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宇宙大爆炸是爆炸吗?

日期:2019-12-08 01:09

千年以来,人类一向着迷于寻觅世界是怎么来源的答案,并提出了许许多多的观念。到了上个世纪二十年代,年青的科学家、天主教神父勒梅特在研讨了爱因斯坦的引力理论后得出结论:世界正在胀大。而胀大的世界标明它始于一个更小、更火热的初始状况,勒梅特将这个状况称作“世界蛋”或“原始原子”,但这些词从未盛行开来。

1949年,天文学家霍伊尔做客BBC的时分,提出了“大爆破”一词,一会儿招引了一切人的留意,而霍伊尔自己实则是大爆破理论的反对者。实际上,大爆破描绘的是空间的胀大,并不是真实意义上的爆破。

那么爆破和空间胀大有何差异呢?

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下面这张图显现了爆破前后的状况:

○ 大爆破并不是一颗种子爆破到一个预先存在的空间中。咱们常说的爆破是一种由种子内部发作了巨大的热量和压力而发作的成果,它会让一团滚烫的物质爆破到预先就存在的空间中。而世界大爆破不是这样的。

首要,咱们需求一片空间,在空间中有一颗种子,这颗种子可所以一颗炸弹,也可所以一颗恒星,又或者是其他能够贮存能量的东西。空间是预先存在的,种子也是。然后某些事情的发作触发了种子的爆破,它的内部阅历了某种方式的转化,比方化学反应或核反应,让能量被释放出来。

这种反应会让种子内部发作巨大的热量和压力,与被紧缩的热量和压力有关的力会使种子的内部像一个滚烫的球那样向外胀大。能量从种子的内部以高速、高温的方式释放出来,跟着种子的内部向外胀大到预先存在的空间,压力和温度也随之逐步下降。

爆破之所以发作,是因为在一个很小的区域内发作了巨大的热量和压力,种子内部的巨大压力和热量与种子外部的低压和温度之间存在不平衡,然后导致了向外的爆破。内部的事物以十分高的速度远离它们的初始方位。可是,它们脱离起始点的速度不能大于光速,所以它们彼此远离的速度是有限的。

2

现在, 咱们再来看看空间胀大的进程:

 ○ 空间的胀大能够用网格线之间间隔的增加来描绘。网格中的物体的巨细坚持不变,但它们之间的间隔却跟着空间的均匀胀大而增大。在恰当的条件下,这种类型的胀大既能够发作在热的世界中,也能够发作在冷的世界中,并且速度十分快。

与左面的图片比较,咱们能够明晰地看到右图所示的空间扩展了。空间中的一切物体都是由更为强壮的力气结合在一起的,因而物体并不会跟着空间的增加而胀大,胀大的只要它们地点的空间。

空间中的物体本质上并没有移动,也不存在什么能将它们面向任何其他地方的热量和压力。它们之间和周围的空间在不断扩展,使得它们之间的间隔比之前更大。这种增加是均匀的,或者说这是一种均匀胀大。比方在右侧的图中,猫和桌子之间的间隔增加了一倍,猫和椅子之间的间隔也是如此。当世界的巨细翻倍时,就会呈现这样的状况。

3

在牛顿的引力理论中,咱们不会评论这种空间自身的改动;但爱因斯坦的广义相对论是答应这种改动的。依据爱因斯坦的理论,空间不仅仅是一个为事物发作供给场所的存在,并且它自身便是一种事物——它能成长、缩短、变形、摇摆、改动形状。

与爆破不同的是,由所以空间在胀大,而不是物体在移动,因而爱因斯坦的相对论对物体之间的间隔增加快度没有设任何约束。两个物体之间的间隔的增加快度能够高于光速——这与相对论并不相对立。

别的十分重要的一点是,空间胀大的原因不一定与热或压力有关,这一点也与爆破不同。比方在第二幅图中,爆破会损坏或炸毁这些物体,而胀大能够让它们依然保持原样,仅仅离得越来越远。

胀大能够发作在一个十分热的世界中,如在前期世界的热大爆破时期;也能够发作在一个十分冰冷的世界中。今日,咱们的世界现已变得十分冷,而咱们也知道,世界不仅在胀大,并且还在加快胀大——其暗地推手被称为“暗能量”。

此外,传统的大爆破理论并不能解说一切的天文学观测,比方视界问题和平整性问题。1981年,为了解说这些问题,物理学家古斯提出,世界在诞生不久后应该阅历了一次极端快速的胀大,这个时期被称为暴胀时期。

无论是关于暴胀,仍是暗能量,还有太多的谜题等待着咱们去揭开。

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