当前位置: 华文世界 > 科学

说了你可能不信!没有科学家能解释,为什么宇宙来自一场大爆炸?

2024-04-26科学

截止目前为止,没有科学家解释清楚,为何宇宙来自于一场大爆炸,也没有任何一个科学家能说清楚,在宇宙大爆炸前是什么样子?

是什么样的力量,把整个宇宙束缚成一个无限小的「奇点」。又是什么样的力量,让这个奇点突然爆炸,诞生出今天的宇宙?那么,在宇宙没有爆炸前,如今的宇宙所处的空间是什么样子,里面有没有其他东西呢?

宇宙大爆炸理论的雏形

宇宙大爆炸理论是近几十年才有的理论,在此之前,宇宙只是一个虚幻的概念,无垠的空间就是宇宙。

也从来没有想过宇宙是如何诞生,也从来都没有想过宇宙还会有年龄。直到上世纪著名的天文学家哈勃,在威尔逊山天文台观测星系的时候,发现一个有趣的现象,那就是远处的星系都呈现出红移现象,而那些靠近我们的星系,却呈现出蓝移现象。

根据他的推测,那么宇宙并非一成不变,而是在膨胀的过程中。随即他在1929年发表了自己的重大发现,这个发现惊动了当时著名的物理学家,也就是爱因斯坦,他亲自跑到天文台进行观测,证实了哈勃的猜测,那就是各个星系都在远离过程中。

根据哈勃数年时间的观测,发现所有的星系的远离的过程中,也就是说星系的原理并非是个别现象,那么他就提出一个大胆的猜测,那就是整个宇宙都是在膨胀过程中。

根据他的观测,总结出一些规律,星系的距离和其速度有一定的关系,用速度除以距离,就可以得出一个数字,虽然在计算过程中,存在一定的误差,但总是与一个数字相近。这个数字后来被定为哈勃常数,也就是宇宙膨胀的速率。

既然宇宙是在膨胀,那么进行反推的话,也就是把膨胀反过来,不断地缩小,也将意味着所有的星系可能之前就在同一个地方。这也就是宇宙大爆炸的雏形,哈勃虽然推测到这一步,但为宇宙大爆炸理论奠定了基础。

宇宙大爆炸理论的出现

有了哈勃的观测,以及对宇宙反推的猜测,1946年伽莫夫正式提出了宇宙大爆炸理论,也就是如今人们熟悉的宇宙大爆炸。

根据反推的结果,推算出如今宇宙所有星系,包括所有的物质诞生的时间大约起始于138亿年前,这也就是宇宙大爆炸的时间点。

宇宙大爆炸后,并不是一开始就产生了如今人们看到的样子,那时候的宇宙间充满了高能粒子,这些高能粒子之间发生剧烈碰撞,以至于无法让它们形成稳定的结构。

随着宇宙逐渐膨胀,以及温度降低下来后,这些协大大量能的高能粒子才逐渐冷却下来,运动也没有那么激烈,最终相互之间束缚在一起,形成了质子、中子和原子核。

然后原子核与电子结合在一起形成了原子,在原子相互作用力下聚集在一起形成了星云。凝聚的星云越来越多,就形成了恒星,形成了星系,慢慢演化,就变成如今的宇宙。从这我们可以看出,有点类似生命诞生的过程,都是从无序向有序的进化过程。

根据科学家的推算,在宇宙大爆炸时期,大体经历如下几个过程:

1、普朗克时期

这是宇宙在大爆炸后经历的第一个时期,大概是宇宙大爆炸后的10^-43秒。在这个时期,宇宙刚刚大爆炸,温度和密度都是极高,此时整个宇宙空间中充斥着巨大的能量和各种高能粒子,此时宇宙中的四种基本作用力统一在一起,被称为电子核子力。

2、大统一时期

在经历了第一个时期后,宇宙大爆炸就进入到第二个时期,大概是宇宙爆炸后的10^-36秒。在这一时期,强相互作用力和电弱作用力分离,引力从电子核子力分离出来,形成三种作用力。

3、电弱时期

这是大爆炸后的第三个时期,大概是宇宙大爆炸后的10^-12秒。在这一时期,前面说的电弱作用力进一步分离,分离成为:电磁力和弱相互作用力。这也就形成了如今的四种基本作用力。

4、夸克时期

这是大爆炸后第四个时期,大概是大爆炸后的10^-6秒。在这个时期,由于前面作用力的形成,让高能粒子相互作用力下,形成夸克等基本粒子,随后电子和中微子等也开始出现。

5、原子时期

这是大爆炸后第五个时期,持续时间大约是38万年时间。在这段时间里,基本粒子间相互作用,形成了质子、中子和原子核,随后与电子在一起形成了原子。

这些原子经过大约1亿年的聚集,形成了宇宙间的第一批恒星,这些恒星经过3亿年的演化,第一个星系也诞生出来,然后经过100多亿年的演化,就形成了今天人们看到宇宙的样子。

宇宙大爆炸前的奇点是如何形成的?

上面宇宙大爆炸理论虽然告诉我们宇宙大爆炸的时候充满了各种能量和高能的粒子,但是这些粒子是从哪里来的,却没有告诉我们,只是说宇宙诞生前是一个质量无限大、体积无限小的奇点。

既然如此的话,那是否就说明在宇宙大爆炸之前,也就是奇点之前,宇宙中是否还有其他的东西?只是宇宙的爆炸引发了连锁反应,才会出现这样的结果。

如今根据宇宙大爆炸理论反推的话,那么宇宙最初的质量大约是10^-23公斤物质,而如今宇宙的质量是10^55公斤。如果从质量上来看,宇宙最初只有几百个碳原子的质量,在大爆炸后,形成了如今的宇宙大小。

你可以想象一下,在你吹气球前,气球里面实际上是由一些空气,在你用用力吹气的过程中,气球不断膨胀,体积也逐渐增大,一直吹到如今宇宙大小。

在这个过程中,根据爱因斯坦的质能方程式,能量与物质是可以相互转换的,一些能量转换成为物质,其质量也越来越大,而其中大部分的能量在宇宙大爆炸后,以不可见的方式,也就是暗能量,没有形成任何物质,却占据了宇宙主要的质量,它们或许无处不在,也是暗能量在推动宇宙的持续膨胀。

最后,科学家可以解释大爆炸后产生的一些现象,而对于大爆炸是什么样子,却无法解释。奇点又是怎么来的呢?在奇点爆炸之前的宇宙空间又是什么样的呢?是什么力把奇点束缚在一起?又是什么样的「力」导致这个基点爆炸?目前这些没有一个科学家可以回答出来。

你认为在宇宙大爆炸前,宇宙应该是什么样子呢?