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探索宇宙的诞生,了解星空之外

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发表于 2019-8-6 22:11:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
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宇宙是永恒不变的吗?宇宙有多大?宇宙是什么时候诞生的?宇宙中的物质是怎么来的?关于宇宙的疑问太多了,人们从远古时代就提出了许多诸如此类的问题。

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当人类第一次仰望苍穹,看到了广阔无垠的天空和闪闪发光的星星,不禁想知道这一切究竟是怎样产生的。各个民族、各个时代都有种种关于宇宙形成的传说。不过那都是建立在想象和幻想基础上的优美的神话故事。在今天,科学技术的日益发展,使人类有了强大的认识自然的工具,但关于宇宙的成因却还没有定论,还处在假说阶段。人们总结了一下,大致有以下几种假说。

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第一种假说是“宇宙永恒论”。这种假说认为,宇宙并不是动荡不定的,宇宙中的星体、星体的数目和分布以及它们的空间运动从开天辟地时开始,就一直处于一种稳定状态,宇宙是永恒的。持这种假说的天文学者把宇宙中的物质分门别类,分成了恒星、小行星、陨石、宇宙尘埃、星云、射电源、脉冲星、类星体星际介质等几大类,认为在大尺度范围内,这些物质处于一种力和物质的平衡态。也就是说,一些星体在某处湮灭了,另一些新的星体一定会在另处产生。宇宙在整体范围内是稳定的,即使发生了变化,也只是局部的变化。

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第二种假说是“宇宙分层论”,这一观点认为宇宙的结构是分层次的,恒星是一个层次,恒星集合组成星系是一个层次,若干个星系结合在一起组成的星系团是一个层次,一些星系团再组成超星系,成为一个更高的层次。

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第三种假说就是到目前为止许多科学家都比较赞同的“宇宙大爆炸”理论。这一观点是由美国著名天体物理学家加莫夫和弗里德曼提出来的。他们认为,大约在200亿年以前,我们今天所看到的天体的物质都集中在一起,形成一个密度极大、温度高达100亿度的原始火球。这个时期的天空中,到处充满了辐射,恒星和星系并不存在。后来因为某种未知的原因,这个原始火球发生了大爆炸,组成火球的物质被喷发到四面八方,并逐渐冷却下来,密度也开始降低。爆炸发生2秒钟之后,质子和中子在100亿度的高温下产生了,随后的11分钟之内,进而形成了重元素的原子核。大约1万年以后,氢原子和氦原子产生。在这1万年的时间里散落在空间中的物质开始在局部联合,这些物质凝聚成了星云、星系的恒星。大部分气体在星云的发展中变成了星体,因受星体引力的作用,其中一部分物质变成了星际介质。

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此后,科学家建造了太空望远镜,并以“哈勃”命名,希望能够借它来确定哈勃常数。哈勃常数是以“哈勃”命名的宇宙膨胀率,多年以来成为宇宙中最为重要的数字。哈勃常数的物理意义就是星体互相抛离的速度和距离之比。常数数值越大,表示宇宙扩张到今天的大小所需的时间就越短,宇宙就越年轻。它与宇宙现在的年龄有关,不但涉及宇宙的过去,还将决定宇宙的未来。宇宙有一个开始是否一定会有一个结束?宇宙产生于“无”,是否最后的归宿也是“无”呢?从一开始,人们就围绕哈勃常数展开了激烈的争论。按照哈勃本人测得的数值可以推算出宇宙的年龄约为20亿岁,但是地球就有40亿岁,这显然是不可能的。很显然,宇宙应该比在它其中的星球诞生得更早。科学家们自20世纪70年代开始,不断地采用各种手段测算哈勃常数,并得出了不同的结果。但是人们从这些数值出发,推算出的宇宙年龄却是大相径庭的。

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科学家们一方面围绕着哈勃常数展开喋喋不休的争论,而另一方面,科学家们对某些星体年龄的测定却更为准确。现阶段,天文学家们已经测知,银河系中些最古老的星系的年龄约为160亿岁。按这样推测,大爆炸只能在160亿年以前发生,而根据科学家们最近用哈勃望远镜得到的一些观测结果分析,推算出宇宙的年龄约为120亿岁。这个结论证明:宇宙确实比存在于它其中的古老星系更年轻。如果测算结果是正确的,那么只能说明原先的假设出现了错误,宇宙可能不是从爆炸中诞生的。

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宇宙的年纪这么“小”,再度让自己的身世在人们眼中变得神秘起来。

1999年9月,印度著名天文学家纳尔利卡尔等人对大爆炸理论发起挑战,并提出了一种新的宇宙起源理论。他们把自己的研究成果命名为“亚稳状态宇宙论这是纳尔利卡尔和另外3名科学家共同提出的新概念中最重要的观点。

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他们认为,宇宙不是由一次大爆炸形成的,而是由若干次小规模爆炸共同形成的。这种新理论认为,宇宙在最初的时候是一个巨大的能量库,被称为“创物场”,而大爆炸理论所描述的是没有时间和空间的起点。在这个能量场中,接二连三的爆炸逐渐形成了宇宙的雏形。此后小规模的爆炸还在不断地发生,导致局部空间的膨胀,局部膨胀时快时慢,综合在一起便形成了整个宇宙范围的膨胀。

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以前,人们认为宇宙在时间上是无始无终的,在空间上是无穷无尽的,是无限的。后来在观测中人们发现宇宙仍在膨胀,但速度却慢了下来,这就形成了一个全新的宇宙有限观,这一观点几乎将宇宙无限的旧观念完全代替了。字宙学家根据观测,推算宇宙在超空期中的一个小点上爆炸,先膨胀再收缩,到最后死亡消散,大约要经过800亿年。现在大约只过了160亿年,宇宙间的一切在以后的600亿年中将逐渐向中心一点集拢,当时空都到了尽头,宇宙也就不复存在了。就像超巨星在热核燃烧净尽,引力崩溃,所有物质瞬间向中心收缩,形成我们至今仍不可见的黑洞一样,成为存在而不可见的超物质,也许这就是宇宙死亡的模型。
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