书城教材教辅天文兴趣看台
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第6章 宇宙的演变

宇宙的起源

大约在150亿年前,宇宙所有的物质都高度密集在一点,有着极高的温度,因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我们看到的宇宙。

宇宙的诞生

大爆炸的整个过程是复杂的,现在只能从理论研究的基础上,描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中先后诞生了星系团、黑洞和星系等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质,正在形成而且继续形成宇宙形态。

宇宙的演化

“大爆发宇宙论”提出,宇宙常常是周而复始地从诞生到消亡,再诞生、再消亡的轮回,我们现在的这个宇宙只是从过去到未来无数个宇宙中的一个而已。

宇宙的膨胀

科学研究发现宇宙不是永恒的,而是在不断的膨胀中。宇宙的不平衡现象最早是由一位德国的医生发现的。他在夜空观查星星时发现,每个星球间的距离并没有因万有引力而彼此靠近。那么,在星球之间必定存在另一种力量抵消了它们之间的万有引力。他就把这现象假设为宇宙在不断地膨胀。

宇宙里的红移

科学家发现宇宙中存在红移现象。就是远距离星球射向地球的光以红光为多,近距离的则以紫光为主。这说明了星球在远离地球,接着爱因斯坦提出了广义相对论,他提出加速度不等于零的理论,其中即包含了宇宙膨胀的学说。

1931年,美国天文学家以先进的天文望远镜发现,在银河系外仍有很多银河系,并且在不断地膨胀,这才使得宇宙膨胀的理论得到证实。

热大爆炸宇宙学

这种学说认为,宇宙膨胀按“绝热”的方式进行,即宇宙是从热到冷演变的。

在宇宙早期,辐射和物质的密度都很高,光子被物质吸收或散射,然后物质发射出光子,辐射和物质频繁地相互作用。当宇宙温度下降时,质子与电子结合成氢原子,对辐射的吸收减少,物质跟辐射不再相互作用,光子便可以在空间自由穿行。微波背景辐射的发现,有力地支持了热爆炸宇宙模型。因此,大爆炸宇宙学得到大多数科学家的认同。

无中生有

稳恒态宇宙模型中,宇宙是无限的,没有开端也没有终结,而且一直保持同样的状态。无论在什么地方,在什么时候,观测者看到的宇宙总是相同的。这种宇宙模型中,宇宙起源的问题是不存在的。

暴胀宇宙学

这个学说是美国科学家古思、温伯格和威尔茨克等3人于1979年至1981年提出的。这个学说认为,在大爆炸后不到10秒至35秒的瞬间,宇宙迅速膨胀,故称为暴胀。

暴胀的体积却增大了1043倍。这种学说还认为引力强度导致宇宙膨胀速率减慢。当暴胀阶段终了,宇宙过渡到今天的平缓状态,物质分布不均匀现象便产生了。