勒梅特将这个状况称作“世界蛋”或“原始原子”,但这些词从未流行开来。

文章作者:管理一号 | 2019-11-23
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      千年以来,人类一向着迷于寻找世界是如何起源的答案,并提出了许许多多的观点。到了上个世纪二十年代,年轻的科学家、天主教神父勒梅特在研讨了爱因斯坦的引力理论后得出结论:世界正在膨胀。而膨胀的世界标明它始于一个更小、更火热的初始状况,勒梅特将这个状况称作“世界蛋”或“原始原子”,但这些词从未流行开来。

  1949年,天文学家霍伊尔做客BBC的时候,提出了“大爆炸”一词,一下子招引了所有人的留意,而霍伊尔自己实则是大爆炸理论的反对者。实际上,大爆炸描述的是空间的胀大,并不是真正意义上的爆炸。

  那么爆破和空间膨胀有何区别呢?

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下面这张图显示了爆炸前后的情况:下面这张图显示了爆炸前后的情况:

  ○ 大爆破并不是一颗种子爆破到一个预先存在的空间中。我们常说的爆破是一种由种子内部产生了巨大的热量和压力而产生的成果,它会让一团滚烫的物质爆破到预先就存在的空间中。而世界大爆破不是这样的。

  首要,咱们需要一片空间,在空间中有一颗种子,这颗种子可所以一颗炸弹,也可所以一颗恒星,又或者是其他能够贮存能量的东西。空间是预先存在的,种子也是。然后某些事件的发生触发了种子的爆破,它的内部经历了某种形式的转化,比方化学反应或核反应,让能量被释放出来。

  这种反应会让种子内部产生巨大的热量和压力,与被紧缩的热量和压力有关的力会使种子的内部像一个滚烫的球那样向外胀大。能量从种子的内部以高速、高温的方式释放出来,跟着种子的内部向外胀大到预先存在的空间,压力和温度也随之逐步下降。

  爆破之所以发生,是因为在一个很小的区域内产生了巨大的热量和压力,种子内部的巨大压力和热量与种子外部的低压和温度之间存在不平衡,然后导致了向外的爆破。内部的事物以十分高的速度远离它们的初始位置。可是,它们离开起始点的速度不能大于光速,所以它们相互远离的速度是有限的。

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  现在, 我们再来看看空间膨胀的过程(如下图所描绘的):

○ 空间的膨胀可以用网格线之间距离的增长来描述。网格中的物体的大小保持不变,但它们之间的距离却随着空间的均匀膨胀而增大。在适当的条件下,这种类型的膨胀既可以发生在热的宇宙中,也可以发生在冷的宇宙中,而且速度非常快。
  ○ 空间的胀大能够用网格线之间间隔的增加来描绘。网格中的物体的大小坚持不变,但它们之间的间隔却跟着空间的均匀胀大而增大。在适当的条件下,这种类型的胀大既能够发生在热的世界中,也能够发生在冷的世界中,而且速度非常快。

  与左面的图片比较,咱们可以清晰地看到右图所示的空间扩大了。空间中的所有物体都是由更为强壮的力气结合在一起的,因而物体并不会跟着空间的增加而胀大,胀大的只有它们地点的空间。

  空间中的物体本质上并没有移动,也不存在什么能将它们推向任何其他地方的热量和压力。它们之间和周围的空间在不断扩大,使得它们之间的间隔比之前更大。这种增长是均匀的,或者说这是一种均匀胀大。比如在右侧的图中,猫和桌子之间的间隔增加了一倍,猫和椅子之间的间隔也是如此。当宇宙的大小翻倍时,就会出现这样的情况。

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  在牛顿的引力理论中,我们不会讨论这种空间本身的变化;但爱因斯坦的广义相对论是答应这种变化的。根据爱因斯坦的理论,空间不仅仅是一个为事物发生供给场所的存在,并且它本身便是一种事物——它能生长、收缩、变形、摆动、改变形状。

      与爆破不同的是,由于是空间在膨胀,而不是物体在移动,因而爱因斯坦的相对论对物体之间的间隔增长速度没有设任何约束。两个物体之间的间隔的增长速度可以高于光速——这与相对论并不相矛盾。

  另外非常重要的一点是,空间胀大的原因不一定与热或压力有关,这一点也与爆破不同。比如在第二幅图中,爆破会破坏或摧毁这些物体,而胀大可以让它们依然保持原样,只是离得越来越远。

  膨胀可以发生在一个十分热的世界中,如在前期世界的热大爆炸时期;也可以发生在一个十分寒冷的世界中。今天,咱们的世界现已变得十分冷,而咱们也知道,世界不仅在膨胀,并且还在加快膨胀——其暗地推手被称为“暗能量”。

  此外,传统的大爆炸理论并不能解说所有的天文学观测,比方视界问题和平整性问题。1981年,为了解说这些问题,物理学家古斯提出,宇宙在诞生不久后应该经历了一次极端快速的膨胀,这个时期被称为暴胀时期。

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