)宇宙，這是愛因斯坦廣義相對(duì)論最初預(yù)測(cè)的宇宙。愛因斯坦的理論后來才被修改，以適應(yīng)宇宙似乎在擴(kuò)張的方式。而且，擴(kuò)張是故事的重要組成部分，特別是因?yàn)樗婕鞍的芰康拇嬖凇?*，重新計(jì)算宇宙的質(zhì)量似乎支持大爆炸事件理論。

雖然我們對(duì)實(shí)際事件的理解仍然不完整，但CMB數(shù)據(jù)正在幫助塑造解釋宇宙誕生的理論。沒有大爆炸，就不可能存在恒星，宇宙，行星或生命。

快速事實(shí)

• 大爆炸是宇宙誕生事件的名稱。
• 大爆炸被認(rèn)為是在大約138億年前的一個(gè)微小奇點(diǎn)的擴(kuò)張開始時(shí)發(fā)生的。
• 大爆炸后不久的光可以被檢測(cè)為宇宙微波輻射（CMB）。它代表了大爆炸發(fā)生大約38萬年后新生宇宙點(diǎn)亮的時(shí)間。

來源

• “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”。國(guó)家地理，國(guó)家地理，2017年4月24日，www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins of the universe/。

由Carolyn Collins Petersen更新和編輯。