人类很喜欢勇攀高峰,在科学上,面对任何学术性还是理论性难题,人类从未退缩——直到遇到了宇宙,这是一个巨大的挑战。宇宙何其大,大的简直超越了我们的想象,世界科学家每天都在研究关于宇宙的一切……神秘的暗物质暗能量,宇宙万物的起源,还有宇宙的终结,宇宙中那些匪夷所思的超巨大结构等等……
哈勃拍摄了10年才拍摄到的宇宙超深空图片,视野内可见星系达到了5500个,可以说一个像素点就是一个星系
这一切,都要从这里开始,从上面一曲星空乐开始,接下来让我们跟随星空乐和面向宇宙的文字,一起来看那神奇的宇宙。
宇宙起源
其实在最初的三分钟里,宇宙是一个忙碌的地方。我们今天看到的宇宙从一个无限致密的点膨胀到它现在的巨大尺寸……基本粒子首先出现了,质子和中子结合成第一个原子核,宇宙中充满了现代宇宙元素的前体。
宇宙的“进化”历史,从微观粒子时代,到现在的宇宙,我们的太阳
通过人类科学智慧,并利用粒子对撞机、望远镜和卫星进行实验,物理学家们已经能够将宇宙的历史上溯到数十亿年前,并窥见我们宇宙家园历史最初时刻的细节。
以下是一段简短的历史回顾:
普朗克时代:10的负34次方秒
欢迎来到普朗克纪元,普朗克纪元是以当今粒子物理学中可能存在的最小测量尺度而命名的。这是目前科学家能得到的最早的时间开端,未来科学家还可能追溯到更微小的开端。
理论物理学家对宇宙的最初时刻知之甚少。在“大爆炸”理论大受欢迎之后,科学家们认为,在最初的时刻,宇宙处于最热、密度最大的状态,所有四种基本力——电磁、弱、强和引力被合并成一个单一的、统一的力,而这单一的,统一的力形成了一个点。
美国宇航局2023年发射的名为SPHEREx太空望远镜将洞察宇宙的过去,直到宇宙的微观粒子时代,观测宇宙,从未停止
宇宙的膨胀:10的负36次方秒开始至下一个阶段
在这个阶段,即普朗克时期或之后不久,科学家们认为宇宙经历了超快的指数膨胀,这个过程也被称为加速膨胀过程。理论物理学家在20世纪80年代首次提出膨胀理论,是为了解决大爆炸理论的不足之处。
在膨胀期间,量子涨落可能会延伸,产生一种模式,这种模式后来决定了星系的位置。也许只有在这段膨胀期之后,宇宙才会像《生活大爆炸》影视作品中描述的那样,变成一个又热又密的火球。
宇宙的模型渲染图
基本粒子诞生了:10的负36次方秒
当宇宙还很热的时候,宇宙就像一个巨大的加速器,比大型强子对撞机强大得多,以极高的能量运行。在其中,我们今天所知道的基本粒子诞生了。
科学家们认为首先出现的是未知粒子,然后是更熟悉的粒子,如电子、中微子和夸克。另外,科学家推测暗物质粒子或者暗物质是在这段时间同时出现的。
夸克很快结合起来,形成我们熟悉的质子和中子,它们统称为重子。中微子能够逃离带电粒子的等离子体,开始在空间中自由移动,而光子则继续被等离子体捕获。
人类,时空隧道和宇宙,艺术图
第一个原子核出现:约等于1秒至3分钟过程
科学家们数据显示,当宇宙冷却到足以让猛烈的粒子碰撞期平息下来时,质子和中子就会聚集成轻元素的原子核——氢、氦和锂,这一过程被称为大爆炸核聚变。
由于质子的质量较低,所以它比中子更稳定。事实上,自由中子衰变的半衰期为15分钟,而据我们所知,质子可能根本不会衰变。
所以当粒子结合时,许多质子仍然没有配对。结果,氢质子就占我们宇宙中重子物质质量的74%左右。第二丰富的元素是氦,约占24%,其次是微量的氘、锂和氦-3,氦有一个三重子核。
科学家们已经能够精确地测量宇宙中重子的密度。这些测量数据大多与理论学家对锂含量的估计相符,但现在对于宇宙重子测量还有一个问题,那就是锂含量的计算相差了三倍。可能是测量数据有误,但也可能是在这段时间里发生了一些我们还不知道的事情改变了锂的丰度。
宇宙微波背景变得可见:年
文章来源:《探索科学》 网址: http://www.tskxzzs.cn/zonghexinwen/2021/0909/2259.html