宇宙大爆炸“炸”出了所有物质?那原始材料从何而来?


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宇宙瞬息万变 , 当在抬头望向天空时 , 或许今天看到的星星 , 明晚便会不见踪影 , 而宇宙也并不是一开始便存在 。 人们在宇宙起源上的研究历经几个世纪 。

宇宙起源于一个奇点目前 , 最为主流的观点便是宇宙大爆炸理论 。 在138亿光年以前 , 也就是在宇宙形成之前 , 存在一个质量极大、温度极高、密度极大 , 但体积极小的奇点 。 我们将奇点作为宇宙的开始 。 人们可能会疑问 , 这个奇点又是从哪来的?

有一些科学家猜测 , 现存的宇宙是一个多元的宇宙 , 而我们生活的这个宇宙只是其中的一个小宇宙 。 宇宙一直在不停地膨胀 , 当宇宙中的星体质量过大时 , 其内部就坍缩成一个物理黑洞 , 此时它不会再继续膨胀 , 而是向内收缩 , 一直到收缩为一个奇点 。 这个奇点也就是我们现今宇宙的起源 。

当这个奇点收缩到一定程度时 , 它的体积就会承受不住如此高温高密度以及高质量的压力 , 从而产生所谓的“大爆炸” 。 而这里的“大爆炸”可以理解为是一个形容词 , 也就是奇点的膨胀 。
奇点在膨胀的瞬间 , 我们的时间、空间、物质也就随之产生了 。 在爆炸之初 , 这些所谓的物质只能以电子、光子、和中微子等基本粒子的形态存在 。 奇点爆炸后 , 宇宙又开始不断膨胀 , 此时温度和密度开始下降 。

当温度冷却下来后 , 这些粒子才开始合成为原子、原子核和分子 , 它们符合成气体 , 并逐渐聚集为星云 , 也就是各大星球的母体 。
这些膨胀四射的物质在经过冷却与空间中的例子合成为质子和中子 。 宇宙也开始出现雏形 。

大爆炸宇宙理论的研究历程关于这个奇点的认识 , 实际上还是源于科学家们的大爆炸宇宙理论 。 比利时天文学家和宇宙学家勒梅特 , 在1927年首次提出了宇宙大爆炸假说 。 1929年 , 埃德温·哈勃在观测星系红移观现象后提出“哈勃定律”(遥远星系的退行速度与它们和地球的距离成正比) 。
也就是说无论我们从什么方向看 , 远处的星系正在离我们越来越远 , 而近处的星系则离我们越来越近 。 这就说明了 , 我们的宇宙正在不断膨胀 , 这一发现给以大爆炸为中心的现代宇宙学奠定了根基 。

1946年 , 美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论 , 他认为我们的宇宙就是形成于大约140亿年前的一次大爆炸中 , 并且我们的宇宙还处于早期高温宇宙的残余辐射中 。
1964年 , 美国贝尔电话公司年轻的工程师-彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射 , 这一发现与伽莫夫的理论高度接近 , 并且为我们从宇宙大爆炸理论中去研究宇宙的问题提供了根据 。

2014年 , 美国物理学家观测到宇宙原初引力波 , 原初引力波由爱因斯坦在广义相对论中提出 。 它是宇宙在诞生之初的一种时空波动 , 相当于是大爆炸的“余晖” , 并且随着宇宙的演化而被削弱 。
2016年 , 美国与欧洲的天文台的科学家共同探测到一种引力波 , 这个引力波是由两个大约为30倍太阳质量的黑洞在13亿年前的合并中产生 , 这一发现又为宇宙大爆炸理论提供了新的证据 。

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