第三集:大爆炸 宇宙大爆炸發(fā)生在140億前的一瞬間。從那一瞬間起,宇宙誕生了,能量轉(zhuǎn)變物質(zhì),出現(xiàn)了恒星,萬物,乃至水和生命。我們的過去、現(xiàn)在、未來都產(chǎn)生在大爆炸那一瞬間。 讓我們回到發(fā)現(xiàn)宇宙大爆炸以前的時刻。那時天文學家一致認為我們的宇宙是一個不變的天體,地球是中心,金木水火土星,甚至太陽都圍繞地球旋轉(zhuǎn),后來發(fā)現(xiàn)太陽不過是銀河系的一員,銀河系才是宇宙。 1929年,天文學家哈勃在威爾遜天文臺用望遠鏡觀測宇宙恒星時,發(fā)現(xiàn)所有的恒星光譜,在不同時期觀測,其紅色譜線有后移現(xiàn)象。紅色是熱量譜線,后移說明所有的恒星距地球越來越遠。這一發(fā)現(xiàn)震驚世界! 人們自然聯(lián)想,宇宙中的恒星既然遠離我們,那么在這之前一定與我們較近,進一步聯(lián)想,宇宙在膨脹,那在以前的某個時刻一定很小。于是宇宙大爆炸的理論假說誕生了!宇宙起源于一個比原子還小的奇點。 這似乎不可理解,偌大的宇宙時空和物質(zhì)都濃縮在一個比原小還小的粒子中可能嗎?懷疑是正常的,因為確實匪夷所思。問題是你必須承認宇宙萬物都是遵循從無到有的規(guī)律,既然這樣,那么宇宙起始于奇點的大爆炸就不是不可能。通過宇宙膨脹速度反向推算宇宙大爆炸始于137億年前的某個時刻,一聲難以想象的滔天巨響,我們的宇宙誕生了。 據(jù)科學家測算,奇點里的溫度、密度極高,是一個比原子還小的純能量奇點。里面蘊藏著不低于4000億個星系形成所需要的物質(zhì)。爆炸時間相當短暫,只有幾億億億分之一秒。天文學家卡洛斯在虛擬世界里用超級計算機,模擬奇點大爆炸時情景,他提出三個方案,一個引力比較小,一個引力比較大,結(jié)果較小引力沒有反應,較大引力都變成黑洞,只有引力恰到好處才可能誘發(fā)大爆炸。 宇宙奇點瞬間大爆炸,時空開始,所用的時間僅是幾億億億分之一秒,而宇宙膨脹的速度也是幾億億億倍。大爆炸的速度肯定是超光速的,是光速的十幾倍、千萬倍?人們無法知道??茖W家在計算宇宙大爆炸時,往往使用普朗克時間常數(shù)。 所謂普朗克時間常數(shù)約等于一年的秒數(shù)乘以140億年,即31536000秒×14000,000,000年。簡寫:4.415Χ10(17次方)之一秒。可見普朗克時間常數(shù)多么短暫。 大爆炸后幾個瞬間,宇宙體積由奇點擴大到地球大??; 再過幾個瞬間,宇宙體積擴大到太陽系大小,溫度極高,仍有幾億億℃; 再過幾個瞬間,宇宙擴展到銀河系大小,溫度仍然很熾熱; 再過幾個瞬間,宇宙溫度下降,能量開始轉(zhuǎn)換,有亞原子粒子出現(xiàn); 再過幾個瞬間,宇宙中出現(xiàn)物質(zhì)、反物質(zhì)粒子互相碰撞湮滅,一部分物質(zhì)粒子留存下來。這部分物質(zhì)組成星系、恒星、行星、衛(wèi)星、彗星等天體,這部分質(zhì)量約占宇宙總質(zhì)量3%左右; 一秒鐘,宇宙留存原始粒子開始聚合; 三分鐘,氫、氦、鋰原子相繼出現(xiàn)。這是宇宙中氫、氦元素最多的原因; 38萬年,宇宙由混沌開始顯現(xiàn)清澈,宇宙中除了氫、氦、鋰元素外一無所有。 為了探測宇宙大爆炸后留下的蛛絲馬跡,天文學家彭齊亞斯和普斯林監(jiān)測到一種嗡嗡聲的宇宙信號,通過施放微波探測裝置,科學家獲得完整的宇宙物質(zhì)分布圖。 詳見下圖: 圖中不同顏色表示物質(zhì)密度,紅黃色處表示溫暖,物質(zhì)密度高,藍綠色表示冷卻,物質(zhì)密度低。未來宇宙就是在此基礎(chǔ)上演變發(fā)展而來。 大爆炸2億年,氫、氦氣團在引力的作用下,不斷壯大出現(xiàn)恒星。恒星給宇宙送來第一束光明; 大爆炸10億年,星系出現(xiàn); 大爆炸50億年,太陽誕生; 大爆炸80億年,無數(shù)星系誕生; 大爆炸90億年,太陽系形成; 大爆炸140億年,當今的宇宙形成。 大爆炸誕生了宇宙,而且今天的宇宙不斷地膨脹,宇宙有開始,就有滅亡的那一天。 關(guān)于宇宙如何消亡的問題,與大爆炸同樣令人費解。目前有幾種假說:一是有始無終開放宇宙;二是循環(huán)宇宙起始同處一點;三是從膨脹到停止,大塌縮再回到奇點;四是多個宇宙。 黑洞理論支持多個宇宙的假說; 暗能量的假說,支持宇宙由光明走向黑暗: 千億年后,恒星的聚變?nèi)剂舷拇M,宇宙走向黑暗,還是引起一系列超新星爆炸,產(chǎn)生新的宇宙塵埃和星云?現(xiàn)在還不清楚。也許在遙遠的宇宙邊緣正上演新舊宇宙交替的大戲也未可知。 總之,大爆炸蘊藏著許多未知的奧秘,過去、現(xiàn)在、未來都隱藏在大爆炸中,需要我們不斷地探索發(fā)現(xiàn)。
|
|