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   天文常识
天文基础知识 第一讲 宇宙的诞生与大爆炸
发表日期:2009/11/29 来源:金钥匙 浏览 653031 次
    关于宇宙的产生,有多种理论,但主要有三种:一是永恒论,即宇宙自古恒有,将来有恒有,无始无终;二是由上帝或神创造;三是由大爆炸产生.对于有神或上帝创造,乃是宗教理论,不予评论,且加以排斥.对于自古恒有之,且无始无终,因无科学依据可证,这里也暂不予采信.

     因此,只对宇宙大爆炸理论,加以介绍.因为,这一理论或多或少已得到科学数据的支持.

     据科学家们的研究,我们的宇宙原是一个体积很小很小的"点",密度极高,质量极大,温度极高,这个"点"来自何方,如何而来,不得而知.大约在140亿年前,这个点发生了大爆炸,"瞬间"膨胀,今天,我们的宇宙仍处于加速膨胀时期,科学家预言,我们的宇宙将一直膨胀下去,并且膨胀的速度越来越快。

     有人(我也会)要问:这个点宇宙又是如何产生的?为什么会发生大爆炸?又是什么力量促使宇宙继续加速膨胀?对于这些,目前我们无法得知. 就是宇宙爆炸过程中逐渐形成的不同宇宙模式,我们也只能从现在的宇宙状态去推测,真实情形也不得而知.
     有科学家分析和推测,宇宙在爆炸的第零秒钟,宇宙是不存在质量的,处于炽热状态,而体积无限小,这时因为宇宙的质量为零,所以宇宙中的四种基本力:引力,电磁力,强力,弱力都为零,而只有宇宙排斥力起着主导作用。它使得宇宙在初阶段处于爆胀时期,宇宙每经过一个固定的时间其尺度就扩大一倍。而这个固定的时间,也可以叫它周期,仅仅为十的负三十次秒。在这么一个极短的时间之内,宇宙的尺度就达到了几光年或者更大。后来,随着宇宙温度的降低,宇宙中结团成块的物质逐渐增加,从粒子到原子、到星云、到恒星和星系,宇宙中的各种天体逐一形成,而物质密度越来越大,这就意味着物质的引力作用越来越强,天体之间的引力与宇宙间排斥力相互作用,如果排斥力大于引力,则宇宙持续膨胀,我们的宇宙到目前为止大概是排斥力大于引力,所以仍在持续膨胀,但引力也从一定程度上抑制了宇宙的膨胀。 
    有人问,宇宙间的排斥力从何而来?
    这实在是目前科学所难以回答的。

    但我们可以了解的宇宙内部的一些物质特性。我们的宇宙并不是只由一些实实在在的可见物质和可测能量组成的,其实主要部分是我们无法观察的到的暗物质和暗能量组成的。什么是暗物质呢?所谓暗物质并不是说它躲藏起来的不能被人们发现的物质,而只是因为它根本不与光发生任何联系,所以致使我们无法发现它的存在。我们知道,物质和光是可以相互转化的,这也符合质能方程定理,根据质能定理,一定的物质总是能转化成一定的能量。而暗物质就不同,它根本不与光发生作用,我们只通报间接地利用其与其他天体的作用来推测和判断其存在。据科学家们的测算,我们的宇宙中,暗物质大约占了23%,而普通发光物质只占宇宙总能量的0.4%,其它的普通物质也只占3.7%,余下的就是暗能量,暗能量在宇宙的成份中大约占了73%,。
    说到了暗能量就更加的神奇,暗能量有一个奇怪的特性,就是空间无论怎么扩张,其密度总是恒定不变,而不会随着空间的扩大而稀薄。要理解这一点并不难,鉴于暗能量自身的性质,它在任何虚无的空间中都是存在的,空间每扩大一点,真空中的暗能量也就随之增加一点,空间扩大的地方,就是暗能量产生的地方,所以暗能量的密度总是不变的。与之相比,宇宙空间的物质总量却是基本恒定的,当空间不断扩大,物质的密度就会不断下降,物质宇宙中越来越稀薄。

    现在科学家相信,暗能量和暗物质可能就是促使宇宙膨胀的主要原因。
    大约在物质大量形成直到六七十亿年之前的这一段时间,由于宇宙空间还不算太大,而空间物质密度够高,这一段时期内,是宇宙减速膨胀时期,虽然处于减速膨胀,但仍是膨胀中,宇宙尺度还是再加大的,只是速度慢了些。而由于暗能量的那种奇怪的特性,随便着宇宙空间的加大,暗能量总的能量也随着空间的加大而增大,但宇宙中物质的密度却相对减小。所以一个越来越强,而另一个越来越弱,他们之间的力量就逐渐的相等。宇宙膨胀的减加速度也越来越小,终于在大约六七十亿年前,宇宙的膨胀加速度趋近于零,宇宙的膨胀速度也达到了最小值。
   暗能量还有一个奇怪的特性,那就是无论物质是怎样分布的,它总是促使两物质之间分离,也就是说它能促使任意两物质分离,即使是是一个原子核或者是一颗中子或电子,它都有一种使其分裂的力量。
    六七十亿年前促使物质密度逐渐降低的原因还有一个,那就是因为随着宇宙物质在持续数十亿年密集产生后,进入一个平稳时期,物质产生的数量在逐渐变少,而宇宙仍旧在不断膨胀,这些促使了引力与斥力之间的斗争中处于下风。
    从六七十亿年前开,宇宙又开始处于加速膨胀阶段,而且加速度越来越大,也许刚开始的加速度很小,要经过上亿年才使得宇宙膨胀速度加快一米每秒,但随着时间的推移,加速度越来越大了,到底加速度是怎么样增长的,其实不难从上面的解释中发现,是随体积的变化而增大的,当然不是成正比的,但可以肯定的是比正比要快得多。
    加速度都是增长的,那么速度的增长也是越来越快,宇宙的尺度也会越来越大。
     最终将会出现什么结果呢? 
     根据常识或目前的科学理论推测,由于宇宙极度膨胀,其温度会下降,宇宙中天体会逐渐死亡、萎缩,最终宇宙也会萎缩,萎缩成原始的那一"点"大小。然后,不知在什么时候又发生大爆炸,这样周而复始。

    持不事观点的科学家则认为,由于宇宙在持续加速膨胀,星系逐渐分离,像银河系这样的星系就会与各大星系分离。再接着,银河系期间的各种恒星啊,黑洞啊,白矮星啊之类的星球,也开始分离,大阳也就以接近于光速的速度飞离其它星球而去,再后来,连大阳系中的各大行星也最终离开了太阳。后来地球像一天女散花一样,开始把它的身体一块一块的扔向宇宙空间,而这些身体的碎片,再后来更是要被撕得粉碎。到了最后30分钟,原子核开始爆裂,最后一秒来临时,构成物质的最基本形态也要爆裂了,这时任何物质都以超过光速的形式远离其它物质而去,假如人还存活的话,那么它会变成“瞎子”因为不可能有任何形式的光能追赶上人类本身了。人类本身也处于零下二百七十三度,也就是绝对零度,任何物质已经没有所谓的分子运动,大脑当然也不会工作。
    到了最后时间终止,宇宙又从现在的“有”归于“无”。 
    

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