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星系分布具有不对称性?宇宙来源于奇点?宇宙大爆炸的理论基础

近日,物理学家们有了重大的发现,他们认为天空中星系排列具有惊人的不对称性。但目前这一发现还未被证实,据说这一发现将揭示宇宙大爆炸期间未知的基本特征。那宇宙大爆炸是什么,可能很多人还不清楚,这次我们就从宇宙大爆炸讲起。

宇宙大爆炸?

宇宙大爆炸是现代宇宙学中最具有影响力的一种学说,它认为宇宙是由一个炙热的奇点发生大爆炸后膨胀形成的。1923年美国天文学家哈勃通过对星云的距离测量证实了河外星系的存在。在人们的思想中,宇宙的大小从银河系扩大成了总星系,后来又发现了普通的星系红移,如果红移是星系退行的多普勒效应产生的,那么现在的宇宙就在膨胀,因为宇宙在膨胀,所以过去一定比现在小,这是一个简单的自然逻辑推理,人人都有这样的判断。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论。

宇宙大爆炸的四大理论基础

美国天文学家哈勃等人发现,所有的星云都在互相远离,其中离我们越远的星系,离去的速度越快,他们发出的光谱波长也会因此发生改变,光谱会向着红段移动,这就是红移。而星系逃离的越快,也就离的越远,红移也会越严重。在这些飞奔而去的星系表明,宇宙确实是在大爆炸中产生的,这就是哈勃定律——它是支撑起宇宙大爆炸理论最简单也是最坚固的支柱。

在第二次世界大战中,人们开始研究原子弹,因此人们开始了解化学元素的演化,也给地球上的化学原子找到了共同的起源。于是人们开始把原子与宏大的宇宙相互关联,建立起了宇宙大爆炸理论的第二大支柱。

据推测,在宇宙的初期只有氢和氦元素,它们都以气态的形式存在。然后恒星产生了,这些恒星天体都处于一种热核反应中,并在最后经过超新星爆发,抛洒出大量的化学元素,恒星在宇宙中就是一个高温冶炼炉,很多复杂的元素都是在恒星燃烧的过程中产生的。有的化学元素被洒向了地球,所以地球上的元素是从宇宙中来的。因此地球上化学元素的丰富有力证明了宇宙曾发生过大爆炸。

天文学家发现,在遥远的宇宙边缘的星系一般年龄都比较年轻,刚刚诞生不久,而与我们较近的星系则年龄比较大,不仅如此星系在分布上是整体比较均匀的。这一发现也符合了宇宙大爆炸的学说,由此星系的演化和分布也成为了宇宙大爆炸理论的一大支柱

目前宇宙还处在大爆炸的过程中,空间还在飞快的向外扩张,所以光子在传播的过程中波长变短了,从而超出了光学波段的范畴,变成了我们看不到的微波,这些微波就是宇宙大爆炸残留下来的,寒冷的宇宙温度应该是0℃,但这些微波的能量确是3K,也就是3℃,且不管朝那个方向,宇宙空间的大致温度都是一样。在20世纪60年代,2位无线电工程师在无意中发现,他们发现天空中存在着微波辐射,且在任何地方都存在,这是从天空中的辐射。后来,经证实这是138亿年前宇宙大爆炸留下的余晖。这就是非常著名的“3K宇宙微波背景辐射”理论,是宇宙大爆炸的第四大支柱,也是最有力的支柱。

宇宙大爆炸的最新理论

近百年来,人们都认可了宇宙源于一次大爆炸而且目前还在不断膨胀,这已经成为了一个不容置疑的“真理”;德国海德堡大学的理论物理学家克里斯托弗·维特里克在arXiv上指出,他构建了一个完全不同的宇宙学框架,他认为宇宙并非在膨胀,并且所有的事物的质量一直在增加。这一理论可能对科学家们理解一些有争议的问题有帮助。

本次在纽约的哥伦比亚大学的天体物理学家的研究,他们首次报道了四面体及其镜像之间的不平衡。他们通过每4个星系构建出一个四面体,他们发现朝一个方向的四面体的数量超过了它们的镜像。这一发现违反了“宇宙对称性”学说,但物理学家们认为,它一定反应了一种未知的成分,也为我们的宇宙结构发展播下了未知的种子。

小结

回望宇宙大爆炸理论刚诞生的时候,一切都源于人们的猜想,但随着时间的推移和科学家们的不断探索,仅仅经过了50年,它就成为了一个广受认可的理论,甚至可以说是真理。今后的日子里,还会有许许多多的科学家在探索宇宙中前仆后继,为人类的发展与生存做出巨大贡献。

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