BIGBANG以前是什么样的?外面是什么?

为什么宇宙是在大爆炸中产生的?它的直接证据来自三个观测:首先,也是最直接的,宇宙仍在膨胀;第二,宇宙中充满热辐射,这是BIGBANG产生的原始炽热火球的余晖。第三,天文学家观测到的宇宙化学元素可以描述宇宙从诞生到发展的轨迹。

然而,大爆炸之前发生了什么?是什么导致了大爆炸的发生?爆炸的中心在哪里?宇宙的边缘在哪里?其实这些问题完全误解了大爆炸的含义。大爆炸并不意味着许多星系从一个公共中心猛烈地扩散到无限真空的深处。在这里,空间本身产生于大爆炸,时间本身也产生于大爆炸。出现在空间中的点并不位于任何物体上,它不是被虚无包围的物体,而是无限压缩的空间本身的起点。这个点不会在那里停留无限长的时间,它会立即从无到有并立即膨胀,物质事件本身就从这个点开始。时间和空间与物理宇宙有着相同的起点,这可能是理解大爆炸理论最关键也是最困难的地方。

这个小起点专业上叫做奇点。当你回到过去,宇宙收缩,时空曲率无限增大,直到奇点变成无穷大。粗略地说,它类似于一个圆锥的顶部,圆锥结构逐渐变细,直到终止于一个无穷远的点,空间和时间就是从这个点开始的。

这个概念一旦被接受,“大爆炸前发生了什么”这个问题显然就没有意义了。大爆炸之前从来没有过这样的时期,因为时间是从大爆炸开始的。可惜这个问题往往用这么简单的一句话来回答:“大爆炸之前什么都没带”。很多人把“无”解释为空无一物的空间,但正如上面指出的,在大爆炸之前,空间是不存在的。

这里的“无”是否意味着更微妙的东西,比如空间从中浮现的“前空间”?还是某种抽象状态?

也不是,就像斯蒂芬·霍金说的,“北极的北是什么?”这个问题也可以用“无”来回答,不是因为有神秘的“无限之地”,而是因为所提到的区域根本不存在,不仅物理上不存在,逻辑上也不存在。所谓“大爆炸之前的时期”就是这样。

时间有确定的开始吗?

如果时间不是永远存在的,我们能确定一定存在不连续性,在某个时刻突然“打开开关”吗?如果是,就意味着有第一事件,或者说第一事件。这第一个事件不同于其他普通事件,因为在它之前什么都没有发生,它是一个因果事件——一个奇怪的超自然事件。这确定吗?

不一定。比如有没有大于零的最小实数?显然不是。选择任何正实数,比如十亿分之一,一万亿...这个数字总是可以减半,并且可以再次减半以获得比上次选择的数字更小的数字。同样,如果时间是连续的,那么在任何时刻(比如十亿分之一秒,万亿分之一秒...),总有那么一瞬间在它之前。在这里,我们找不到一个确定的初始时刻。

当然,时间也可能是不连续的,就像电影一样,电影的每一个画面都是静止的,但是当它以很快的速度放映时,就给我们一种连续的错觉。巨型宇宙剧是否像一系列静态帧不连续(每秒25帧)的电影一样转瞬即逝,我们甚至没有注意到这些事件的连接点,从而让我们认为时间是连续的?确实有人提出过这样的想法,但是没有找到这样的证据。今天物理学家能研究的最小时间尺度已经达到L0 ~ 26秒,还没有发现时间不连续的线索。

时间的开始有原因吗?

那么,时空为什么会突然“打开开关”?在日常生活中,我们很少怀疑任何事情都是有原因的。一座桥因超载而倒塌。雪融化了,因为空气变热了。一棵树之所以生长,是因为它种植了树种...

我们的头脑是用因果的因果链来思考问题的,每一个事件都必然有一个原因。因为正常的因果关系发生在时间中,所以有一种自然的倾向,即想象一个因果链在时间中延伸,最终可以追溯到宇宙创造的第一个原因。但是每个事件都有原因吗?某样东西会无缘无故的出现吗?是的。根据量子论的思想,粒子可以无缘无故地冒出来。量子论是物理学的一个分支,适用于亚原子世界,其特征用海森堡的测不准原理来表示。根据这个原理,粒子的行为通常是不可预测的。你无法确切知道一个粒子在这一刻和下一刻之间会做什么。粒子的轨迹基本上是随机的,它只是毫无规律地突然出现。

当量子论应用到宇宙的创造时刻,比粒子还小的尖点服从量子论,没有任何理由,时空就会自发产生,从一个本来没有时空的地方突然出现,就像粒子自发的,没有任何理由。宇宙的产生是没有原因的,这是量子论的自然结果。

1932年,勒迈特首次提出现代大爆炸理论:整个宇宙首先聚集在一个“原始原子”中,然后大爆炸发生,碎片向四面八方散落,形成了我们的宇宙。从那以后,宇宙大爆炸理论成为许多科学家争论的焦点。最近在葡萄牙举行的宇宙学大会上,两组观点不同的科学家再次就宇宙起源理论展开辩论。

BIGBANG只是一个理论,一个基于天文观测和研究的想法。

大约50亿年前,宇宙中的所有物质高度集中在一点,并具有极高的温度,这导致了巨大的爆炸。大爆炸后,物质开始向外膨胀,形成了我们今天看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的,现在我们只能在理论研究的基础上描述古代宇宙发展的历史。在这15亿年里,星系团、星系、我们的星系、恒星、太阳系、行星、卫星等等相继诞生。现在我们看到的和看不到的所有天体和宇宙物质都形成了今天的宇宙形态,人类就是在这种宇宙进化中诞生的。

人们怎么能推测可能有过大爆炸呢?这要靠天文观测和研究。我们的太阳只是银河系中1200亿颗恒星中的一颗。比如我们的银河系、太阳系外星系和千千。从观测中发现,那些遥远的星系正在离我们远去。星系离得越远,飞得越快,从而形成膨胀的宇宙。

对此,人们开始反思,如果我们反过来看这些向各个方向相互远离的星系,它们可能一开始就是从同一个源头发射出来的。宇宙之初是否存在难以想象的大爆炸?后来我们观测到了充满宇宙的微波背景辐射,也就是说大约6543.8+05亿年前BIGBANG产生的余波虽然微弱但确实存在。这一发现是对BIGBANG的有力支持。

科学家揭开宇宙的秘密

美国和英国的少数物理学家最近提出了一个关于宇宙起源的新理论,这是一个重磅炸弹:在“五维空间”中有我们的宇宙和另一个“隐藏”的宇宙。这一理论立即引起了宇宙学家的普遍关注。

中国科学院北京天文台前台长李启斌教授昨天从新闻媒体上看到这则消息,立即登录普林斯顿大学物理系网站查找相关论文。李教授仔细阅读后认为,这一理论将为宇宙起源的研究开创新局面,因此必然受到科学界的广泛关注。

李教授表示,“宇宙大爆炸”理论之所以被科学界普遍接受,是因为它得到了多年来发现的实际天文观测证据的支持。目前大爆炸1秒后的宇宙膨胀史符合这一理论。但如果追溯到15亿年前宇宙年龄为10的负35秒时,宇宙应该被压缩成直径为3毫米的区域,但在这个早期时间,最快的光只能行进到约10的负25厘米。所以这段时间宇宙中发生了什么,人类一直不知道。

李教授认为,新理论不仅解释了这个问题,而且用了物理学“超弦”的新理论,具有开创性。之前BIGBANG的理论用的是爱因斯坦的量子理论。

这个新理论是由英国普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学和剑桥大学的物理学家提出的。他们认为我们的宇宙和一个“隐藏”的宇宙是“嵌入”在一个“五维空间”中的。在我们宇宙的早期,两个宇宙发生了碰撞,碰撞产生的能量产生了我们宇宙中的物质和能量。

有意思的是,当有人问,如果这个理论是正确的,会不会有另一个宇宙从“五维空间”出来,毁灭我们?提出这一理论的普林斯顿大学天体物理学家steinhardt教授回答说,有可能。过程总是不断重复。

李启斌教授说,宇宙的起源将是人类不断探索的物质世界规律中的一个轮廓。他给中小学生讲课时,第二个被提到最多的问题是宇宙起源,仅次于“外星人”。这个问题的最终解决不仅具有科学意义,而且具有哲学意义。

美国学者认为宇宙有前世。

美国一位理论物理学家说,根据他建立的一个新的时空数学模型,我们的宇宙不是无中生有,它也有“前世”。

根据目前的理论,科学家普遍认为宇宙诞生于654.38+037亿年前,这个被称为BIGBANG的事件是一切的起点,包括时间和空间。

大爆炸开始时,宇宙中的一切都被压缩成一个“奇点”——一个体积为零、密度无穷大的点。在大爆炸之前,没有物质、空间和时间。

然而,美国宾夕法尼亚州立大学理论物理学家马丁·博约瓦尔德(Martin Bojowald)在新一期《自然物理》杂志上发表论文称,大爆炸并不是时间的开端,我们的宇宙是由前一个宇宙收缩后的“反弹”造成的。Bojowald的模型基于圈量子引力理论,这是一种试图将爱因斯坦的相对论与量子力学相结合的理论。Bojowald说,该模型表明,在大爆炸开始时,我们的宇宙非常小但不像零那么小,其能量极大但不是无限的,不是一个“奇点”。

该模型还表明,大爆炸很可能是由先前宇宙的消亡引发的。与我们膨胀的宇宙不同,在大爆炸之前,宇宙的“前世”处于收缩状态。计算表明,它不能收缩成没有体积的“奇点”,因为当温度和压力变得极高时,引力会变得排斥,阻止宇宙进一步收缩。

根据计算,由于积累的引力能量非常大,当宇宙收缩到一定程度时就会发生“大反弹”,就像球重重地砸在地上后会反弹回来一样。Bocciowald认为“大反弹”引发了当前宇宙的膨胀,有可能在我们的宇宙中找到其“前世”留下的痕迹。这个模型意味着大爆炸不是时间的开端,宇宙可能有无限的过去和未来。然而,一些专家认为,Bojowald的这一假设还有待验证。

宇宙将是一个超级新的太阳。

据英国《独立报》5月29日报道,美国国家航空航天局(美国国家航空航天局)的科学家通过卫星和地面望远镜发现了两颗轨道非常接近的巨星,它们可能会合并成一颗高能超新星,比太阳大100倍。

科学家发现,这两颗轨道非常接近的巨星年龄都不超过300万年,属于相对年轻的恒星。它们距离地球约654.38+0.65亿光年,被科学家命名为LH54-425。它们分别是太阳的67倍和37倍。经过精确的研究,科学家们准确地预测,随着两颗恒星的膨胀,它们的吸引力会越来越大,最终会合二为一,成为银河系中最大的恒星之一。

美国国家航空航天局科学家乔治·索内伯恩(George Sonneborn)说,“两颗恒星的融合将产生一个‘超级太阳’,就像现在的船底座Eta一样。事实上,船底座Eta和LH54-425一样,在654.38+0万年前是两颗独立的行星。目前,我们发现这两颗早期大恒星非常罕见,这将使我们对巨星的形成过程有更清晰的认识。”

华盛顿天主教大学的科学家林夏薇说:“这两颗巨星仍在进化。虽然它们距离船底座埃塔只有1万年,但它们看起来完全不同。”

加州大学和德克萨斯大学天文科学组组长詹森·史密斯说:“在今天的银河系中,恒星爆炸非常普遍,但如此巨大的恒星令人难以置信。因为这意味着爆炸将释放约150倍太阳的能量,而我们从未见过这种现象。”

俄罗斯科学家否认宇宙诞生于大爆炸。

据俄罗斯《独立报》26日报道,世界上大多数科学家认为宇宙是大爆炸的产物。然而,俄罗斯动力工程研究所所长维塔利·瓦西里耶维奇·布舒耶夫教授和莫斯科动力工程研究所所长、技术博士、前苏联国家最高科学技术奖获得者伊戈尔博士?彼得罗维奇?科普洛夫教授认为,宇宙从未发生过“大爆炸”。

大爆炸理论导致了上帝创造了宇宙。

根据大爆炸理论,星系以及所有其他恒星和行星都诞生于所谓的奇点。

这个奇点聚集了宇宙中所有最原始的物质。然而,“大爆炸”理论还有一个巨大的缺陷,那就是无法回答大爆炸之前这个奇点从何而来。甚至有人认为大爆炸理论的发展会把人们对宇宙诞生和灭亡的认识引向神创论。教皇若昂·帕维尔二世曾在信中说,当代宇宙论与《圣经》中的论述不谋而合。

电磁宇宙理论可以解决问题。

两名俄罗斯科学家表示,电磁宇宙的想法可以回答许多关于宇宙诞生的问题。电磁宇宙理论的基本观点体现在三个方面:一是宇宙将永远存在;第二,宇宙中所有物质在各种频率范围(从超低频到超高频)交换能量;第三,宇宙中的一切活动都是循环的(行星诞生于黑洞,最后坍缩为黑洞),遵循守恒定律(能量、电荷、物质)。

星系诞生于黑洞放电。

电磁宇宙理论的基本观点是,宇宙是一个环面系统,其中许多星系由宇宙磁场连接,螺旋环面宇宙磁场控制着所有的星系流。每个星系群被一个黑洞带隔开,黑洞带是星系孕育和产生的地方。

根据电磁宇宙理论,黑洞创造了两种类型的星系,一种是由负电子和质子组成的物质世界,另一种是由正电子和反质子组成的所谓反物质世界。正是这两个世界之间巨大的物质和电荷差异,形成了赋予宇宙生命和发展的能量。

星系是在宇宙磁场存在的条件下诞生的,恒星系和星系物质的运动形成了宇宙的强大电流。就像地球大气中雷雨天的放电现象一样,黑洞中也存在放电现象,而这些持续了数十亿年的放电现象促成了许多星系的诞生和消亡。

大爆炸理论将被遗忘。

根据电磁宇宙理论,宇宙大爆炸实际上是星系的诞生过程。因为宇宙中有无数的星系,所以可以推测大爆炸无时无刻不在发生,也就是说,宇宙中的星系的诞生和死亡每秒都在发生。

两名俄罗斯科学家认为,电磁宇宙理论的问世将使大爆炸理论随着时间的推移被人们遗忘。因为物质和能量总是在相互转化,时间只是记录从一个事件到另一个事件的工具。事实上,时间是永恒的,生命的循环没有起点也没有终点。

专家说,宇宙正在加速膨胀。

我们生活的宇宙将近6543.8+04亿岁。它为各种各样的东西创造原材料,比如恒星、行星、树木、城市、汽车甚至人类。我们的世界完了。但宇宙仍在进化。它的结局是什么?目前,科学家已经提出了许多关于宇宙灭亡的推论。

有一种说法是,宇宙会耗尽能量,停止膨胀,恒星、星系、行星、所有原子开始坍缩,收缩到针尖大小。这就是所谓的大崩溃。

要了解宇宙是否会坍缩,科学家首先要搞清楚宇宙是否仍在膨胀,或者膨胀速度是否在放缓。

通过测量1A超新星的亮度,科学家可以研究宇宙的死亡。

劳伦斯伯克利国家实验室教授、天体物理学家索尔·普米特(Saul Pumit)通过在太空中寻找标记来研究宇宙的死亡。这些标记就是正在爆炸的恒星——1A超新星。

他说:“只要找到足够多的1A型超新星,就可以测量它们的亮度。亮度较高的超新星更近,亮度较弱的超新星一定离我们越来越远。亮度很低的超新星离得很远。”

1A超新星与制造重元素的超新星非常相似。但是,1A超新星有一个重要的特点,它们爆发的亮度是一样的。

这是因为它们都是在同一过程中形成的。两颗恒星在引力的作用下相互绕轨道运行。其中一颗是正在收缩的高密度恒星,发出高热和白光。它是一颗白矮星。另一颗恒星膨胀成一颗巨星,这是一颗红巨星,它的燃料即将耗尽。当这两颗恒星相互绕转时,白矮星会吸收伴星的气体,开始年复一年地长大。当一颗白矮星的质量达到太阳的1.44倍时,它就会坍缩、坍缩,然后爆炸,释放出耀眼的光和能量。每颗1A超新星爆发的质量相同。因此,宇宙的所有部分都具有相同的亮度和可见度。

天体物理学家普米特发现,宇宙的膨胀速度并没有减缓。

Pumit需要找到数百颗1A超新星,并测量它们远离我们的速度。

通过比较超巨星在不同时空的位置和年龄,Pumit可以计算出宇宙的膨胀是否在放缓。

他得到了一个惊人的结果:宇宙的膨胀速度并没有变慢。

普米特说:“当我们开始这个项目时,目的是测量宇宙膨胀放缓的速度,但它并没有慢到足以停止膨胀。事实上,扩张速度几乎没有放缓。完成分析后,我们发现膨胀并没有放缓,而是在加速。”

普米特的惊人发现意味着宇宙不会停止膨胀,坍缩成针尖大小的超致密物质。相反,宇宙会继续加速膨胀。宇宙正在瓦解。

大约1000亿年后,所有的星系都将坍缩,宇宙的末日将是一切都将陷于停顿。

美国凯斯西储大学的劳伦斯·克劳斯教授说:“宇宙的膨胀速度正在加快。直到一切分崩离析,这不仅限于星系,还包括物质、地球、恒星、行星、人类和原子,一切都会消失。”

太阳燃尽,大约1000亿年后,所有的星系都会坍缩。宇宙中只会剩下孤立的恒星,这些恒星的能量很快就会耗尽。有些恒星会变成白矮星或褐矮星,有些会坍缩成中子星或黑洞。即使是黑洞也会在大爆炸后消失数万亿年。所有物质都会被分解成最基本的成分。原子也会分解。最后,甚至组成原子的质子也会衰变。

克劳斯说,宇宙的未来很可能会非常黯淡,变成一个寒冷、黑暗、空旷的地方。随着宇宙的膨胀,星系开始相互远离。空间将变得空虚和死寂。我们的星系团将以超过光速的速度远离我们,消失在黑暗中。

最终,一切都会停滞不前,这就是宇宙的末日。宇宙终将消亡,只留下一片冰冷、黑暗、没有生命的虚空。

宇宙的开端

《生活大爆炸》是如何产生的?

曾经很小的宇宙概念,源于美国天文学家埃德温·哈勃的伟大研究。

在20世纪20年代,大多数天文学家认为夜空中所有可见的物体都是恒星,是银河系的一部分。但是哈勃不这么认为。在研究了旋转的仙女座星云后,他发现其中有许多恒星,这表明它是银河系之外的另一个星系。哈勃证明了其他星系正在逐渐远离银河系。星系离我们越远,似乎离我们越远。这说明宇宙在膨胀。

如果宇宙真的在膨胀,那么它一定比现在小得多,一定有个开端。于是,大爆炸理论诞生了。

当然,没有人知道大爆炸到底发生了什么。但是科学家认为,起初,宇宙中什么都没有,没有空间和时间。然后,有光。出现了一个小光点,它的温度极高。在大爆炸的第一瞬间,宇宙中的一切,星系中所有的物质和能量都被包含在这个比一个原子还小的区域里。这个小火球就是所有的空间,时间从这里开始。

宇宙是如何一步步成长起来的?

小光点高速生长,时间流逝,空间膨胀。

大爆炸后的百万分之一秒,宇宙已经从小于一个原子扩大到太阳系的八倍。

大爆炸后38万年,宇宙膨胀到银河系大小,温度从几十亿华氏度冷却到几千度。

大爆炸后90亿年,生命所需的所有元素都出现了。宇宙已经发展成为一个巨大而复杂的空间,拥有数十亿个星系和数不清的恒星。在银河系一个安静的角落,一团尘埃和气体开始聚集。这是一颗巨大的超新星留下的碎片。当它达到临界质量时,碎片开始剧烈燃烧,一颗恒星诞生了,这就是我们的恒星——太阳。

尘埃和气体在新恒星的轨道上形成漩涡状的圆盘。在引力的牵引下,这个环状结构中的尘埃和气体开始碰撞。尘埃和气体团变得越来越大。这个星球诞生了。地球是这些行星中的一个。

科学家说宇宙会分裂成无数碎片。

据《新科学家》杂志2月8日报道,我们宇宙的最终命运是什么?此前,有科学家认为宇宙会被暗能量撕裂,也有人认为宇宙会在大爆炸和大坍缩之间来回振荡。现在,这两种观点正逐渐融合成一种新的观点:宇宙将被分成无数的碎片,每一个碎片都将成长为一个新的宇宙。

任何宇宙模型都必须解释的一个问题是宇宙中粒子排列的无序性,这是用物理量“熵”来衡量的。宇宙学家认为,宇宙在形成之初是有序的、低“熵”的,之后逐渐陷入混沌。

然而,为什么早期宇宙是有序的,却一直没有得到解释。

这个问题涉及到宇宙诞生和毁灭的方式。宇宙的命运取决于暗能量随时间的变化。暗能量被认为是导致宇宙膨胀的内在驱动力。如果暗能量无限增长,将导致被称为“大撕裂”的宇宙毁灭。

美国北卡罗来纳大学物理学家鲍姆和弗拉姆·敦提出的新模型考虑到了上述问题。新模型认为,暗能量密度如此之大,以至于宇宙以一定的速率逐渐膨胀,直到发生“大撕裂”。“大撕裂”使宇宙分裂成无数碎片,以超过光速的速度相互分离。随后,因为暗能量的密度等于宇宙的密度,这个破坏过程就停止了。每一个碎片都开始“坍缩”自己,开始新一轮的宇宙成长。因为每个子宇宙只包含母宇宙中有限的“熵”,所以宇宙在形成初期是有序的。

这一理论结果将发表在《物理评论快报》上,并由欧洲航天局2008年发射的普朗克卫星进行测试。该卫星将探测有关暗能量压力和密度的数据,为宇宙模型的正确性提供最直接的证据。