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摘要:宇宙从一声巨响开始。《宇宙大爆炸理论》代表宇宙学家基于今天可见的生命条来重建宇宙140亿年的最佳尝试。“大爆炸是一个非常糟糕的术语,”普林斯顿的宇宙学家保罗斯坦哈特说大范围的拉伸可以捕捉到正确的想法。超越了通货膨胀最近的研究在通货膨胀理论的宇宙叙述中引入了两条皱纹。然而,其他物理学家根本不认为宇宙的平滑是一个问题——它开始时是一致的,不需要解释。
更具体地说,大爆炸也可以指可观测宇宙本身的诞生——某个事物改变的瞬间,引发了导致今天。几十年来,宇宙学家一直在争论这一秒的细节,而今天的讨论仍在继续。[从大爆炸到现在:我们的宇宙通过时间的快照]
大爆炸的经典理论在人类历史的大部分时间里,天空的观测者认为它是永恒不变的。埃德温哈勃在20世纪20年代对这个故事进行了一次实验性的打击,当时他的观测结果表明银河系以外的星系都存在,而且它们的光似乎是伸展的,这表明他们正在逃离地球。把哈勃和其他人的数据解释为宇宙膨胀的证据,这是爱因斯坦最近发表的广义相对论场方程所允许的可能性。回想起来,LeMa'Te推断今天的分离星系一定是在他所谓的“原始原子”中一起开始的。“KdSPE”“KDSPs”实际上是一个批评家——英国天文学家弗雷德·霍伊尔。1949年3月28日,霍伊尔在为他更喜欢的宇宙理论辩护时创造了这个短语,这个理论创造了物质来抵消膨胀的稀释。霍伊尔说,“宇宙中的所有物质都是在遥远的过去某个特定时间的一次大爆炸中产生的”这一观点是不合理的。在后来的采访中,霍伊尔否认故意发明了一个诽谤性的名字,但这个绰号被一些人难住了。
“大爆炸是一个非常糟糕的术语,”普林斯顿的宇宙学家保罗斯坦哈特说大范围的拉伸可以捕捉到正确的想法。“根据斯坦哈特的说法,爆炸的心理图像会引起各种混乱。它意味着一个中心点,一个扩展的边界,一个轻弹片比重弹片飞得更快的场景。但他说,膨胀的宇宙看起来一点也不像那样。没有中心,没有边缘,大星系和小星系都以同样的方式滑动(虽然更远的星系在暗能量的宇宙学影响下移动得更快)“KdSPE”“KdSPS”不管它的名字,宇宙大爆炸理论都以它无法解释我们所看到的能力而被广泛接受。例如,在最初的3分钟内,光与质子和中子等粒子的平衡,让早期元素以预测氦和其他轻原子当前数量的速度形成。
“在时间上有一个小窗口,在那里原子核有可能形成,”Glennys Farrar说,纽约大学的宇宙学家。”在那之后,宇宙继续膨胀,他们找不到彼此,在[窗口]之前,太热了。
在接下来的37.8万年里,一个多云的等离子体充满了宇宙,直到进一步的冷却让电子和质子形成中性氢原子,雾消散。在这个过程中发出的光,后来延伸成微波,是研究人员可以直接研究的最早已知物体。被称为宇宙微波背景辐射(CMB)的许多研究人员认为它是宇宙大爆炸的最有力证据。
是一个爆炸性的更新,但随着宇宙学家把它推回到更遥远的宇宙空间厄尔塞的第一刻,故事就被揭开了。广义相对论方程提出了一个初始点无限热量和密度-奇点。除了没有太多的物理意义,单一的起源并不匹配平滑,平坦的CMB。星点强大的温度和密度的波动会产生具有不同性质的天空,但是CMB的温度变化只有一个零头。时空的曲率看起来也相当平坦,这意味着物质和曲率最初近乎完美的平衡,大多数宇宙学家认为这是不可能的。
艾伦·古思在20世纪80年代提出了一个关于秒的第一部分的新图像,这表明宇宙在其早期的发展速度比今天快得多。在某个时候,这个过程停止了,踩下刹车,产生了一团稠密而炽热(但不是无限大)的粒子,取代了奇点。”在我看来,这就是宇宙变热时的大爆炸,“法拉说,”
所谓的通货膨胀理论,现在有太多相互竞争的模型。虽然没有人知道是什么使宇宙膨胀得如此之快,但这一理论因其能够解释看似不太可能的无特征CMB而越来越受欢迎:膨胀保持了微小的波动(发展成为今天的星系团),同时使主要的波动变平。”“这是一个非常甜蜜的故事,”斯坦哈特说,他帮助发展了这一理论这是我们告诉孩子们的。
超越了通货膨胀最近的研究在通货膨胀理论的宇宙叙述中引入了两条皱纹。Steinhardt和其他人的研究表明,膨胀在某些区域(如我们可观测的宇宙)会停止,但在其他区域会继续,产生一系列独立的区域,如Steinhardt所说,这些区域具有“每一组可想象的宇宙学性质”。许多物理学家认为这幅“多元宇宙”的图片令人厌恶,因为它作出了无数不稳定的预测。
在实验前沿,宇宙学家认为膨胀应该在CMB中产生跨越星系的引力波,就像它产生轻微的温度和密度变化一样。目前的实验应该足够敏感,可以找到它们,但原始的时空波纹还没有出现(尽管2014年出现了一次错误警报)。
许多研究人员等待着更精确的CMB测量,这些测量可能会 ... 死或验证仍然存在的许多通胀模型。然而,其他物理学家根本不认为宇宙的平滑是一个问题——它开始时是一致的,不需要解释。
在实验者努力达到新的精度水平的同时,一些理论家已经从膨胀转向寻求其他 ... 来压扁宇宙。例如,Steinhardt正在研究一种“大反弹”模型,这种模型将启动时钟向后推得更远,使之回到收缩的早期阶段,从而使时空变得平滑,并为爆炸性扩张奠定了基础。他希望不久之后,除了缺少原始引力波等问题外,新的特征将为宇宙学家提供一个新的创造故事。”还有其他可以观察到的特征吗?”斯坦哈特说,“再问我几年,我希望有一个答案。”
附加资源:
费米拉布的唐·林肯准确解释了大爆炸理论的作用,但没有说。读一读为什么有些人认为宇宙有多平坦很奇怪。PBS的时空解释了为什么通货膨胀证明是一个如此吸引人的想法特别申明:本文内容来源网络,版权归原作者所有,如有侵权请立即与我们联系(devmax@126.com),我们将及时处理。