現(xiàn)代天文學(xué)認(rèn)為宇宙誕生于138.2億年前的一場(chǎng)大爆炸,這已經(jīng)從多方的觀測(cè)證明了這一點(diǎn)。但對(duì)于這場(chǎng)大爆炸發(fā)生的詳細(xì)過(guò)程和宇宙的未來(lái)發(fā)展也許并不十分清楚,本文就用5分鐘的時(shí)間,將從宇宙大爆炸到現(xiàn)在以及未來(lái)做個(gè)簡(jiǎn)單的描述,讓大家容易理解! 整個(gè)宇宙史,五分鐘說(shuō)完確實(shí)有點(diǎn)難度,但我們可以根據(jù)特征將其分成大爆炸時(shí)代,黑暗時(shí)代,恒星時(shí)代和暗能量時(shí)代,著重說(shuō)明這個(gè)時(shí)代中的部分代表性事件。將整個(gè)宇宙史串聯(lián)起來(lái)。 宇宙誕生大爆炸時(shí)代這個(gè)時(shí)代根據(jù)元素的誕生可以將其區(qū)分為亞原子時(shí)代和原子時(shí)代,從大爆炸開(kāi)始到10^-12S為止,宇宙是能量時(shí)代,因?yàn)樵谶@個(gè)時(shí)間之前,宇宙在一片能量的海洋極速擴(kuò)張,溫度迅速下降,當(dāng)然溫度達(dá)到2億度左右時(shí),已經(jīng)到達(dá)夸克和膠子的相變溫度,能量到物質(zhì)轉(zhuǎn)變過(guò)程開(kāi)始出現(xiàn)! 夸克—膠子等離子體 亞原子時(shí)代非常重要,宇宙中最基本的作用力引首先在大爆炸最初的一刻被釋放了出來(lái),而隨后則是弱力、強(qiáng)作用力以及電磁力等,同時(shí)宇宙在大爆炸發(fā)生后的10^-32S前,發(fā)生了急速的暴脹,宇宙擴(kuò)大了100次加倍, 宇宙空間變大為原來(lái)的10^30倍。 時(shí)間再次流逝,到達(dá)10^-6S時(shí),宇宙溫度繼續(xù)下降,夸克結(jié)合形成了中子和質(zhì)子等重子,或者說(shuō)部分氫原子核。溫度繼續(xù)下降,最初的質(zhì)子和質(zhì)子以及中子之間的太初核聚變開(kāi)始進(jìn)行,除了請(qǐng)?jiān)雍艘酝?,氦原子核和鋰原子核開(kāi)始誕生。 數(shù)萬(wàn)億度的宇宙大爆炸原始夸克膠子等離子體 原子時(shí)代:此時(shí)距離原子還早,因?yàn)橛钪嬷谐錆M(mǎn)了高溫,電子游離,宇宙就是一片等離子海洋,光子在里面亂竄,根本就出不來(lái),等到30萬(wàn)年后,溫度下降,原子核捕獲電子形成原子,但光子脫耦需要再過(guò)8萬(wàn)年,也就是大爆炸38萬(wàn)年后,宇宙中的光子才開(kāi)始突出重圍,就是我們現(xiàn)在看到的宇宙微波背景輻射。 宇宙的黑暗時(shí)代第一束光已經(jīng)誕生,但宇宙卻從此走向了黑暗,因?yàn)闇囟认陆?,電子再無(wú)法從中取得足夠的能量發(fā)射足夠頻率的光子,而且宇宙中到處彌漫了太初核聚變形成氣體和塵埃。 在大爆炸和恒星時(shí)代中間的是黑暗時(shí)代 由于剛誕生的宇宙中缺乏重元素,因此這個(gè)彌漫的星云時(shí)間持續(xù)了數(shù)億年,在漫長(zhǎng)的時(shí)間中,這些氣體云由于區(qū)域性密度分布不均形成坍縮,形成了博克球狀體,可能分裂成多個(gè)坍縮區(qū)域形成多顆原恒星,當(dāng)宇宙的時(shí)間過(guò)1.8億年時(shí),宇宙中的第一顆恒星誕生了! 宇宙的恒星時(shí)代從恒星到星系中間缺少一個(gè)重要的環(huán)節(jié):黑洞,為什么需要黑洞來(lái)銜接星系與恒星之間的關(guān)系呢?因?yàn)樾窍谍嫶蟮馁|(zhì)量,沒(méi)有黑洞巨大的引力是HOLD不住整個(gè)星系的,因此在大爆炸時(shí)代誕生的原初黑洞和恒星時(shí)代誕生的黑洞合并合成的超級(jí)黑洞就成了星系的中流砥柱。 當(dāng)宇宙的時(shí)間經(jīng)過(guò)12億年時(shí),銀河系誕生了,從一個(gè)棒旋核心開(kāi)始,旋臂正在慢慢形成。關(guān)于銀河系的演化還有個(gè)有趣的演變過(guò)程,早期是1962年三位科學(xué)家提出了一個(gè)ELS模型,說(shuō)的是一片巨大的星云中星星點(diǎn)點(diǎn)形成了銀河系中的各個(gè)星系,后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)模型非常不靠譜。天文學(xué)家觀測(cè)銀河系吞噬矮星系后發(fā)現(xiàn)銀河系可能就是這樣通過(guò)吞并逐漸成長(zhǎng)的。
46億年前,位于銀河系本地泡的一片星際云出現(xiàn)坍縮,形成了太陽(yáng)系,而在太陽(yáng)系的第三顆行星上則發(fā)生了一起驚天動(dòng)地的撞擊,一顆軌道非常接近地球的行星忒亞撞擊了地球,部分物質(zhì)形成了月球,而地球因禍得福,自轉(zhuǎn)速度降低,地軸更加穩(wěn)定,而撞擊形成的地軸歪斜形成了四季。 太陽(yáng)系的誕生 一切都的因素導(dǎo)致的結(jié)果只有一個(gè),原始地球準(zhǔn)備好了所有條件,就等著第一個(gè)生命的誕生。
二十四億年前,地球上的單細(xì)胞藻類(lèi)的出現(xiàn)改變了整個(gè)地球環(huán)境,因?yàn)樗鼈兝霉夂献饔脕?lái)獲得能量,排出廢氣氧氣,正式氧氣則是未來(lái)地球生命多樣化的另一個(gè)重要基礎(chǔ)! 從太空看地球上的藻類(lèi) 5.5億年前,各種合適的條件下地球生命出現(xiàn)了大爆發(fā),各種類(lèi)型的生命爭(zhēng)相出現(xiàn)在地球上,這就是寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的來(lái)歷。 3.5億年前的裸子植物出現(xiàn)是一個(gè)重要的標(biāo)志,而二疊紀(jì)和三疊紀(jì)時(shí)期出現(xiàn)的恐龍是地球物種歷史上的一個(gè)里程碑,另一個(gè)侏羅紀(jì)出現(xiàn)的瘤齒獸則是哺乳動(dòng)物的開(kāi)端。 6500萬(wàn)年前的小行星撞擊是一個(gè)大事件,為未來(lái)哺乳動(dòng)物的爆發(fā)做好了一切準(zhǔn)備,3500萬(wàn)年前出現(xiàn)的原上猿是人類(lèi)祖先能追蹤到的最古老物種,600萬(wàn)年前的南方古猿從樹(shù)上到地上生活,是一個(gè)標(biāo)志性事件,因?yàn)榻夥烹p手制作復(fù)雜工具,為人類(lèi)進(jìn)化演化鋪平了道路。 地球生命演化史 更新世末期的智人戰(zhàn)勝尼安德特人則是人類(lèi)歷史上最為濃墨重彩的一筆,這位智人占領(lǐng)全世界鋪平了道路。
太陽(yáng)系不會(huì)一直一帆風(fēng)順,這不是由地球決定的,而是整個(gè)太陽(yáng)系的母星-太陽(yáng)所決定的,它是一顆黃矮星,整個(gè)壽命周期大約100億年,現(xiàn)在太陽(yáng)還有剩下一半的壽命,但后半程的太陽(yáng)就不是那么安分了,因?yàn)楹ぴ氐亩逊e,太陽(yáng)大約會(huì)在二十幾年以后體積出現(xiàn)膨脹,三十幾億年后第一次氦閃,此后的氦閃會(huì)越來(lái)越平凡! ![]() 地球奔向比鄰星 氦閃就是《流浪地球》中為之逃離太陽(yáng)的唯一原因,原因其實(shí)不復(fù)雜,太陽(yáng)內(nèi)核不足以燃燒氦元素,但內(nèi)核堆積,輻射壓減少,內(nèi)核收縮,殼層氫元素會(huì)進(jìn)入燃燒,因?yàn)閮?nèi)核收縮的高溫會(huì)導(dǎo)致更劇烈,這就是膨脹成紅巨星的動(dòng)力,而內(nèi)核氦元素堆積過(guò)多,則會(huì)在某個(gè)時(shí)刻達(dá)到氦元素聚變的條件,在很短的時(shí)間內(nèi)氦元素將聚變成碳元素,巨大的能量從內(nèi)核向外殼傳遞,就像一次迷你超新星爆發(fā),會(huì)將太陽(yáng)外殼的大量高能物質(zhì)拋灑到太陽(yáng)周?chē)挠钪婵臻g,當(dāng)然也包括地球,因此當(dāng)太陽(yáng)出現(xiàn)氦閃時(shí),太陽(yáng)系的末日就來(lái)臨了! 而在第一次氦閃之后會(huì)越來(lái)越頻繁,太陽(yáng)的體積也會(huì)越來(lái)越大,最終膨脹到約地球的軌道,無(wú)論地球是因?yàn)樘?yáng)質(zhì)量降低遠(yuǎn)離當(dāng)前的軌道還是被太陽(yáng)吞沒(méi),其實(shí)結(jié)果是差不多的,因?yàn)樵诖酥蟮牡厍驅(qū)⒉豢赡茉儆猩?/p> 而太陽(yáng)最終將成為一顆閃耀的白矮星。 暗能量時(shí)代,宇宙的命運(yùn)1999年兩個(gè)觀測(cè)Ia超新星研究宇宙膨脹的團(tuán)隊(duì),不約而同的發(fā)現(xiàn)在更遙遠(yuǎn)的宇宙膨脹速率大大超過(guò)之前的預(yù)估,這表示在某個(gè)尺度外的宇宙正在超過(guò)預(yù)估的速度膨脹,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),這個(gè)尺度對(duì)應(yīng)的宇宙年齡大約45億年前就開(kāi)始加速膨脹。 1922年弗里德曼假設(shè)宇宙物質(zhì)是均勻的,進(jìn)而從廣相的引力場(chǎng)方程中推導(dǎo)出了宇宙的形狀,發(fā)現(xiàn)宇宙在絕大部分情況下是膨脹的,勒梅特重現(xiàn)了這一結(jié)果,后來(lái)哈勃發(fā)現(xiàn)了遙遠(yuǎn)星系的加速離去而發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹,天文學(xué)家從這些蛛絲馬跡中發(fā)現(xiàn)了宇宙可能誕生于一個(gè)奇點(diǎn),但同樣這個(gè)論據(jù)可以推斷出宇宙的未來(lái),對(duì)宇宙臨界密度與當(dāng)前宇宙密度的評(píng)估,發(fā)現(xiàn)兩者非常接近,而測(cè)量整個(gè)宇宙的曲率發(fā)現(xiàn)宇宙是平坦的! 整個(gè)一些列的結(jié)論都指向一個(gè)結(jié)果,我們所在的宇宙是一個(gè)不斷膨脹的平坦宇宙,而現(xiàn)在觀測(cè)到結(jié)果是這個(gè)宇宙正在加速膨脹,這是因?yàn)橛钪嬉呀?jīng)從引力主導(dǎo)的膨脹時(shí)代進(jìn)入到了暗能量主導(dǎo)的膨脹時(shí)代,結(jié)果只有一個(gè),它可能會(huì)無(wú)限膨脹。 這意味著什么?也許會(huì)發(fā)生如下過(guò)程: 星系將會(huì)彼此遠(yuǎn)離,大約在最后時(shí)刻來(lái)臨前的6000萬(wàn)年,引力將無(wú)法對(duì)抗斥力,銀河系將開(kāi)始分崩離析,倒計(jì)時(shí)3個(gè)月時(shí),太陽(yáng)系也將瓦解,最后的的半小時(shí),行星和行星之間的維系也將失去,最后的瞬間,原子也將被摧毀! 大撕裂可能是宇宙最終的命運(yùn)! |
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