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[其他资源] “盘古开天地”和“宇宙大爆炸”

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发表于 2017-1-7 23:23:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
“盘古开天地”和“宇宙大爆炸”
几千年来,人类观察宇宙的手段,从肉眼发展到望远镜和人造卫星,视野从太阳系发展到银河系和河外星系,而对宇宙的认识则经历了蒙昧时期的神话。
■盘古开土地
很久,很久以前,天和地还没有分开,宇宙暗淡无光,寂静无声,混沌如鸡蛋。有个叫盘古的巨人,在这混沌之中,一直睡了十万八千年。
有一天,盘古忽然醒了。他见周围一片漆黑,就拎起大斧头,朝眼前的黑暗猛劈过去。只听“轰”的一声巨响,混沌一片的鸡蛋渐渐分开了。密度小而清彻的东西,缓缓上升,变成了明亮的天;密度大而浑浊的东西,慢慢下沉,变成了地。
天和地分开以后,盘古怕它们还会合在一起,就头顶着天,用脚使劲蹬着地。天每天升高一丈,地每天下沉一丈,盘古也也随着越长越高。这样,不知过了多少年,天和地渐渐成形,天就变得很高很高,地就变得很厚很厚,天地之间相隔九万里。在这个过程中,盘古也累得倒了下去。
盘古倒下了,他的身体发生了巨大的变化。他呼出的气息,变成了四季的风和飘动的云;他发出的声音,化作了“隆隆”的雷声。他的双眼变成了太阳和月亮;他的四肢变成了大地上的东、西、南、北四个方向;他的肌肤,变成了辽阔的大地;他的血液变成了奔流不息的江河;他的汗毛变成了茂盛的花草树木;他的汗水变成了滋润万物的雨露……
人类的老祖宗盘古,用他的身体创造了美丽的宇宙。
■宇宙大爆炸理论
“大爆炸宇宙论”认为,宇宙是由一个致密炽热的奇点于138亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1927年,比利时天文学家和宇宙学家勒梅特首次提出了宇宙大爆炸假说。1929年,美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。
宇宙大爆炸理论是现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,如同一次规模巨大的爆炸。该理论的创始人之一是伽莫夫。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论,认为宇宙由大约138亿年前发生的一次大爆炸形成。
约138.2亿年前,奇点从量子涨落背景出现,随后发生自发性破缺,即没能保住纯能量状态,开始暴涨,即爆炸。
大爆炸后10-43秒后,宇宙已经膨胀到了差不多一个橘子那么大,温度下降约1032度,此刻四种基本力中的引力分离出来,其他3种力(强力、弱力、电磁力)还混在一起。
10-35秒,宇宙的温度已经下降到约1027度。此刻引力已经完全分离,夸克、玻色子、轻子形成。此阶段宇宙已经冷却到强力可以分离出来,而弱力及电磁力仍然统一。
10-12秒,此刻宇宙的温度已经下降到约1015度,质子和中子及其反粒子形成,玻色子、中微子、电子、夸克以及胶子稳定下来。宇宙变得足够冷,弱力也已经分离出来,宇宙四种基本力形成:引力、电磁力、强力、弱力。
0.01秒,此刻宇宙约1000亿度,光子、电子、中微子为主,质子中子仅占10亿分之一,热平衡态,体系急剧膨胀,温度和密度不断下降。
大爆炸后1秒,温度已经下降到了约100亿度,中微子向外逃逸,正反物质开始湮灭。此刻宇宙迎来了第一次浩劫,大爆炸后能量转化为物质和反物质,如果两者的量完全相等,那么宇宙就只会剩下场,而不会有物质出现,但是由于宇宙大爆炸的那一刻诞生的宇称不守恒定律,物质比反物质稍微多出一点。平均10亿个物质粒子可以有一个没有被湮灭,构成我们现在可观测宇宙的物质总量,是当时宇宙形成物质粒子数量的10亿分之一。
10秒:温度已经下降到了约30亿度,这个时期被称为核时期,此刻氢、氦类稳定原子核(化学元素)形成。
约100秒后,宇宙温度已经足够低,粒子转变已经不可能发生了。科学家通过计算指出,重子密度仅占拓扑平宇宙所需物质的2%~5%,暗物质和暗能量占宇宙95%-98%。
大爆炸1万年后,宇宙的温度已经下降到约为10万度,这个时期被称为物质期。在宇宙早期历史中,光子主宰着各能量形式。随着宇宙膨胀,光的波长被拉长,相应光子能量也跟着减小。一万年后,由于光子的能量下降太多,物质密度终于超越了它,从那时起,宇宙开始为物质所主导。
大爆炸后30万年后,宇宙已经下降到约3000度,化学结合作用使中性原子形成(此前电子和质子还是孤立的),宇宙主要成分为氢,其次为氦,当时还没有其它元素。由于此刻宇宙已经足够大,物质分部并不均匀,大量的氢、氦在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块,这些气体云块在自身引力的作用下发生了核聚变反应,并释放出大量的光和热,也就是恒星。此刻量子真空在暴涨期达到全盛,之后便以暗能量的形式弥漫于全宇宙,且随着物质和辐射密度迅速减小,暗能量越来越明显,从而推动了宇宙加速膨胀。
几十亿年后,诞生的恒星在核聚变的作用下逐步生成各种元素,即氢聚变生成氦,氦聚变生成锂,……。这个聚变过程一直持续,恒星变得越来越热,由于大量释放的能量使得恒星膨胀,这就是——超巨星。这个过程一直进行到铁。但是由于铁聚变会吸收能量,所以恒星聚变到铁后能量很快会耗尽,即不再对外释放能量,从而使得膨胀的恒星无力对抗自身引力而发生塌缩,这个塌缩过程会接近光速,整个星体向中心坍缩,造成外部冷却而红色的层面变热。如果恒星足够大,这些层面就会发生剧烈的爆炸,也就是超新星。
超新星爆发会释放出可怕的伽马射线暴,这个可怕的杀手足以摧毁一条直线上几光年乃至几十光年内的一切生物,但是超新星爆发能使恒星生成的各种物质被投放至宇宙空间。
超新星爆发能使恒星生成的各种物质被投放至宇宙空间,这些物质碎片在太空中漂浮,在漫长的岁月中因为引力使得它们逐步聚拢在一起而形成新的天体;其中大量物质聚拢在一起可以形成新的恒星。聚拢物质相对较少的则形成了行星、和围绕行星运转的卫星、彗星等各种天体。
……
■对“盘古开天地”和“宇宙大爆炸”的思考
中国最早的人类为元谋人,距今约170万年。世界最早的人类南方古猿,距今200万年前。当然,古猿不可能思考宇宙的起源。中国文明史称为上下5000年(实际大约3600年),在人类文明的早期,也许人就在思考宇宙是怎么产生的。“盘古开天地”是一个开天辟地的神话,表达了古代中国人民对宇宙产生时的想象。这个神话很优美,简简单单几句话,把宇宙产生的过程讲得仔细而具体,趣味性和艺术性高度统一。
当然神话毕竟是神话,它不是科学,虽然我们中国人好像人人都喜欢这个神话,尤其喜欢里面神话里形象高大、顶天立地、气概豪迈的盘古。但喜欢和准确性是两回事。
“宇宙大爆炸”这个理论太复杂了,作为普通老百姓没有几个人能够理解。特别让人不能理解的是里面连人物都没有一个,没有人物的事件好枯燥。这个理论一点不优美,味如嚼蜡。
但是“宇宙大爆炸”理论是现代宇宙学中最有影响的学说,它是科学,当然科学不一定就正确,我们对世界的认识也有一个从初级到高级、从模糊到清晰的去伪存真、与时俱进的过程。
仔细研究“盘古开天地”的神话和“宇宙大爆炸”理论,发现一个共同点,宇宙都在膨胀,都有具体的数据支撑。也许有一天,随着科学技术的进步,有了更正确的理论来替代“宇宙大爆炸”学说,那“宇宙大爆炸”或许将成为新的神话。
作为普通人的我,感觉文明史大约只有5000年的人类要看一个140亿年历史的宇宙是怎么产生形成的,这恐怕很难做到科学。这就好比人类的裸眼能够看清楚100米远的目标,你非得让他用裸眼看100光年远的目标是什么,他就只有更多地靠发挥他的主观想象去推断,而得出结论。“盘古开天地”就是纯粹的想象,“宇宙大爆炸”有不少科学家的理论作支撑,还有不少现象加以印证。
总之,宇宙给我们的印象还是谜一样知之甚少,如果把宇宙的内容用数字100来表示,人类知道的大约1%。请原谅我用了一个有点大胆的百分比。
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