宇宙大爆炸真的发生过吗?哈勃是如何通过观测得出结论的?

树上长的宇宙果啊 2024-03-20 01:51:05

自21世纪后,大部分人就已经相信宇宙由一场大爆炸诞生。虽然也有明确的观测证据证明最初的那场大爆炸真的发生过,但这问题的核心在于,如此强烈的事件,是怎么通过观测得出结论的?

哈勃的发现

遥远的星系正在远离地球,反过来,星系在某个时间一定是聚集在一起的。

我们最终对宇宙大爆炸的起源充满信心,还是来自天文学家哈勃。那是1929年,哈勃在一次观测中,发现遥远的星系正在慢慢远离我们,退去的速度大约与它到我们的距离成正比。虽然那时这个退去的速率还没有被计算出来,但如果真的像看到的那样将时间倒退,就会得出所有星系会在某个时候聚在一起的结论。

通过红移,最终确定宇宙是均匀膨胀的,并且有一个固定的数值。

当然哈勃的思路也很特别,他观测了遥远星系发出光谱线的红移(注释1)。星系距我们越远,红移越大,通过红移和视线距离的关系,又恰好证明了宇宙在这个大空间里均匀膨胀的图像。接下来的时间里,观测工具变得更加精良,哈勃的观点不仅被证实了,还发现了宇宙膨胀速率是如何随时间变化的,这是一个固定的数值。

通过计算,我们甚至确定了一个关于宇宙物质都压缩在最初起点的时刻,也就是宇宙大爆炸的时间——138亿年前。

宇宙起点爆炸的区域

宇宙在最初的那场大爆炸,不是发生在某个区域,而是发生在整个宇宙空间。

问题总是接踵而至,大爆炸发生在哪个区域又成了顽固的科学家争论的话题。根据爱因斯坦的广义相对论,大爆炸发生时包括现如今的整个宇宙空间范围,也就是整个物理意义空间的全部。

为了解释这个意思,我们不如把整个宇宙看作一只气球,在宇宙还是初始状态时,这个气球还很小。随着气球体积的膨胀,空间也在膨胀。但别忘了,虽然这个气球变得这么大,但曾经它也只是一个点,那个点并不是气球表面的一部分,而是整个宇宙空间。

暴涨和平稳

宇宙早期经历过一段暴涨期,时间很短却扩张了相当大的空间。

很多科学家都认为,宇宙膨胀是经历过一个指数型暴涨时间的。只不过这个时间间隔非常小,大概在1乘10的负36次方秒到1乘10的负32次方秒之间。在这短暂的时间内,宇宙的线性尺度却增加了很多,大约在10的100个平方那么多倍。

不管怎么说,宇宙才曾经确实出现了一个暴涨状态。随后的宇宙就进入了一个比较平稳的时期,膨胀的速率也慢慢稳定下来,即使现在不能保证膨胀速率的稳定,却再也不会出现那种“疯狂”的情况。

现在看来,宇宙大爆炸渐渐成为科学界的主流说法。至于接下来会不会有新的理论将人们根深蒂固的思想改变,这就是一件说不准的事情了。

注释1:红移指遥远星系的不同原子发射的频谱,在地球上看来会略微向红端移动,是一种均匀的频率减小和波长变长。红移的类别分为多普勒红移、引力红移和宇宙学红移,本文中运用的是多普勒红移。

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评论列表
  • 2024-10-08 21:10

    宇宙由奇点大爆炸创生观是西学科学家假想,猜想出来的洋八股,由于违背了宇宙自然客观事实与规律,才会矛盾百出无法自圆其说。详见《守正创新确立续生宇宙观看宇宙与人生》一文。龚木益

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