经过几十万年的膨胀,早期的粒子宇宙已经冷却到足够让电子与原子核结合形成电中性原子。通过这个过程,也被称为重组,光子自由地穿越宇宙,创造了宇宙微波背景。
现在,宇宙微波背景辐射是宇宙学家研究宇宙最有价值的工具之一。宇宙学家探索宇宙的深处,寻找宇宙中许多悬而未决的秘密的答案,包括膨胀的本质和暗物质,还有反物质不对称原因。
我们现在观察到的是宇宙微波辐射背景,图像正中心是我们,半径等于光从宇宙中走过的距离,它从宇宙诞生之后38万年就出现了。随着时间的推移,微波辐射背景也会发生变化
在宇宙微波背景辐射被探测到后不久,中性氢粒子就形成了充满宇宙的气体。没有任何物体发射出高能量光子,宇宙就陷入了数千万年的黑暗时代。
最早的一批恒星诞生:1亿年
随着第一批恒星的形成和再电离的出现,黑暗时代结束了。再电离是一种高能光子从中性氢原子上剥离电子的过程。
科学家们认为绝大多数电离光子来自最早的恒星。但是其他的过程,比如暗物质粒子之间的碰撞,也可能起到了一定的作用。
在这个时候,物质开始形成第一个星系。所以我们自己的星系,银河系,还有银河系包含的恒星诞生时,宇宙只有几亿岁。
太阳诞生:92亿年
太阳是银河系中几千亿颗恒星中的一颗。科学家们认为它是由一团主要由氢和氦组成的巨大气体云形成的。
现代宇宙:138亿年
普朗克太空天文台用红外线观测到的银河系全天图像,这张图片为我们展示了银河系的光能分布。
今天,我们的宇宙处于2.7开尔文,也就是负270.42摄氏度的温度中。宇宙正在以一种类似于膨胀的方式以递增的速度膨胀。
物理学家认为,暗能量,这种神秘的排斥力,目前占我们宇宙能量的70%,它最有可能是推动宇宙加速膨胀特殊能量。
那么,如果我们的宇宙不是大爆炸起源呢?
那么宇宙如果不是从大爆炸开始的呢?宇宙大爆炸是一个随机事件还是一个必然事件呢?其实宇宙早期的模型不止大爆炸一种,另一个可能是,有一个前宇宙崩溃成一个奇点,然后爆炸,并产生了我们。
现在我们如何通过科学原理解释宇宙起源呢?说到这里我们不得不说说光的故事。光子在太空中飞来飞去,有一个速度限制。通过观察,我们知道星系和恒星现在正在远离彼此。宇宙正在膨胀的这个事情已经确定了,而光在远距离位移的时候会发生不同的效果,这说明宇宙正在膨胀。
宇宙的边缘,想象图,艺术图
我们可以这样想,想象前方有一面墙,而你一直想要摸到这面墙,但是你却永远也碰不到,这就是膨胀的宇宙。
那么宇宙从诞生开始就只有膨胀吗?宇宙奇点阶段之前会不会存在一个宇宙的紧缩时期呢?这样考虑的话,宇宙就成为了永恒,无限次的膨胀与紧缩带来的是不知道边界而且在时间上永恒的宇宙。现代科学家认为如果永恒宇宙理论存在,那么我们无法理解的奇点或许也是宇宙的一个存在形式。
宇宙起源与量子引力学
当今的物理学无法描述大爆炸中发生的事情,物理学在宇宙奇点这种几乎无限致密和热的原始状态中失效了。理论物理学家明白想要解释宇宙奇点与宇宙为何大爆炸的秘密,需要新的量子引力学理论。将这两个基本的物理学支柱结合在一起,才能对宇宙的起源提供一个研究方向。
位于普朗克引力物理研究所和加拿大的周界研究所的科学家沿着这条研究路线做出了一个重要的发现。根据理论,空间就好像由许多微小的“积木”组成。以这一点为出发点,科学家们得出了宇宙学最基本的方程式之一,弗里德曼方程,它描述了宇宙。这说明量子力学和相对论确实是可以统一的。
近一个世纪以来,两种主要的物理学理论共存但又不可调和:爱因斯坦的广义相对论描述了引力,因此描述了整个世界,而量子物理学则描述了原子和基本粒子的世界。这两种理论在各自的范围内运作得非常好。然而,正如之前所描述的那样,在某些极端地区,在极小的距离下,所谓的普朗克尺度就会被分解。因此,空间和时间在奇点中毫无意义。
文章来源:《探索科学》 网址: http://www.tskxzzs.cn/zonghexinwen/2021/0909/2259.html