为什么“爆炸”这个词会误导我们
当你听到“爆炸”,脑海里会浮现出一个地点:某个东西在一个点炸开,周围是空旷空间,碎片飞进其中。但大爆炸完全不同。没有一个可以让物质飞散进入的空旷空间,也没有一个发生爆炸的地点。那个炽热而致密的状态充满了一切,包括你现在所在的空间。
扩张的不是空间中的物质,而是万物之间的距离。经典的比喻是在气球上画一些点。你把气球吹大,每个点都会远离其他每个点,尽管没有一个点沿着橡胶表面爬行。气球表面不存在一个一切由此开始的点,所以宇宙没有中心,而每个观察者看到的都是同一件事,星系正在远离自己。
这个名称并不是理论提出者创造的。天文学家弗雷德·霍伊尔终其一生都在捍卫另一种关于永恒宇宙的模型。1949年,他在英国广播公司的一档广播节目中说出了这个词组。他是在转述别人的观点,好让听众有个抓手。人们常说他是出于嘲讽才这么说,但霍伊尔本人否认了这一点。
这些理论建立在这样的假设之上:宇宙中的全部物质,都是在遥远过去的某个特定时刻由一次大爆炸产生的。
我们怎么知道曾经存在过炽热阶段
主要线索是光。宇宙开始后大约380,000年,物质冷却到不再是不可穿透的雾,辐射第一次得以自由传播。它至今仍在传播,并从天空的各个方向抵达我们:一种均匀而寒冷的背景辐射,温度约比绝对零度高3度。1965年,人们偶然探测到了它,起初还以为是天线受到的干扰。
第二条线索是成分。在最初几分钟里,趁温度还足够高,只有最轻的原子核来得及形成,而计算可以提前预测最终应当形成怎样的混合物。观测结果与计算相符。
75%
氢,在原初物质中按质量计算大约占这么多;其余几乎全是氦
理论无法做到的是描述“零时刻”本身。方程从非常早期的炽热阶段开始适用,但在那个点上失效了:那里的密度变成无穷大。这说明模型已经走到了极限,而不是说明世界就是这样运作的。“之前发生了什么”这个问题,目前仍没有答案。
测测自己1 / 2
炽热而致密的阶段之后,究竟是什么在增大?
为什么宇宙背景辐射会从天空的各个方向抵达?
来源
- 宇宙微波背景辐射:发现于1965年;现代测量来自COBE、WMAP和Planck空间天文台。宇宙年龄约为13.8亿年,依据Planck数据估算。
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