事关宇宙大爆炸

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编译：余路汉

校译：雨田

审阅：牧夫天文校对组 梁美珍 涂天宇

编排：苏奕月

后台：英格兰那个sa-ka-小哥是日本人取的名字吗（逃）

https://sorae.info/extra/big-bang.html

现在的宇宙论表明，宇宙是由138亿年前超高温超高压的火球中爆发而来。

这个大爆发被称之为“宇宙大爆炸”。

宇宙是从超高温超高压的状态中开始发展的，现在也在持续的膨胀发展中。

静态的宇宙

截止至20世纪初，我们认为宇宙是恒久不变的，没有初始也不存在终结。

万有引力的发现者牛顿认为：“如果宇宙是有限的，它的天体数量也有限，那么这些天体之间就会因为重力而会收缩。”而如果，宇宙空间是无限的话，那么有着无限天体分布在一起的话，那宇宙就是一个静态的宇宙。

建立一般相对论并奠定宇宙论基础的爱因斯坦也认为：宇宙是静态的，并不会进行膨胀或收缩。在爱因斯坦的理论中，重力即引力，宇宙随着时间而收缩。

在此，我们假定有一个均衡爱因斯坦重力的反作用力存在，基于此做一个静态的宇宙模型。

然后将这个反作用力作为宇宙常数导入在相对论方程中。

动态的宇宙

对此，俄罗斯物理学家弗里德曼在解析了未导入宇宙常数的相对论方程式后，导出了膨胀宇宙的模型。

在这个模型中，宇宙中的物质和能量引起的重力在起作用，却由于宇宙自身膨胀的原因，从而抵消了这种作用。

另一方面，比利时的神父勒梅特在解析了导入宇宙常数的相对论方程后，也得到了一个膨胀的宇宙模型。

在勒梅特的模型中，宇宙常数有加速宇宙膨胀的作用。

这些宇宙模型就是现在标准宇宙模型的起源。

宇宙膨胀的证据

图中的X在T时间之内，像橡皮带一样，有一定量的拉扯时，就是远离观测者D的位置上的“星系”的移动距离，x/y是退行速度。

同等情况的膨胀中，距离是2倍的话退行速度也是2倍。

1929年美国的天文学家哈勃发现，远处的星系正高速地远离我们。

星系的退行速度与到星系之间的距离成正比，这种关系被称作哈勃・勒梅特定律。

为什么定律的名字中要加入勒梅特呢？

其实，早在1927年 勒梅特就发表过关于预测星系距离和退行速度之间关系的论文。

国际天文联合会在2018年召开的大会上通过了，把表明宇宙膨胀的法则称之为哈勃・勒梅特定律。

火球宇宙论

通俗一点来说哈勃・勒梅特定律就是说过去的宇宙比现在的小。

即便是现在相互远离的星系，如果把时间回溯，那所有的星系都会集中在一个点上。

这到底是怎样的一种状态呢？

物质会随着压缩而提高其密度，同时温度也会跟着上升。

根据哈勃・勒梅特定律，它认为宇宙之初的温度是能够达到融化原子和原子核的程度。

想到宇宙初期原子核合成理论的是有名的科学启蒙作家伽莫夫。

伽莫夫主张“宇宙是从一个非常微小但却是高温高密度的火球中诞生的，伴随着宇宙膨胀变大，密度降低，温度也随之下降到了现在的状态。”这样一个关于火球宇宙的观点。

大爆炸的命名

宇宙物理学家弗雷德・霍伊尔有些幽默地说了句“宇宙嘣的一声爆炸了”换言之宇宙膨胀学说不就是宇宙大爆炸（BIG BANG）吗？

也许是霍伊尔的命名感很好，世界中的研究者们就使用了宇宙大爆炸这样的称呼。

而令人意外的却是，霍伊尔并不是站在宇宙大爆炸学说立场的人，而是站在提倡反对宇宙大爆炸理论的稳恒态宇宙论的这边。

稳恒态宇宙论指的是，即便是宇宙在膨胀也不会有时间上的变化。宇宙膨胀后物质密度应该变得越来越小，但稳恒态宇宙论认为其中的物质是从无到有，所以密度是恒定的。

宇宙大爆炸的证据

1965年就找到了决定宇宙论的证据，它就是宇宙背景辐射。

那么宇宙背景辐射是个什么玩意呢？

宇宙背景辐射是从宇宙的所有方向射入地球波长为4千兆赫的微波。

大约在138亿年前（宇宙诞生后的38万年后），由3000K以上温度的宇宙放射出的光耗费了138亿年才传到地球上。

在此之间宇宙变大了1000倍，而温度下降到了3K（零下270℃）。

这宇宙背景辐射的存在，昭示了曾经的宇宙有过过热的时代。

根据宇宙大爆炸理论，宇宙并不仅仅是在膨胀，也表明了其有一个诞生的初始阶段。

宇宙并不是恒定不变的，它会不断地发展、演化。

责任编辑：王雨阳

牧夫新媒体编辑部

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图源：网络

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