北京時(shí)間6月19日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，“大爆炸”一詞對(duì)不同的人有不同的含義，最普遍的含義是，它描述了可觀測(cè)宇宙從致密、熾熱的原始狀態(tài)變得稀薄、不斷冷卻的過(guò)程，根據(jù)這一描述，宇宙正在不斷擴(kuò)張，而這一理論就像生物學(xué)界的“適者生存”學(xué)說(shuō)一樣，很少有人質(zhì)疑。
大爆炸理論還代表著宇宙學(xué)家根據(jù)如今觀察到的蛛絲馬跡、還原宇宙140億年歷史的最佳嘗試，說(shuō)得更具體些，大爆炸還可以指可觀測(cè)宇宙的誕生，即事物開(kāi)始變化、最終導(dǎo)致如今的一系列事件發(fā)生的那一瞬間。
關(guān)于那短短的一瞬間里究竟發(fā)生了什么，宇宙學(xué)家已經(jīng)爭(zhēng)論了數(shù)十年，且至今仍未有定論。
經(jīng)典大爆炸理論
在人類(lèi)歷史的大部分時(shí)間里，觀星者們都認(rèn)為宇宙是永恒、亙古不變的，而埃德溫·哈勃在上世紀(jì)20年代進(jìn)行的觀測(cè)引起了軒然大波：他的觀測(cè)顯示，銀河系之外不僅存在其它星系，且這些星系的光線(xiàn)呈拉伸狀，這一跡象說(shuō)明它們正在遠(yuǎn)離地球。
當(dāng)代比利時(shí)物理學(xué)家喬治·勒梅特將哈勃等人的觀測(cè)數(shù)據(jù)解讀為宇宙正在擴(kuò)張的證據(jù)，而就在這不久之前，愛(ài)因斯坦剛剛發(fā)布了廣義相對(duì)論的場(chǎng)方程，也提出了宇宙擴(kuò)張的可能性，勒梅特向前倒推，認(rèn)為各個(gè)星系如今雖彼此分離，但最開(kāi)始必定都聚集在他所謂的“原始原子”中。
勒梅特的理論就是現(xiàn)在所說(shuō)的“宇宙大爆炸”，而“大爆炸”一詞的首次公開(kāi)使用，其實(shí)出自該理論的批評(píng)者、英國(guó)天文學(xué)家弗雷德·霍伊爾。
1949年3月28日，霍伊爾在為自己支持的理論辯論時(shí)，首次創(chuàng)造了這個(gè)詞。他認(rèn)為宇宙是永恒的，會(huì)不斷創(chuàng)造出新物質(zhì)、以彌補(bǔ)宇宙擴(kuò)張?jiān)斐傻奈镔|(zhì)稀釋?zhuān)粢翣柗Q(chēng)“宇宙中的全部物質(zhì)均誕生于遙遠(yuǎn)過(guò)去某個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)發(fā)生的一場(chǎng)大爆炸”的說(shuō)法并不合理。
“大爆炸這個(gè)詞很差勁！”
普林斯頓大學(xué)宇宙學(xué)家保羅·施泰因哈特指出，用“大伸展“可能更為貼切。施泰因哈特認(rèn)為，“爆炸”這一意象容易導(dǎo)致混淆，它暗示著存在一個(gè)中心點(diǎn)、不斷向外擴(kuò)張的邊緣、以及小碎片在前、大石塊在后的飛散景象，但宇宙擴(kuò)張與這些描述大相徑庭，并不存在所謂的中心點(diǎn)和邊緣，并且大小星系散開(kāi)的速度并無(wú)區(qū)別（盡管在暗能量的影響下，遠(yuǎn)處星系的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)更快一些）。
不管名字起得是否貼切，大爆炸理論能夠很好地解釋我們的觀測(cè)結(jié)果，這一點(diǎn)暫無(wú)其它理論能夠比擬，因此被人們廣泛接受，例如，在宇宙剛剛誕生的三分鐘之內(nèi)，光與質(zhì)子和中子等粒子之間達(dá)到的平衡使早期元素形成的速率，剛好與現(xiàn)在宇宙中氦和其它輕原子的數(shù)量相符。
當(dāng)時(shí)有一段短暫的窗口期，讓原子核得以形成，在此之后，宇宙就一直在擴(kuò)張，這些元素就無(wú)法相遇了；而在此之前，環(huán)境又過(guò)于熾熱。
在接下來(lái)的37.8萬(wàn)年中，宇宙中充滿(mǎn)了云霧狀的等離子體，直到宇宙進(jìn)一步冷卻之后，電子和質(zhì)子才形成了中性的氫原子，這團(tuán)“霧”才散去。這一過(guò)程中還釋放出了光線(xiàn)，光線(xiàn)的波長(zhǎng)又進(jìn)一步延長(zhǎng)、變成微波，這是研究人員能夠直接研究的、已知的最早對(duì)象，它們被稱(chēng)作“宇宙微波背景輻射”，被許多研究人員視為宇宙大爆炸理論的最有力證據(jù)。
爆炸性的更新
但隨著宇宙學(xué)家不斷追根溯源、進(jìn)一步考察宇宙的早期歷史，故事的真相也逐漸浮出水面，廣義相對(duì)論方程指出，宇宙初始時(shí)是一個(gè)溫度無(wú)限高、密度無(wú)限大的小點(diǎn)，即所謂的奇點(diǎn)，但這一理論不僅在物理學(xué)上說(shuō)不通，也與光滑、平坦的宇宙微波背景不符。
奇點(diǎn)的超高溫和高密度的波動(dòng)會(huì)使宇宙各處性質(zhì)各異，但宇宙微波背景的變化幅度非常小，時(shí)空曲率看上去也非常平坦，說(shuō)明物質(zhì)與曲率在初始時(shí)達(dá)到了近乎完美的平衡狀態(tài)，這在大多數(shù)宇宙學(xué)家看來(lái)都十分不可思議。
上世紀(jì)80年代，美國(guó)宇宙學(xué)家阿蘭·古斯對(duì)宇宙剛剛誕生時(shí)發(fā)生的事件提出了一套新構(gòu)想，認(rèn)為在剛開(kāi)始的一瞬間，宇宙的膨脹速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出如今的膨脹速度，而在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，這個(gè)過(guò)程停止了，產(chǎn)生了大量致密而熾熱的粒子，取代了原先的奇點(diǎn)?！霸谖铱磥?lái)，宇宙變熱的時(shí)候就是所謂的宇宙大爆炸?！?/p>
該理論名叫膨脹理論，如今有眾多理論模型在與之競(jìng)爭(zhēng)，雖然沒(méi)人知道宇宙為何擴(kuò)張得如此迅速，但由于該理論能夠很好地解釋光滑平坦的宇宙微波背景（膨脹保留了較小的波動(dòng)，抹平了較大的波動(dòng)），其支持者越來(lái)越多。
其它理論
而近期的研究使膨脹理論產(chǎn)生了一些波瀾。研究顯示，宇宙中部分區(qū)域（如我們的可觀測(cè)宇宙）的膨脹可能會(huì)停止，而其它區(qū)域的膨脹則可能持續(xù)下去，這就將宇宙割裂成了一系列相互獨(dú)立的區(qū)塊，各自擁有“一套能夠想象得到的宇宙性質(zhì)”。許多物理學(xué)家并不喜歡這種“多重宇宙”的構(gòu)想，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)種無(wú)法測(cè)驗(yàn)真?zhèn)蔚耐茰y(cè)。
宇宙學(xué)家認(rèn)為，就像引起輕微的溫度和密度變化一樣，宇宙膨脹會(huì)在宇宙微波背景中產(chǎn)生貫穿星系的引力波，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)該已經(jīng)足夠敏感、能夠監(jiān)測(cè)到這一現(xiàn)象，但直至目前，我們?nèi)晕从^察到這種原始的時(shí)空漣漪。
許多研究人員還在等待更加精確的宇宙微波背景測(cè)量技術(shù)，對(duì)目前的多種膨脹模型進(jìn)行證實(shí)或證偽，但其他物理學(xué)家并不認(rèn)為宇宙的“光滑”存在任何問(wèn)題，也許宇宙剛開(kāi)始時(shí)就是四處均等一致的，無(wú)需更多解釋。
雖然實(shí)驗(yàn)學(xué)家還在努力提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)的精確度，但一些理論學(xué)家已經(jīng)放棄了膨脹理論，試圖尋找其它能解釋宇宙為何如此“平坦”的理論，例如正在研究“大跳躍”模型，該模型認(rèn)為，宇宙的起始點(diǎn)比原先認(rèn)為的還要早，宇宙曾經(jīng)歷過(guò)一段時(shí)期的收縮，使時(shí)空變得平滑，為后來(lái)發(fā)生的爆炸性擴(kuò)張做好準(zhǔn)備。宇宙學(xué)家希望能發(fā)現(xiàn)一些新跡象，并借此提出新理論。
宇宙中還能找到其它可觀測(cè)的特征嗎？過(guò)幾年再來(lái)問(wèn)宇宙學(xué)家這個(gè)問(wèn)題，希望到時(shí)已經(jīng)有了答案。
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