138亿年前,我们整个可观测到的宇宙只有核桃那么大,温度超过1万亿度。

这是一个非常简单,但非常大胆的结论,这不是一个轻率或容易的结论。事实上,即使在一百年前,这听起来也完全是荒谬的。就像科学中的任何东西一样,像这样简单的结论是建立在多条独立的证据线上的,所有这些都指向相同的结论,那就是宇宙起源于一次大爆炸。证据1:黑暗夜空

想象一下,我们生活在一个完全无限的宇宙中,无论是在时间上还是在空间上。闪闪发光的星星在各个方向上永远存在,宇宙一直存在,将来也永远存在。这意味着,只要在天空中选择一个随机的方向,然后盯着看,你肯定会在远处的某个地方找到一颗星星。这是无限宇宙的必然结果。如果我们所在的宇宙一直存在,那么就有足够的时间让那颗恒星发出光,并被我们看到。

因此,天空应该被群星的综合光芒照亮。相反,大部分的天空都是黑暗的。

这一问题被称为奥尔贝尔斯悖论(OlbersParadox),是由德国物理学家海因里希·奥尔贝尔斯提出来的。由此推出,宇宙的大小不可能是无限的,时间也不能是无限的。证据2:类星体的存在

当研究人员在上世纪50、60年代研制出灵敏的射电望远镜时,他们就注意到天空中异常强烈的射电源。在进行了重大的天文调查之后,科学家们确定了恒星射电源,被称为类星体,是非常遥远但异常明亮的活跃星系。

由于光从一个地方旅行到另一个地方需要时间,所以我们看不到恒星和星系现在的样子,我们看到的可能是它几十亿年前的样子。更深入地观察宇宙,也更深入地审视过去。我们在遥远的宇宙中看到了很多类星体,这意味着它们在数十亿年前是非常常见的。但是在我们附近的星系里没有任何类星体。

简单的结论是:宇宙在过去和今天是不同的。

证据3:越来越大

我们住在膨胀的宇宙中。平均而言,星系正在远离所有其他星系。当然,一些小的局部碰撞是由剩余的引力相互作用产生的,比如银河系将在几十亿年后与仙女座撞在一起。

在不断膨胀的宇宙中,规则很简单。每个星系都在从(几乎)其他星系后退。来自遥远星系光的波长会变长,因此会变红--这是由于这些星系之间空间的延伸。较近的星系会有一定程度的红移。一个两倍远的星系会得到两倍的红移。四倍的距离?没错,红移四倍。事实上,那些仰望天空的天文学家看到的是星系的快速移动。

我们生活在一个充满活力、不断变化的宇宙中。过去它比较小,将来它会越来越大。证据4:宇宙微波背景辐射

假设宇宙在过去很小。这意味着它会更热。在宇宙比现在小一百万倍的某个时候,一切都会被粉碎,以致于会是等离子体由于电子不受核宿主束缚,可以自由游动,所有这些电子都沐浴在强烈的高能辐射中。

但是当这个新生的宇宙膨胀时,它就会冷却到--突然之间--电子可以在原子核周围舒适地安顿下来,形成第一个完整的氢和氦原子。在那一刻,疯狂的强烈辐射将不受阻碍地在新的薄薄的透明的宇宙中漫游。当宇宙膨胀的时候,光就会冷却,冷却,冷却到绝对零度以上几度,把波长牢牢地放在微波范围内。

当我们把微波望远镜指向天空时,我们看到了什么?背景辐射在四面八方包围着我们,几乎是完美的平衡,这就是来自大爆炸本身的光。证据5:元素

把时钟退回到比宇宙微波背景的形成更远的时刻。在某种程度上,环境是如此恶略,如此疯狂,甚至连质子和中子都不存在--这只是它们的基本部分--夸克和胶子。但是,当宇宙在其存在的最初几分钟内从疯狂的时代中膨胀和冷却时,最轻的原子核,如氢和氦,凝结并形成。

当然还有更多的证据。多条独立的证据线都指向相同的结论:我们的宇宙大约有138亿年的历史,曾经只有一个核桃那么大,温度超过一万亿度。

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