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大爆炸究竟是什麼

Miqo 編輯部 · 1 個來源

為什麼「爆炸」這個詞反而造成誤解

當你聽到「爆炸」,你會想像一個地方:某個東西在一個點爆開,四周是空無一物,碎片向外飛去。但大爆炸並不是這樣。沒有一片可以讓東西向外飛散的空間,也沒有一個大爆炸發生的地方。那個高溫高密度的狀態充滿了一切,包括你現在所在的空間。

不是空間中的物質在膨脹,而是事物之間的距離在增加。經典的比喻,是在氣球上畫滿點。你把氣球吹大,每個點都會遠離其他每個點,儘管沒有任何一個點沿著橡膠表面爬行。氣球表面沒有一個點是一切的起點:所以宇宙沒有中心,而每位觀測者看到的都是同一件事,星系正遠離自己。

這個名稱不是理論的提出者取的。天文學家弗雷德・霍伊爾一生都支持另一個競爭模型,也就是永恆宇宙模型。他在1949年的英國廣播公司廣播節目中使用了這個詞,當時是在轉述別人的想法,好讓聽眾有個容易理解的切入點。人們常說他是帶著嘲諷意味這麼說的,但霍伊爾本人否認了這一點。

這些理論建立在一個假設上:宇宙中的所有物質,都是在遙遠過去的某個特定時刻,由一次大爆炸產生的。
弗雷德・霍伊爾,英國廣播公司廣播,1949年

我們怎麼知道曾經有過高溫階段

主要線索是光。開始後大約380,000年,物質冷卻到不再是一團不透明的霧,輻射也首次能夠自由傳播。它至今仍在傳播,會從天空的各個方向同時抵達我們身邊:這是一片均勻而寒冷的背景,溫度約比絕對零度高3度。1965年,人們意外偵測到它,起初還以為是天線受到的干擾。

第二個線索是成分。在最初幾分鐘裡,當時的溫度還足夠高,只有最輕的原子核來得及形成,而計算可以事先預測最後應該產生什麼樣的混合物。觀測結果與計算相符。

75%

氫,按質量計約占原始物質的這麼多;幾乎所有其餘成分都是氦

理論做不到的,是描述「零」的那一刻。方程式從非常早期的高溫階段開始就能運作,但在那個點本身失效了:那裡的密度變成無限大,而這代表模型已經到達極限,不表示世界本來就是這樣運作的。「之前發生了什麼」這個問題,目前仍沒有答案。

測試一下自己1 / 2

高溫高密度階段之後,究竟是什麼在增長?

來源

  1. 宇宙微波背景輻射:1965年發現;現代測量來自COBE、WMAP和Planck太空天文台。宇宙年齡約為13.8億年,這是根據Planck資料估算的。

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