宇宙是如何开始的？

BeingX

根据大爆炸理论，宇宙始于一个皱巴巴的单点。

在20世纪20年代之前，“宇宙起源”不存在于在我们对宇宙理解的字典中。那时候天文学家认为宇宙是永恒不变的，我们只知道一个星系和几百万颗可见的恒星，而这也是我们可观测宇宙的范围。

后来，天文学家埃德温·哈勃观察到，由于红移，遥远的星系彼此加速远离，并制定了哈勃定律来解释宇宙的均匀膨胀。红移只是指一个遥远的天体在多普勒效应的作用下，向更长的、或更红的波长移动。

与此同时，物理学家阿尔伯特·爱因斯坦刚刚提出广义相对论，该理论提供了一个由引力塑造的有限且同质的宇宙模型。这些努力为未来几十年的一系列新发现和新理论奠定了基础。

我们对宇宙的现代科学理解是一副贯穿时间的路线图。这幅地图以哈勃和爱因斯坦为开端，并得到了诸如大量的轻元素和宇宙微波背景辐射等发现的证实，它指向137亿年前大爆炸事件。

在宇宙形成初期，没有时间和空间。只有一个单一的热的、凝聚的点——一个奇点——包含了宇宙中所有的物质。此外，四种基本力(万有引力、电磁力、强力和弱力)被统一为一种力。这个统一的周期，称为普朗克期，持续10-43秒。然后宇宙以比光速还快的速度膨胀，从亚原子到高尔夫球的大小几乎是一瞬间的事情。科学家称这为宇宙膨胀时期。

宇宙在超热的亚原子粒子的洪流中向外膨胀。大爆炸三秒后，空间冷却到足以让这些粒子形成元素。大约3亿年后，恒星和星系也形成了。(有关这些开始步骤的更详细信息，请阅读《生活大爆炸》。

大爆炸理论为宇宙的起源提供了最好的模型，但它不是唯一的理论。例如，稳态理论模拟了一个密度一致的宇宙，由于不断产生新物质，这个密度似乎在膨胀。然而，1965年宇宙微波背景的发现则进一步削弱了后者的正确性，因为本质上宇宙微波背景辐射是早期宇宙膨胀的辐射特征。

图解：以角尺度展现的宇宙微波背景辐射温度各向异性的能谱（多极矩）。显示的数据来自WMAP（2006）、Acbar（2004）Boomerang（2005）、CBI（2004），和VSA（2004）仪器。另显示理论模型（实线）。

火成模型表明，宇宙的形成是由于两个独立的宇宙在第四维度的碰撞。大反弹理论表明，我们的宇宙陷入了一个由大爆炸和大爆炸组成的永恒循环。

图解：本图并列了研究本现象不同时期的设备与成果。由上往下依序是彭齐亚斯和威尔逊时期，COBE时期、WMAP时期和COBRAS/SAMBA时期。

你可以把这些理论和模型看作是对宇宙未知秘密的猜测。我们可以确定我们在宇宙中的确切位置和地位，所以它们当中的部分理论可提供足够充分的观测方向来观察宇宙。

图解：由FIRAS仪器对COBE观测的宇宙微波背景辐射光谱，为最精确测量的黑体辐射光谱性质，即使将图像放大，误差范围也极小，无法由理论曲线中分辨观测数据。

宇宙微波背景(CMB, CMBR)，在大爆炸宇宙学中，是宇宙早期残余的电磁辐射，也称为“残留辐射”。背景辐射是微弱的宇宙背景辐射，充满了宇宙空间。因为它是宇宙中最古老的电磁辐射，可以追溯到宇宙重组时代，所以它是早期宇宙的重要数据来源。使用传统的光学望远镜，恒星和星系之间的空间(背景)是完全黑暗的。

图解：根据WMAP对宇宙微波背景辐射的观测所绘制的图像。

然而，一个足够灵敏的射电望远镜会显示出一种微弱的背景噪声，或几乎各向同性的辉光，它与任何恒星、星系或其他物体都没有关系。这种辉光在无线电频谱的微波区域最强。1964年，美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙微波背景辐射，这一意外发现是20世纪40年代开始的工作的顶峰，并为这两位发现者赢得了1978年的诺贝尔物理学奖。

作者: ROBERT LAMB

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

本文版权归原作者天文在线所有，如有侵权请联系管理员删除，原文地址：https://m.toutiao.com/i6824390047215649291/