华辉建设设备
免费服务热线

Free service

hotline

华辉建设设备
热门搜索:

宇宙大爆炸的三种理论

发布时间:2020-04-14 15:51:23阅读:来源:华辉建设设备

一个国际天文学家小组利用地球上最强大的望远镜发现,宇宙大爆炸后瞬间发生的情形和理论预言的一致,消除了二十多年来天体物理学家的困惑。

在物理学和天文学中最重要的困难是,实际在天文观测中得到的锂-6的含量比理论值大2%,而锂-7的含量比理论值小3%~5%。这个严重的困难导致了一些奇怪的物理解释和毫无收获的观测研究。

剑桥大学的天文学家Karin Lind领导的小组证明,这个持续了数十年的问题是由于观测数据的质量不高,并且在分析锂同位素方面过于简化的原因。他们利用凯克天文台10米口径的望远镜对古老恒星的观测表明,宇宙大爆炸核合成理论(nucleosynthesis)所预言的锂-6、锂-7的含量与实际观测并没有冲突之处,维护了现有的宇宙大爆炸理论。

在上世纪20年代,天文学家埃德温?哈勃(Edwin Hubble)发现了宇宙膨胀。现代宇宙观测表明,宇宙始于138亿年前的一场"大爆炸"。证实宇宙大爆炸的重要基石是,宇宙中充满了微波辐射和轻元素(light elements)的含量与大爆炸核合成理论的一致性。

在古老的恒星中精确测量锂-6和锂-7的含量是一个非常大的挑战,尤其是锂-6的含量,因为它的丰度非常低,信号特征非常弱,只有利用像凯克天文台这样的大型望远镜才能获得想要的观测数据。

高质量的天文观测和精细的理论模型相互印证,最终解决了困扰在粒子物理学和天文学中的困难。

宇宙大爆炸的三大证据:

第一个支柱是爱因斯坦的广义相对论。在它出现之前的近300年里,牛顿理论一直是天文学几乎所有分支的基础。从地球到星系,不论在什么尺度下,牛顿理论都能准确预言物体的运动状态。但是,对于无穷大的物质集合,牛顿理论就完全不适用了。广义相对论突破了这个局限。1916年,爱因斯坦公布了广义相对论,并且提出了一个包含宇宙学常数的简单方程,用来描述宇宙。此后不久,荷兰物理学家威廉?德西特(Willem de Sitter)就求出了方程的一个解。德西特的结果似乎与当时人们公认的宇宙图景完全一致:宇宙是被广袤且永恒不变的虚空包围着的一座宇宙岛。

宇宙学家们很快意识到,这种永恒不变的静止状态是一种误解。事实上,德西特的宇宙会永远膨胀下去。比利时物理学家乔治?勒迈特(Georges Lema tre)后来证明,爱因斯坦的宇宙学方程预言,宇宙要么膨胀,要么收缩,无限、均匀、永恒不变的宇宙不可能存在。后来被人称为"大爆炸"的理论,就是在这个观点的基础上产生的。 推荐你看科学家或复制出宇宙大爆炸后第一时刻的情形宇宙大爆炸决定性证据被发现 相对论猜想成现实宇宙大爆炸的“元凶”是超大质量的黑洞宇宙大爆炸余辉或能追踪到彗星聚集地宇宙大爆炸证据或消失 暗能量或加速宇宙膨胀天文学家观测到:宇宙大爆炸后的原始气体云宇宙诞生时引力波涟漪 或可印证宇宙大爆炸美国科学家监测到140亿年前宇宙大爆炸回声强子对撞机模拟宇宙大爆炸 犹如一团灼热液体宇宙大爆炸发生的情形与当初预言情况一致天文学家找到宇宙大爆炸决定性证据研究称1万亿年后宇宙大爆炸的证据将消失

第二个支柱出现在20世纪20年代,天文学家们观测到了宇宙的膨胀。第一个为宇宙膨胀提供观测证据的人,是美国天文学家维斯托?斯莱弗(Vesto Slipher),当时他用恒星光谱测量了邻近星系的速度。正在移向地球的恒星发出的光波会被压缩,波长变短,导致星光颜色向蓝色端偏移(蓝移);正在远离我们的天体发出的光波则被拉伸,波长变长,颜色向红色端偏移(红移)。通过测量遥远星系发出的光波是被压缩还是拉伸,斯莱弗就能确定它们是在移向我们还是远离我们,还能测量它们的运动速度。(当时的天文学家们甚至不能确定,这些今天被称为"星系"的暗弱光斑,究竟是独立的恒星集团,还是银河系中的气体星云。)斯莱弗发现,几乎所有的星系都正在远离我们而去。我们似乎处在一个膨胀宇宙的中心。

不过,我们通常并不把宇宙膨胀的发现归功于斯莱弗,而是将功劳算在了美国天文学家埃德温?哈勃(Edwin Hubble)的头上。(不然就不会有哈勃空间望远镜,而应该是斯莱弗空间望远镜了。)哈勃不仅测定了邻近星系的速度,还测定了它们的距离。这些测量让他得出了两个重要的结论,足以说明宇宙膨胀发现者的桂冠非他莫属。第一,哈勃证明这些星系确实非常遥远,从而证明它们和我们所处的银河系一样,是独立的恒星集团。第二,他发现星系的距离与速度之间存在简单的对应关系:星系的速度正比于它与我们之间的距离。也就是说,一个星系到我们的距离是另一个的两倍,那么它远离我们而去的速度也会是另一个星系的两倍。距离与速度之间的这一关系,恰好是宇宙正在膨胀的标志。哈勃的测量结果后来不断得到修正,最近一次修正使用了遥远超新星的观测数据-;-;正是这次修正导致了暗能量的发现。

第三个支柱是宇宙微波背景中的黯淡光辉。这是美国贝尔实验室的物理学家阿诺?彭齐亚斯(Arno Penzias)和罗伯特?威尔逊(Robert Wilson),在1965年追查射电干扰源时意外发现的。科学家们很快就意识到,这种辐射正是宇宙膨胀早期阶段残留下来的一种遗迹。它意味着宇宙最初是灼热而致密的,后来才逐渐冷却,变得越来越稀薄。

炽热的早期宇宙还是核聚变的理想场所,这是大爆炸理论的最后一个观测支柱。当宇宙温度高达10亿到100亿K时,较轻的原子核能够聚变为较重的原子核,这个过程被称为"大爆炸核合成"(big bang nucleosynthesis)。随着宇宙的膨胀,温度会迅速下降,因此核合成只能持续短短几分钟,聚变也只能发生在最轻的几种元素之间。宇宙中的大部分氦和氘都是在那个时候形成的。天文学家对宇宙中氦和氘丰度的测量结果,与大爆炸核合成的理论预言吻合。核合成还准确预言了宇宙中质子和中子的丰度,为大爆炸理论提供了进一步的证据。

推荐你看宋朝天文学家首次发现蟹状星云 或源于宇宙大爆炸最早星系的形成晚于宇宙大爆炸大约2亿年探秘黑洞的反面白洞 或是宇宙大爆炸的残留物科学家准备创造迷你版“宇宙大爆炸”宇宙大爆炸前的样子是怎样的宇宙大爆炸理论确定 科学家发现爆炸后情况宇宙大爆炸产生的十个没有解开的谜团 什么是超新星?科学家发现黑洞或存在与宇宙大爆炸前宇宙最古老星系 诞生于宇宙大爆炸后4.8亿年宇宙大爆炸“声音”模拟重现 低沉噪音犹如钟响宇宙大爆炸之谜 真的只有一个原始宇宙吗?宇宙大爆炸后瞬间是怎样 普朗克天文图片给你答案

cf透视挂

cf透视自瞄最新版

穿越火线辅助网