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古老宇宙的年轻激情

时间:2022-01-31 百科知识 版权反馈
【摘要】:如果我们遵从勒梅特的推理,那么宇宙的全部尺寸在遥远的过去都应该是非常微小的,而其密度和温度却非常高。人类通过观测积累的对宇宙内容和时空几何形状的了解显示,tU的数值约为138亿年。对于其中最古老的天体,如某些恒星和星团,天体物理学家们找到了约为120亿年左右的数值,非常接近tU。没有人提出任何其他的说明来解释这种一致性,这就构成了非常有说服力的、有利于大爆炸理论的论证!
古老宇宙的年轻激情_海滩上的爱因斯坦

如果我们遵从勒梅特的推理,那么宇宙的全部尺寸在遥远的过去都应该是非常微小的,而其密度和温度却非常高。以至于在某一个时期,宇宙的不同部分之间的距离曾几乎为零,而密度和温度则几乎曾为无限!正是这一极端的阶段被我们称为“大爆炸”,因为它给人以一个(完全错误的)印象,即整个宇宙因为一个点的“爆炸”而突然出现了……

我们越追溯到过去,原始宇宙的条件(非常高的密度和温度)引发的现象就会越发远离传统物理学所描述的现象。在过去的某一时刻,我们的物理定律变得无法描述正在发生的现象:特殊的条件引发了量子进程(processus quantiques),正如勒梅特预感的一样。我们今天知道如何给出原子和粒子层面的现象正确的量子描述,但在那个宇宙被强烈引力支配(超高浓度的结果)的时代就不行了:我们的物理定律并不适用于那样极端特殊的条件。这个过去非常遥远的时期被称为“普朗克时期”(ère de Planck),是以德国物理学家马克斯·普朗克(Max Planck)的名字命名的,他被认为是“量子力学之父”,而量子力学是继广义相对论之后,二十世纪的第二个科学革命。在1930年代,这是一个引起强烈震动的主题,大部分科学家都为之忙碌(包括爱因斯坦)而把宇宙学丢到了一边。

根据大爆炸模型,一段长为tU的时间将我们与普朗克时期分开。我们对这一时期了解甚少,但我们至少知道一切都是不同的:宇宙自这一时期起才开始以现在的形态存在,这就使得人们将这一时间tU看作“宇宙的年龄”。

大部分模型都预测tU应该与哈勃常数的倒数tH为同一数量级,即稍多于一百亿年。人类通过观测积累的对宇宙内容和时空几何形状的了解显示,tU的数值约为138亿年。但注意,这并不是说宇宙在138亿年前形成!的确,现在我们不知道普朗克时期发生了什么,它持续了多长时间,更不必说它之前发生了什么……

但是,通过一些完全不同的方法,我们可以测量宇宙中某些天体的年龄。对于其中最古老的天体,如某些恒星和星团,天体物理学家们找到了约为120亿年左右的数值,非常接近tU。这一结果极其重要,因为大爆炸理论至今仍是唯一能解释为什么我们对天体年龄的判定得出了当前的数值,而非别的更大或更小的数值。没有人提出任何其他的说明来解释这种一致性,这就构成了非常有说服力的、有利于大爆炸理论的论证!

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