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宇宙大爆炸理论不够完整吗?答案你或许不会想到

好吧,我给你一个异想天开的回答:《生活大爆炸》显然还不够完整,因为它是一部电视剧,仍有更多剧集正在制作中。但我得指出,“大爆炸”不是一个理论。相反,它是一个短语,最初由天文学家弗雷德霍伊尔(Fred Hoyle)在1949年的BBC广播节目中使用,他反对宇宙膨胀理论,并用这个短语来嘲讽它。

爱因斯坦的广义相对论预言宇宙不是在膨胀就是在收缩,但从不静止。(爱因斯坦认为这个理论存在一个缺陷,并试图通过引入所谓的宇宙常数来对其进行修正。)

乔治斯·勒梅特尔(Georges Lemaitre)首先证明了膨胀也是可以被观测到的,接着埃德温·哈勃(Edwin Hubble)等人也向我们演示了这一点。

因此,广义相对论预测我们的宇宙正在膨胀(或者正在收缩,但这与观测结果相矛盾,所以我们还是采用了膨胀的说法)。这个理论完整吗?绝对不是。广义相对论是关于时空几何的理论,而不是关于客观物质的理论。物质仅仅是简单地被用所谓的应力-能量-动量张量来表示;而物质的性质是不确定的。

现代物理宇宙学将几种理论结合起来构造成了宇宙模型,这种模型有时被称为“一致性”或“λ- cdm”。除了广义相对论,科学家们也使用了粒子物理学的标准模型(它是由量子场论,以及描述已知场和粒子的特定假设所构建的)。该模型非常成功地描述了宇宙的详细特征,某些情况下,甚至在进行实际观测之前就对其进行了预测。

除了我提到的那些已知的物理学知识,该模型还依赖于一个巨大的未知:无碰撞冷暗物质(CDM),它的平均质量-能量密度大约是“正常”物质的6倍。CDM的性质是完全不确定的,我们只能搞清楚以下两点:1.它是冷的——所以相比于静止质量,它的热动能微不足道;2.它是无碰撞的——没有压力,与自身无相互作用,也没有与“正常”物质的相互作用。而除了这些以外,CDM究竟是什么,我们一无所知。

此外,该模型还包含了一个宇宙常数(用希腊字母λ表示),这是爱因斯坦理论所允许的,但这个常数实际代表的是什么,我们却不得而知。它仅仅是一个自然常数吗?或者是其他东西的替代物,比如一个未知的场,又或许是量子场的剩余真空能量?又或者它是别的什么吗?我们没能得出一个令人信服的答案。

一致性模型很好地解释了观测到的宇宙物质含量,包括各种原始同位素的比率。然而,它对于为什么物质和反物质之间存在不平衡,却仍不能给出一个令人信服的解释。同样,还有其他的奥秘,比如早期宇宙的极度平滑(同质性),诸如宇宙膨胀之类的假说就是从这里推导出来的。但这些假说提出的问题往往比它们能回答的要多,而且无论如何,这些假说都没有观测证据的支持。

最后,当我们观察极端早期宇宙(当时引力的量子效应不可被忽视)时,就会遇到一个基本的理论难题:我们缺乏引力的量子理论(事实上,一些作者甚至推测引力可能根本就不是量子化的)。

从可观测宇宙的最早已知时期,到其随后的大规模演化,大爆炸理论一直是主流的宇宙学模型。该模型描述了宇宙如何从一个高密度、高温的状态膨胀到现在的状态,并对一些广泛的现象给出了综合全面的解释提供了一个全面的解释,这些现象包括大量的轻元素、宇宙微波背景辐射(CMB)、大型结构和哈勃定律(星系距地球的距离越远,它们离开地球的速度就越快)。如果使用已知的物理定律将观测到的情况在时间上向后推算,那么我们可以预见,在到达高密度期之前,存在一个通常与大爆炸有关的奇点。而目前我们掌握的知识并不足以确定奇点是否是原始的。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. 糖糖- forbes

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翻译:天文志愿文章组-糖糖

审核:天文志愿文章组-

终审:天文志愿文章组-

排版:天文志愿文章组-零度星系

美观:天文志愿文章组-

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://www.forbes.com/sites/quora/2017/12/26/is-the-big-bang-theory-incomplete/#547339946592

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本文由天文志愿文章组-糖糖翻译自forbes的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

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