摘要:時空從這一刻末尾,物質和能量也由此發作,這即是宇宙創生的大爆炸。時空從這一刻末尾,物質和能量也由此發作,這即是宇宙創生的大爆炸。

  宇宙的最初三分鐘 關於宇宙起源的現代觀點

  道生一,畢生二,二生三,三生萬物。道者,無也。 ——老子《道德經》 宇宙誕生曩昔,沒偶爾間,沒有空間,也沒有物質和能量。大約150億年前,在這四大皆空的“無”中,一個人積無限小的點爆炸了。時空從這一刻末尾,物質和能量也由此發作,這即是宇宙創生的大爆炸。

 

  剛纔誕生的宇宙是熾熱、緻密的,隨着宇宙的矯捷膨脹,其溫度矯捷下降。最初的1秒鐘事先,宇宙的溫度降到約100億度,這時的宇宙是由質子、中子和電子組成的一鍋基本粒子湯。隨着這鍋湯繼續變冷,核回聲末尾爆發,生成各種元素。這些物質的微粒相互吸引、融合,組成越來越大的團塊,並逐漸演化成星系、恆星和行星,在普通天體上還出現了人命現象。然後,可以觀點宇宙的人類畢竟誕生了。 這幅大爆炸圖景,是目前關於宇宙來歷最可以的一種標明,被稱爲“大爆炸模型”。大爆炸實踐誕生於20年代,在40年代由伽莫夫等人中止補充和展開,但不時寂寂無聞。

 

  直到50年代,人們才末尾遍及寄望這個實踐,不過掖掖僨覺得它很好玩,並不信服。人們更甘心覺得,宇宙是動搖的、永世的。 但是,越來越多的證據表明,大爆炸模型在科學上有強大的說服力。我們不得不相信,宇宙有一個末尾,也將有一個落幕。它發作於“無”,也終將回歸於“無”。 宇宙:可有始,可有終? 在人類歷史的大部分時期,有關創世的成果,一向是留給神行止理的。宇宙來歷於何處?終點又在何處?人命如何發作?人類怎樣出現?對這些疑問,許多宗教都能給出一份零碎完備的答案。至於上帝從何處來,這種成果是不該問的。

 

  直到最近幾個世紀,人們才末尾學着把神撇開,以跨越宗教的角度,去思索全國的本源。多麼一來,就有一個緊張的繩尺性成果需求處置:宇宙是永世具備的,還是有起始的? 這兩種說法耐久以來不時困擾沉迷信家、哲學家和神學家,對於偉大人來說,更是難以大白。假設宇宙在時間上沒有來歷,即過去不時具備,那麼宇宙的年齡即是無量大了。無量大這個觀念,一聽就讓人頭昏腦脹:既然是已經過去了無量久的時間,我們的“現在”又是什麼呢?

 

  而假設說宇宙是有起始的,那麼它即是從“無”中突然發作的了,這最初的一瞬間,又是怎樣呢? 憑着人類在持久的人命中獲得的常識,真實是很難想明白這些東西。不過,我們可以從科學上尋求一些佐證。大爆炸模型的一個基本假設是宇宙的年齡有限,這個說規律人信服的直接因由,來自物理學中一條最基本的定律——熱力學第二定律。這條科學史上最讓人哀痛絕望的定律,冥冥中早已法則了宇宙的命運。 簡而言之,第二定律覺得熱量從熱的地方流向冷的地方。對任何物理系統,這都是衆所周知並且顯而易見的特性,毫無奧妙之處:開水變涼,冰淇淋化成糖水。

 

  要想把這些歷程倒過來,就非得額外消耗能量不可。就最遍及的意義而言,第二定律覺得宇宙的“嫡”(無序程度)窮年累月。比如,呆板手錶的發條總是越來越松;你可以把它上緊,但這就要消耗一點能量;這些能量來自於你喫掉的一塊麪包;麥子在開展的過程中需求接納陽光的能量;太陽爲了供應這些能量,需求消耗它的氫來中止核回聲。總之宇宙中每個局部的嫡添加,都須以另外地方的嫡添加爲代價。

 

  在一個封閉的系統裏,嫡總是增大的,不時大到不能再大的程度。這時,系統內部抵達一種完全均勻的熱動平衡形狀,不會再爆發任何革新,除非外界對系統供應新的能量。對宇宙來說,是不具備“外界”的,因此宇宙一旦到達熱動平衡形狀,就完全淪亡,萬劫不復。這種景象稱爲“熱寂”。 宇宙正在緩慢地、但持之以恆地走向這無法依從的命運,幾代智者爲此狐疑人類的具備可否成心義。暫時撇開這種悔恨的心境,作一個龐大的推理,我們就可以創造,宇宙不可能有無限的過去。很龐大,假設宇宙無限老,那它早就已經死了。

 

  以有限速率演變的東西,是不可能永世堅持下去的。換句話說,宇宙肯定是在某個有限的時間曩昔誕生的。 大爆炸:有推論有根據 第二定律明示了宇宙有起始,但這個告急推論竟然被19世紀的科學家忽略了,它只是在後來成爲大爆炸模型的佐證。該模型的提出,是基於20世紀初的天文察看。 20年代,天文學家埃德溫·哈勃寄望到,差異距離的星系發出的光,顏色上稍稍有些差別。遠星系的光要比近星系紅一些,即波長要長一些,這種現象被稱爲“哈勃紅移”。

 

  它說明,各星系正以很高的速度互相飛離。一列火車快速駛遠時,它的汽笛聲聽來會活潑很多,因爲聲波絕對我們的頻率變低、波長變長了,這即是多普勒效應。把聲波換成光,發作的後果即是紅移。哈勃對衆多星系的光譜中止鑽研後確認,紅移是一種普及現象,這表明宇宙正在膨脹。這一創造,奠定了現代宇宙學的根本。 假設宇宙正在膨脹,那它過去一定比較小。假設能把宇宙史這部影片倒過來放,我們勢必會創造,在過去的某個時候,統統的星辰都是聚合在一同的。

 

  這個時間約莫是100多億年前,要準確推斷它比較困難。 另外,宇宙膨脹的速度會隨時間爆發革新,這與引力有關。萬有引力感染於字宙中通通物質與能量之間,起到剎車的感染,避免星系往外跑,從而使膨脹速度越來越慢。在誕生晚期,宇宙從高密度形狀矯捷膨脹,隨着時間的推移,體積越來越大,膨脹速度越來越小。將這個歷程向回追溯到宇宙創生的那一刻,可以創造事前宇宙體積爲零,而膨脹速度爲無限大。這即是大爆炸。

 

  大爆炸是址鎬、時間、物質與能量的來歷。這些觀念都不能外推到大爆炸曩昔。大爆炸曩昔爆發了什麼、是什麼惹起了大爆炸,這些成果在邏輯上即是沒成心義的。那疇昔統統的,只是“無”。 以上所述僅是旁證,似缺少以令大多數人信服。假設150億年前爆發了一場大爆炸,如此驚天動地的氣力可否在今天的宇宙結構上留下了某種印跡?

 

  因此,有一陣子,科研人員熱衷於尋找宇宙創生的遺蹟,勁頭壓服當年的宗教考古學家尋找伊甸園。亞當和夏娃的文物是異樣也沒創造,原初宇宙最告急的遺蹟倒真給找出來了,這即是微波背景輻射。 按照大爆炸實踐,最初的幾分鐘裏,宇宙是一個熾熱的火球,到處充斥溫度高達幾十億度的光輻射。由於此時的宇宙處於熱動平衡中,這種輻射具有配合的光譜特徵,稱爲“黑體譜”。

 

  1965年,貝爾電話公司的兩位物理學家彭齊亞斯和威爾遜偶然創造,宇宙確實浸潤在一種熱輻射傍邊。這種輻射以相反的強度從空間各個方向射向地球,其溫度約爲3K,譜線具有完美的黑體譜特徵。微波背景輻射的創造,是對大爆炸模型最有力的支撐。 知道了今天宇宙背景輻射的溫度,就很隨便推算出,宇宙誕生後約1秒鐘各處的溫度約爲100億度。在如此高溫下,不但我們熟諳的物質無法具備,連原子核也會被撕得毀壞。

 

  宇宙只能是一鍋由質子、中子和電子等構成的基本粒子湯。 隨着這鍋湯變冷,核回聲爆發了。中子和質子很隨便聚合在一同,發作由兩個質子、兩此中子組成的氦核。計算表明,氦核組成的歷程持續了大約3分鐘,組成的氦約佔宇宙物質總質量的四分之一。這個歷程用完了統統的中子,餘下的質子就成了氫原子核。 因此,大爆炸模型預言宇宙應當由大約25%的氦和75%的氫組成,這與天文測量結果極端符合。最初三分鐘裏組成的氫與氦,構成了宇宙中99%以上的物質。組成行星和人命的豐盛多彩的重元素,只佔宇宙總質量的不到l%,它們大部分是在恆星內部組成的。

 

  根據推斷,宇宙的組成距今約100~200億年。 人命:既永世又無恆 天文察看錶明,各種天體的年齡均小於200億年,這與大爆炸實踐契合得非常好。我們的地球約莫是50億年前組成的,人類出現的時間更短得不值一提。宇宙現在還算得上年輕,擔憂末日的來臨,對單集團來說長短常無聊的事。可是,爲全人類的命運想一想這個成果,還是有需要的。 按照大爆炸模型,宇宙在誕生後時時膨脹,與此同時,物質間的萬有引力對膨脹歷程中止管制。假設宇宙的總質量大於某一特定數值,那麼總有一天宇宙將在自身引力的感染下收縮,構成與大爆炸相反的“大坍塌”。

 

  假設宇宙總質量小於這一數值,則引力缺少以避免膨脹,宇宙就將永世膨脹下去。 在非常悠遠的將來,比如1億億億年以後,統統的恆星都熄滅停止,茫茫黑暗中,潛伏着一些黑洞、中子星等天體。宇宙的規範已經膨脹到如今的1億億倍,而且還在擴展下去。在這個系統裏,引力雖缺少以使膨脹中斷,但會不露聲色地消耗着系統的能量,使宇宙緩慢地走向衰亡。黑洞在霍金效應的感染下釋放出單薄的輻射,最終全都以熱和光的方法蒸發掉。充沛長的時間當前,連質子多麼動搖的基本粒子也衰變、淪亡了,宇宙最終變成一鍋稀得難以置信的湯,其中有光子、中微子,越來越少的電子和正電子。統統這些粒子都在緩慢地勾當,互相越來越遠,不會再有任何基本物理歷程出現。

 

  這是酷寒、黑暗、荒廢而又空虛的宇宙,它已經走完了自己的進程,面對的是永世的人命,抑或永世的淪亡。這種景象,差不多即是“熱寂”了。 假設引力充沛強大,宇宙終有一天末尾收縮,又將如何呢?在大規範上,收縮歷程與大爆炸後的膨脹是對稱的,像一場倒放的電影。收縮的歷程厥後很緩慢,隨後越來越快。在起色點事先,宇宙的體積末尾增加,背景輻射溫度上升。漆黑酷寒的宇宙變成一個越來越熱的熔爐,人命無處可逃,全都被煮熟烤焦。最後,行星、恆星也覆滅了,分佈在如今浩繁空間中的物質被擠進一個很小的體積內,最後三分鐘來臨了。

 

  溫度變得如此之高,連原子核也被撕毀,宇宙又成了一鍋基本粒子湯。可是這種形狀也只能餬口幾秒鐘的時間。隨後,質子和中子也無法區分,擠成一堆由夸克構成的等離子體。在最後的時候,引力成爲佔絕對優勢的感染力,它毫不包容地把物質和空間碾得毀壞。在這場與大爆炸的“暴脹”相對的“暴縮”中,統統的物質都因擠壓不復具備,通通有形的東西,包含空間和時間本身,都被毀滅。 這即是末日。它是通通事物的末日。大爆炸中誕生於無的宇宙,如今也歸於無。無數億年的光芒輝煌光耀,連一絲追念也不會留下。

  宇宙的最初三分鐘 關於宇宙起源的現代觀點

  道生一,畢生二,二生三,三生萬物。道者,無也。 ——老子《道德經》 宇宙誕生曩昔,沒偶爾間,沒有空間,也沒有物質和能量。大約150億年前,在這四大皆空的“無”中,一個人積無限小的點爆炸了。時空從這一刻末尾,物質和能量也由此發作,這即是宇宙創生的大爆炸。

 

  剛纔誕生的宇宙是熾熱、緻密的,隨着宇宙的矯捷膨脹,其溫度矯捷下降。最初的1秒鐘事先,宇宙的溫度降到約100億度,這時的宇宙是由質子、中子和電子組成的一鍋基本粒子湯。隨着這鍋湯繼續變冷,核回聲末尾爆發,生成各種元素。這些物質的微粒相互吸引、融合,組成越來越大的團塊,並逐漸演化成星系、恆星和行星,在普通天體上還出現了人命現象。然後,可以觀點宇宙的人類畢竟誕生了。 這幅大爆炸圖景,是目前關於宇宙來歷最可以的一種標明,被稱爲“大爆炸模型”。大爆炸實踐誕生於20年代,在40年代由伽莫夫等人中止補充和展開,但不時寂寂無聞。

 

  直到50年代,人們才末尾遍及寄望這個實踐,不過掖掖僨覺得它很好玩,並不信服。人們更甘心覺得,宇宙是動搖的、永世的。 但是,越來越多的證據表明,大爆炸模型在科學上有強大的說服力。我們不得不相信,宇宙有一個末尾,也將有一個落幕。它發作於“無”,也終將回歸於“無”。 宇宙:可有始,可有終? 在人類歷史的大部分時期,有關創世的成果,一向是留給神行止理的。宇宙來歷於何處?終點又在何處?人命如何發作?人類怎樣出現?對這些疑問,許多宗教都能給出一份零碎完備的答案。至於上帝從何處來,這種成果是不該問的。

 

  直到最近幾個世紀,人們才末尾學着把神撇開,以跨越宗教的角度,去思索全國的本源。多麼一來,就有一個緊張的繩尺性成果需求處置:宇宙是永世具備的,還是有起始的? 這兩種說法耐久以來不時困擾沉迷信家、哲學家和神學家,對於偉大人來說,更是難以大白。假設宇宙在時間上沒有來歷,即過去不時具備,那麼宇宙的年齡即是無量大了。無量大這個觀念,一聽就讓人頭昏腦脹:既然是已經過去了無量久的時間,我們的“現在”又是什麼呢?

 

  而假設說宇宙是有起始的,那麼它即是從“無”中突然發作的了,這最初的一瞬間,又是怎樣呢? 憑着人類在持久的人命中獲得的常識,真實是很難想明白這些東西。不過,我們可以從科學上尋求一些佐證。大爆炸模型的一個基本假設是宇宙的年齡有限,這個說規律人信服的直接因由,來自物理學中一條最基本的定律——熱力學第二定律。這條科學史上最讓人哀痛絕望的定律,冥冥中早已法則了宇宙的命運。 簡而言之,第二定律覺得熱量從熱的地方流向冷的地方。對任何物理系統,這都是衆所周知並且顯而易見的特性,毫無奧妙之處:開水變涼,冰淇淋化成糖水。

 

  要想把這些歷程倒過來,就非得額外消耗能量不可。就最遍及的意義而言,第二定律覺得宇宙的“嫡”(無序程度)窮年累月。比如,呆板手錶的發條總是越來越松;你可以把它上緊,但這就要消耗一點能量;這些能量來自於你喫掉的一塊麪包;麥子在開展的過程中需求接納陽光的能量;太陽爲了供應這些能量,需求消耗它的氫來中止核回聲。總之宇宙中每個局部的嫡添加,都須以另外地方的嫡添加爲代價。

 

  在一個封閉的系統裏,嫡總是增大的,不時大到不能再大的程度。這時,系統內部抵達一種完全均勻的熱動平衡形狀,不會再爆發任何革新,除非外界對系統供應新的能量。對宇宙來說,是不具備“外界”的,因此宇宙一旦到達熱動平衡形狀,就完全淪亡,萬劫不復。這種景象稱爲“熱寂”。 宇宙正在緩慢地、但持之以恆地走向這無法依從的命運,幾代智者爲此狐疑人類的具備可否成心義。暫時撇開這種悔恨的心境,作一個龐大的推理,我們就可以創造,宇宙不可能有無限的過去。很龐大,假設宇宙無限老,那它早就已經死了。

 

  以有限速率演變的東西,是不可能永世堅持下去的。換句話說,宇宙肯定是在某個有限的時間曩昔誕生的。 大爆炸:有推論有根據 第二定律明示了宇宙有起始,但這個告急推論竟然被19世紀的科學家忽略了,它只是在後來成爲大爆炸模型的佐證。該模型的提出,是基於20世紀初的天文察看。 20年代,天文學家埃德溫·哈勃寄望到,差異距離的星系發出的光,顏色上稍稍有些差別。遠星系的光要比近星系紅一些,即波長要長一些,這種現象被稱爲“哈勃紅移”。

 

  它說明,各星系正以很高的速度互相飛離。一列火車快速駛遠時,它的汽笛聲聽來會活潑很多,因爲聲波絕對我們的頻率變低、波長變長了,這即是多普勒效應。把聲波換成光,發作的後果即是紅移。哈勃對衆多星系的光譜中止鑽研後確認,紅移是一種普及現象,這表明宇宙正在膨脹。這一創造,奠定了現代宇宙學的根本。 假設宇宙正在膨脹,那它過去一定比較小。假設能把宇宙史這部影片倒過來放,我們勢必會創造,在過去的某個時候,統統的星辰都是聚合在一同的。

 

  這個時間約莫是100多億年前,要準確推斷它比較困難。 另外,宇宙膨脹的速度會隨時間爆發革新,這與引力有關。萬有引力感染於字宙中通通物質與能量之間,起到剎車的感染,避免星系往外跑,從而使膨脹速度越來越慢。在誕生晚期,宇宙從高密度形狀矯捷膨脹,隨着時間的推移,體積越來越大,膨脹速度越來越小。將這個歷程向回追溯到宇宙創生的那一刻,可以創造事前宇宙體積爲零,而膨脹速度爲無限大。這即是大爆炸。

 

  大爆炸是址鎬、時間、物質與能量的來歷。這些觀念都不能外推到大爆炸曩昔。大爆炸曩昔爆發了什麼、是什麼惹起了大爆炸,這些成果在邏輯上即是沒成心義的。那疇昔統統的,只是“無”。 以上所述僅是旁證,似缺少以令大多數人信服。假設150億年前爆發了一場大爆炸,如此驚天動地的氣力可否在今天的宇宙結構上留下了某種印跡?

 

  因此,有一陣子,科研人員熱衷於尋找宇宙創生的遺蹟,勁頭壓服當年的宗教考古學家尋找伊甸園。亞當和夏娃的文物是異樣也沒創造,原初宇宙最告急的遺蹟倒真給找出來了,這即是微波背景輻射。 按照大爆炸實踐,最初的幾分鐘裏,宇宙是一個熾熱的火球,到處充斥溫度高達幾十億度的光輻射。由於此時的宇宙處於熱動平衡中,這種輻射具有配合的光譜特徵,稱爲“黑體譜”。

 

  1965年,貝爾電話公司的兩位物理學家彭齊亞斯和威爾遜偶然創造,宇宙確實浸潤在一種熱輻射傍邊。這種輻射以相反的強度從空間各個方向射向地球,其溫度約爲3K,譜線具有完美的黑體譜特徵。微波背景輻射的創造,是對大爆炸模型最有力的支撐。 知道了今天宇宙背景輻射的溫度,就很隨便推算出,宇宙誕生後約1秒鐘各處的溫度約爲100億度。在如此高溫下,不但我們熟諳的物質無法具備,連原子核也會被撕得毀壞。

 

  宇宙只能是一鍋由質子、中子和電子等構成的基本粒子湯。 隨着這鍋湯變冷,核回聲爆發了。中子和質子很隨便聚合在一同,發作由兩個質子、兩此中子組成的氦核。計算表明,氦核組成的歷程持續了大約3分鐘,組成的氦約佔宇宙物質總質量的四分之一。這個歷程用完了統統的中子,餘下的質子就成了氫原子核。 因此,大爆炸模型預言宇宙應當由大約25%的氦和75%的氫組成,這與天文測量結果極端符合。最初三分鐘裏組成的氫與氦,構成了宇宙中99%以上的物質。組成行星和人命的豐盛多彩的重元素,只佔宇宙總質量的不到l%,它們大部分是在恆星內部組成的。

 

  根據推斷,宇宙的組成距今約100~200億年。 人命:既永世又無恆 天文察看錶明,各種天體的年齡均小於200億年,這與大爆炸實踐契合得非常好。我們的地球約莫是50億年前組成的,人類出現的時間更短得不值一提。宇宙現在還算得上年輕,擔憂末日的來臨,對單集團來說長短常無聊的事。可是,爲全人類的命運想一想這個成果,還是有需要的。 按照大爆炸模型,宇宙在誕生後時時膨脹,與此同時,物質間的萬有引力對膨脹歷程中止管制。假設宇宙的總質量大於某一特定數值,那麼總有一天宇宙將在自身引力的感染下收縮,構成與大爆炸相反的“大坍塌”。

 

  假設宇宙總質量小於這一數值,則引力缺少以避免膨脹,宇宙就將永世膨脹下去。 在非常悠遠的將來,比如1億億億年以後,統統的恆星都熄滅停止,茫茫黑暗中,潛伏着一些黑洞、中子星等天體。宇宙的規範已經膨脹到如今的1億億倍,而且還在擴展下去。在這個系統裏,引力雖缺少以使膨脹中斷,但會不露聲色地消耗着系統的能量,使宇宙緩慢地走向衰亡。黑洞在霍金效應的感染下釋放出單薄的輻射,最終全都以熱和光的方法蒸發掉。充沛長的時間當前,連質子多麼動搖的基本粒子也衰變、淪亡了,宇宙最終變成一鍋稀得難以置信的湯,其中有光子、中微子,越來越少的電子和正電子。統統這些粒子都在緩慢地勾當,互相越來越遠,不會再有任何基本物理歷程出現。

 

  這是酷寒、黑暗、荒廢而又空虛的宇宙,它已經走完了自己的進程,面對的是永世的人命,抑或永世的淪亡。這種景象,差不多即是“熱寂”了。 假設引力充沛強大,宇宙終有一天末尾收縮,又將如何呢?在大規範上,收縮歷程與大爆炸後的膨脹是對稱的,像一場倒放的電影。收縮的歷程厥後很緩慢,隨後越來越快。在起色點事先,宇宙的體積末尾增加,背景輻射溫度上升。漆黑酷寒的宇宙變成一個越來越熱的熔爐,人命無處可逃,全都被煮熟烤焦。最後,行星、恆星也覆滅了,分佈在如今浩繁空間中的物質被擠進一個很小的體積內,最後三分鐘來臨了。

 

  溫度變得如此之高,連原子核也被撕毀,宇宙又成了一鍋基本粒子湯。可是這種形狀也只能餬口幾秒鐘的時間。隨後,質子和中子也無法區分,擠成一堆由夸克構成的等離子體。在最後的時候,引力成爲佔絕對優勢的感染力,它毫不包容地把物質和空間碾得毀壞。在這場與大爆炸的“暴脹”相對的“暴縮”中,統統的物質都因擠壓不復具備,通通有形的東西,包含空間和時間本身,都被毀滅。 這即是末日。它是通通事物的末日。大爆炸中誕生於無的宇宙,如今也歸於無。無數億年的光芒輝煌光耀,連一絲追念也不會留下。

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