宇宙大爆炸理论是目前解释宇宙起源和演化的最佳理论,虽然该理论具有争议,但还是有很多实验数据能够支持该理论;关于宇宙大爆炸之前的事,是该理论禁止谈论的,因为那时候时间和空间都不存在。
在一百多年前,科学家都认为宇宙是稳态的,甚至爱因斯坦在建立广义相对论时发现宇宙的不稳定性,还错误地引入“宇宙学常数”来抵消这个不稳定,从而得到了稳态的宇宙模型。
后来美国天文学家哈勃,发现遥远星系存在明显的红移现象,总结出哈勃定律,进而发展成宇宙大爆炸理论,该理论认为:
我们宇宙开始于138亿年前的一次暴涨,宇宙从一个半径无限小的宇宙奇点,发展成如今广袤的宇宙,而现阶段宇宙还处于加速膨胀当中,膨胀速度用哈勃常数描述,目前的数值为Hc=67.80km/s*Mpc。
这是一个天马行空的假设,让人觉得非常不可思议,然而却有众多天文观测数据支持这个观点,比如:
证据一:哈勃红移
我们在地球上观测遥远星系时,几乎所有星系的光谱都存在红移现象,而且距离越远的红移量越大,整体呈正比例关系,说明几乎所有星系都在远离我们,这个现象唯一的解释,就是我们宇宙在膨胀。
证据二:宇宙微波辐射
根据宇宙大爆炸理论预言,大爆炸至今应该还残留着辐射,后来科学家的确发现了宇宙背景辐射,大约为2.7K,与理论预言完美吻合。
证据三:宇宙年龄
科学家通过不同的方法,独立计算出来的宇宙年龄基本相符,比如根据宇宙微波背景辐射值,建立宇宙膨胀冷却的模型,就能估算出宇宙年龄,大约是138亿年。
证据四:宇宙丰度
宇宙大爆炸后,大爆炸的部分能量转化为质量,主要是氢和氦元素,然后轻元素在恒星内部聚变为重元素,这是一个不可逆的过程,于是根据宇宙中不同元素的丰度,可以研究宇宙的演化过程,而元素丰度与宇宙大爆炸理论的预言吻合。
即便还有很多人质疑宇宙大爆炸理论,但是该理论在研究宇宙演化取得的成功是有目共睹的,但同时宇宙大爆炸理论还有很多未解决的难题,比如宇宙大爆炸之前是什么样的?宇宙的终点又是什么?
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