蔡程程的回答:根据大爆炸理论,星系连同其它所有的恒星和行星都产生于一个所谓有的奇异点。这个奇异点中集中了所有宇宙最原始的物质。而科学家们对这一奇异点物理参数的评估则是:温度为1031 K,潜藏的能量密度为1098 尔格/立方厘米(作为比较,恒星内部最高温度为108 K,而中子星的物质密度为1015 克/立方厘米)。 我们很难想像,处于奇异点时期的宇宙到底是什么样。今天流行的宇宙超级结构理论认为,大爆炸后形成的微型黑洞遍及整个宇宙。这些黑洞的体积还没有一个原子核大,但其质量却相当于一个小行星。不久前还有信息称,美国宇航局计划于2007年发射一个高功率X射线望远镜GLAST。按照天文物理学家们的计算,该望远镜的敏感度足以发现微型黑洞的波动。宇宙超级结构理论将最终得到实验证实。 “大爆炸”理论最大的缺陷就是无法回答大爆炸之前这一奇异的点来源于何方?大爆炸理论存在了100多年了,但令人惊讶的是,这一理论的发展将把人们对宇宙诞生和灭亡的认识不可避免地引向神创说。并不奇怪,教皇约安-帕维尔二世早就在其书信中称当代的宇宙论与《圣经》中的论述不谋而合。 宇宙大爆炸从模式上是合乎逻辑的,它解释了多普勒红移、元素丰度和背景辐射的问题,但用“大爆炸”解释有所不妥。 像星系的千亿年寿命、类星体特殊属性等尚有争议的暂时排除,我们只讨论比较完善的理论体系。 首先一条就是刚才所说的微波背景辐射,不管我们的测量天线对准什么方向,辐射温度都是相同的,精确到十万分之一。为什么宇宙中相隔那么遥远的地方会有那么一致的温度?我们大概自然会想到,这并不奇怪,因为今天在空中遥遥相对的两个地方,在宇宙最初的瞬间本是紧紧相连的。由于它们源自共同的一点,留下相同的痕迹(如温度)也就不足为奇了。 在标准的大爆炸宇宙学里,这是错误的。为什么呢?两个物体的温度趋于相同,是因为它们有长时间稳定的相互交流作用。现在空间分布遥远的两点具有相同温度,是因为它们原来曾经接触过,有足够的信息交流。 由于宇宙是以光速(或大于光速膨胀),虽然宇宙的两端曾经离的很近,但空间的临近只是一个方面,时间的间隔也要包含进去。物理学家精确计算证明,在标准的大爆炸模型中会产生这个问题。现在相隔遥远的空间区域没有办法实现能量交换,从而解释不了为什么它们会有相同的温度。 (所以后来出现了暴胀模型来修正现代宇宙学)还有就是关于大爆炸的奇点问题。我们利用广义相对论可以推导出大爆炸之后几乎所有的景象,并且氦元素23%的丰度也证明了理论的推导。但就在大爆炸之初,这个体系出现了一个小小的BUG,就是时间从0到10^-43s(普朗克时间)之间的一个时间片段,广义相对论对此没有任何解释。因为在普朗克尺度下,量子力学使广义相对论的方程失效,我们无法预知大爆炸最初的一瞬间发生了什么,因为我们还没有一个完备的量子引力理论。从这个角度来说,现在的大爆炸理论不能说是错的(毕竟它还是经历了很多考验),至少是不完备的。 (量子力学的权威性更是不容忽视)。 如果你想了解更多相关知识,个人建议你可以去看一下天文论坛,许多天文论坛都是比较OK的网站。 蒲公英的方向的回答:【理论观点】 大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。 从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来,通过几十年的努力,宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史: 大爆炸开始时 约137亿年前,极小体积,极高密度,极高温度。 大爆炸前10~43秒 宇宙从量子背景出现。 大爆炸前10~35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。 大爆炸前10~5秒 10万亿度,质子和中子形成。 大爆炸后0.01秒 1000亿度,光子、电子、中微子为主,质子中子仅占10亿分之一,热平衡态,体系急剧膨胀,温度和密度不断下降。 大爆炸后0.1秒后 300亿度,中子质子比从1.0下降到0.61。 大爆炸后1秒后 100亿度,中微子向外逃逸,正负电子湮没反应出现,核力尚不足束缚中子和质子。 大爆炸后13.8秒后 30亿度,氘、氦类稳定原子核(化学元素)形成。 大爆炸后35分钟后 3亿度,核过程停止,尚不能形成中性原子。 大爆炸后30万年后 3000度,化学结合作用使中性原子形成,宇宙主要成分为气态物质,并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块,直至恒星和恒星系统。 根据哈勃常数也可以推算大约150亿年前,宇宙起始于一个奇点。 温格.波缪说:“爆炸1/100秒时,温度为1000亿摄氏度,宇宙处于最简单的热平衡状态。从纯能量中产生出来的光子和正负电子搅和在一起,连幻影般的中微子也泡在这盆热汤(就是我们所说的基本粒子浓汤)里。光子和质子的比例为10比1。爆炸1秒后,温度降到100亿摄氏度,中微子开始抽身逃离热平衡。三分钟是个划时代的时间,温度降到10亿摄氏度,正负电子湮灭完成。宇宙主要由光、正反中微子组成,核粒子只占很少份额,其中氢和氦的比例为73∶27。另外就是湮灭中多出来的与核粒子同样稀少的电子。此后70万年没有大事发生,直至温度降到3000摄氏度,自由电子渐渐各有其主,与核结成了氢和氦,物质于是脱离了辐射的热平衡,宇宙开始透明。 |