精子报告sdi什么意思:宇宙是怎样形成的?在什么时候形成的?

来源:百度文库 编辑:神马品牌网 时间:2024/04/30 22:38:29

宇宙的起源
宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。

《淮南子.原道训》注:“四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。

千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。

在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸。

大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。

然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西?

“大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。它是现代宇宙系中最有影响的一种学说,又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。

根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束。

宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。

大爆炸宇宙学
大爆炸宇宙学是现代宇宙学中最有影响的一种学说,与其它宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从冷到热,从密到稀的过程如同一次规模很大的爆发。

根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。

温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。

大爆炸模型能统一说明以下几个观测事实:

1、大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度至今天这一段时间为短,即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。

2、观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。

3、在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么又如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。

4、根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言今天的宇宙已经很冷,只有绝对温度几度。1965年,果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度大约为3K。这一结果无论在定性上或者定量上都与大爆炸理论的预言相符。但是,在星系的起源和各向同性分布等方面,大爆炸宇宙学还存在一些未解决的困难问题。

宇宙自然选择学说简介
为什么宇宙会是我们观测到的这副样子?为什么它具有目前已测知的那些基本常数值?80年代初,在宇宙创生大爆炸框架下发展了目前最流行的暴胀宇宙模型:宇宙在大爆炸后不到1秒的时间里膨胀了大约10-30倍,大约和橘子一般大小,然后开始以较稳定的膨胀速率,直到现在,大约150亿年,成为目前的样子。在这个过程中,物质“疙瘩”逐步形成了星系、恒星以及生命。这个模型暴胀期的长短是个关键。若稍短,物质为充分散开,原生宇宙就有重新坍缩为起点;若稍长,原生宇宙的物质则过于分散,形不成星系和恒星,自然也就不会出现生命和人类。因此出现了暴胀为何如此精确的问题,按照现行的物理学基本定律,大爆炸产生的宇宙其“自然尺寸”应该只有亚原子大小,即普克郎长度10 ^-35量级,而这样的宇宙是短命的。前苏联科学家林德提出“自我增殖的宇宙”概念——“最有可能的是,我们正在研究的宇宙是由早期的若干宇宙所形成的。”1987年霍金进一步提出了“婴儿宇宙”模型,两个大宇宙通过一个细“管子”连接起来,这个细管子称为“虫洞”,大宇宙为母宇宙,可能存在着从母宇宙分岔出去的另一端是自由的虫洞,这样的管子成为子宇宙、婴儿宇宙。就是说除了我们生存的宇宙之外还可能存在着众多的由虫洞连接起来的其他宇宙。1992年,萨莫林在前人基础上提出了宇宙自然选择学说。母宇宙是空间闭合的,犹如一个黑洞,该黑洞在生存了一段时间后坍缩为一个奇点,奇点又会反弹爆炸膨胀为新的下一代宇宙。这个学说的要点是,子宇宙中的物理常数较之母宇宙的物理常数会有小的、或强或弱的随机变异,新生的婴儿宇宙在再次坍缩成奇点前能膨胀到几倍普克郎长度大小,随机变异的物理常数有可能允许小小的暴胀,子宇宙可变的较大,当它足够大时,可分隔为两个或更多的不同区域,每个区域又坍缩为一个新的奇点,新奇点又触发下一代的子宇宙,如此时代相传,有的小宇宙重又坍缩,有的具有某些基本常数值的宇宙能更有效的产生许多黑洞,从而较具有其他某些基本常数值的宇宙留下更多的后代,借用生物进化论的术语,它们是被“自然选择”下来的,经“选择”作用,产生越来越多的黑洞,也就形成了更多的宇宙。如果宇宙确是由以前的宇宙世代经过这种“自然选择”而产生的话,那么应该预期我们生存在其中的宇宙会具有所观测到的样子并正好具有目前测知的基本常数值。这个学说的另一要点是关于恒星的存在。在许多情况下,恒星是黑洞的前身。在气体和尘埃云中,恒星仍在形成。在碳尘埃微粒表面进行着的化学反应使气体冷却并促使气云坍缩。但碳尘埃粒子是从那里来的呢?斯莫林指出碳元素是由核聚变反应产生的这一情况只有在质子的质量稍大于中子的质量时才会发生,如果两者质量之差比氦核的结合能大的多,则质子和中子不可能粘在一起形成氦核,没有氦,聚变反应链在第一阶段便终止了,根本形不成更重的元素,从而使恒星将少得多,自然也不会有多少黑洞,因此在任何一个宇宙中,若其中质子与中子的质量相差较大,将只能产生很少的宇宙,也就没有什么“选择”的余地了。

宇宙是如何起源的?自古以来一直是人类最感兴趣和不懈探索的问题。历史上曾经出现过各种各样的神话传说,但宇宙的起源本身却是一个科学问题。20世纪以来,由于科学技术的发展,人们在对宇宙观测中取得了越来越多的重大发现,从而逐渐建立起科学的宇宙模型枣大爆炸宇宙学模型。
一、提出大爆炸宇宙学模型的背景
20世纪20年代,美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时,首先发现了光谱的红移,认识到了旋涡星云正快速远离人们而去。1929年哈勃把这种退行红移的测量与星系的距离的测量结合起来,总结出了著名的哈勃定律:星系的退行速度v与它的距离r成正比,即v=Hr。
根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定,人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀,物质密度一直在变稀。由此反推,宇宙的结构在某一时刻前是不存在的,它只能是演化的产物。因而1948年伽莫夫等人首先提出了大爆炸宇宙学模型。
二、大爆炸宇宙学模型
1948年,伽莫夫等在美国《物理评论》杂志上发表了关于大爆炸宇宙学模型的文章:提出宇宙是由甚早期温度极高且密度极大,体积极小的物质迅速膨胀形成的,这是一个由热到冷、由密到稀,不断膨胀的过程,尤如一次规模极其巨大的超级大爆炸。
根据这一学说,在宇宙的最早期,即距今大约150亿年前,今天所观测到的全部物质世界统统都集中在一个很小的范围内,温度极高,密度极大。大爆炸开始后0.01秒,宇宙的温度约为1000亿摄氏度,其物质的主要成分为轻粒子(如光子、电子或中微子),而质子和中子只占十亿分之一。所有这些粒子都处于热平衡状态。由于整个体系在快速膨胀,因此温度很快下降。大爆炸后0.1秒,温度下降到300亿摄氏度,中子与质子之比从原来的1下降到0。61。1秒钟后,温度已下降到100亿摄氏度。随着密度的减小,中微子不再处于热平衡状态,开始向外逃逸。电子枣正电子对开始发生湮没反应,中子与质子之比进一步下降到0.3。但这时温度还太高,核子仍不足以把中子和质子束缚在一起。大爆炸后13.8秒,宇宙温度下降到30亿摄氏度。这时质子和中子已可形成像氘、氦那样稳定的原子核。化学元素从这时候开始形成。35分钟后,宇宙温度进一步下降到3亿摄氏度,核形成停止了。氦和自由质子的质量之比大致保持在0.22~0.28这一范围内。由于温度还很高,质子仍不能和电子结合起来形成中性原子。中性原子大约是在大爆炸发生后30万年才开始形成的,这时 的温度已降到3 000摄氏度,化学结合作用已足以将绝大部分自由电子束缚在中性原子中。到这一阶段,宇宙的主要成份是气态物质,随着温度的进一步降低,它们慢慢地凝聚成密度较高的气体云,到109年后,进一步形成各种星系,1010年形成恒星系统。这些恒星系统又经历了漫长的演化,才形成了我们今天所看到的宇宙。
三、大爆炸宇宙学模型的成就
宇宙早期的温度极高,今天的温度已降到极低(绝对温度3K)。如此巨大的温度跨度是任何实验室条件都无法办到的。但是人们可以把已有的关于粒子物理、核物理、等离子体物理以及其他的物理知识应用于不同的宇宙演化阶段来预言各种宇宙学效应 。例如,大爆炸核合成及微波背景辐射等。通过多年的天文观测,这些预言已逐渐被证实,从而成为大爆炸宇宙模型的有力证据。
1。大尺度的均匀和各向同性
这是大爆炸宇宙模型的基础,对宇宙大尺度结构的观测结果已经证实宇宙学原理的正确性。即宇宙在大尺度上一定是均匀各向同性,1989年发射的COBE卫星对微波背景辐射的精密测量进一步表明在10-4精度内宇宙是各向均匀、同性的。
2。哈勃定律
从哈勃定律得到启示建立的大爆炸宇宙模型反过来可以预言这种定律。它已被28000个星系的红移(或退行速度)与距离的关系的观测数据所证实。
3。宇宙的年龄
宇宙既然是在一次大爆炸中诞生,那就可以谈论它的年龄。大爆炸宇宙学预言宇宙今天的年龄约为150亿年,宇宙中的结构,例如恒星、星系等,都是在宇宙形成以后逐渐形成的,所以它们的年龄必须小于宇宙年龄。近年来,人们通过采用多种不同的方式来测定星系和恒星的年龄,例如测量放射性元素及其衰变产物在星体中的丰度等,最后得到的结果是完全一致的。即星系和恒星的年龄,都在几十亿年的数量级,这与宇宙的年龄是相容的。
4。大爆炸的核合成
大爆炸宇宙学认为最初的宇宙中,既没有分子,也没有原子。第一批原子核是在大爆炸后10-2秒到3分钟这一时间内,由质子和中子组合而成并遗留至今的 。因而预言了宇宙中轻元素的丰度(如氦的丰度约为25%,氢的丰度约为75%)。多年来人们对天体范围内的轻元素丰度的观测结果,正好与大爆炸的预言相一致。从而成为大爆炸宇宙学的最早证据。
5。微波背景辐射
大爆炸宇宙学模型认为温度降低到3000K左右时,中性原子将大量形成,光子与他们失去耦合,从而作为宇宙中的一个独立组分存留下来。伽莫夫预言,这种作为历史遗迹的背景光子应当可以在今天观测到,并估计出大约温度为10K 。
1964年就在物理学家们计划用辐射计观测这种背景辐射的时候,美国贝尔电话实验室的两位工程师,彭齐亚斯和威尔逊在安装调试卫星天线的过程中,发现天空各个不同方向上都存在一种不变的相当于3。5K的黑体辐射背景(即微波背景辐射)。他们因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。后来,1989年发射的COBE(宇宙背景探测者)卫星则最终测定出在10-4精度内宇宙背景辐射是各向同性的,且测得背景光子的温度为2。7K,于是从理论上预言的,在4×105年时留下的遗迹终于被实测充分证实了,这也成为大爆炸宇宙学的最强有力的证据。
大爆炸宇宙学模型发展至今,特别是关于轻元素丰度的解释和微波背景辐射的测量,说明大爆炸宇宙学模型正在走向成熟。但这并不能说明该理论无可挑剔。相反,大爆炸理论存在诸多包括视界问题、平坦性问题(现已被暴涨理论所解释)、奇性问题、磁单极子问题、重子 不对称问题、暗物质问题和宇宙常数等困难,这些有待于进一步研究。相信对这些问题的不断解决,必将进一步完善大爆炸宇宙学模型。
参考文献
1 俞允强。大爆炸宇宙学。北京:高等教育出版,1995
2 S·温伯格。宇宙最初三分钟。北京:科学出版社,1981
3 冯麟保。宇宙学引论。北京:科学出版,1994

无穷的能量在奇点大爆炸后能量物质化形成的

大爆炸以后就有了

还真有这麽多人回答这个傻叉叉的问题

爆炸后形成的