宇宙来自大爆炸

宇宙来自大爆炸

如果宇宙在长时间内一直在膨胀的话，那么宇宙的物质密度就一直在渐渐变低。根据估算，现在的星系密度约是宇宙平均密度的10⁵倍;如果往前追溯到宇宙尺度是今天的百分之一的时候，即体积缩小到今天的宇宙密度将达到今天的10⁶倍，它超过了星系的密度。那时星系挤在一起，没有单独的星系和天体存在，就是说无所谓宇宙的结构了。所以，天体、星系和宇宙的层次结构是膨胀演化的产物。那时的宇宙内部没有结团成为天体，物质微粒形成均匀的灼热流体，处于热平衡态，有一个均匀的宇宙温度，当然要比现在的温度(2.7K)高。因为随着绝热膨胀，宇宙温度是下降的;越往前返推，即越早期的宇宙，其密度越大温度也越高。当温度高到T＞10³ K时，生物无法生存而消失;当T＞10¹⁰ K，原子核瓦解成为质子、中子。所以，生物、原子和原子核也是演化而来的。当T＞10¹⁵ K，一直到T＜10²⁸ K期间，核子瓦解成夸克，同时有许多种粒子交混在一起不可区分;电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用已没有什么区别而统一，所以此时期叫大统一时代。这时的物理现象不多，比较贫乏，故又称为大沙漠。达到10²⁸ K的高温时，宇宙半径约只有10^－24厘米，物质密度(已无实物，只有场物质)高达10⁸⁸吨/厘米³。这么多物质集中在这么小的体积内，高密度、高温度、高压力，又不可区分，真是混沌一体，好似古代所说的“鸡蛋”了。再往回压缩一直至成为奇怪的点，密度趋于无穷大，称为奇点。这样看来，当今宇宙是从一个奇点爆炸出来的。古代传说居住在“鸡蛋”中的盘古氏开天辟地似乎不错。

其实，作为物理学说而不是神话，宇宙来自大爆炸的理论，最早是由俄国科学家弗里德曼(A．Friedmann)于1922年提出来过。1950年前后，伽莫夫(G．Gamv)又提出“热大爆炸理论”。多年来，许多科学家为论证和发展这一理论做了大量的研究工作，到20世纪70年代才被普遍承认。现在的大爆炸理论被誉为“标准宇宙学模型”，并获得实验的强有力支持。关于宇宙起源已不再是古代神话般的猜测和思想家的畅想，而是实实在在的科学论断了。你只要承认熟知的物理学规律和实验结果，你就会承认这一结论。最能说服人的是3个实验结果:

(1)由星系光谱测定得知，宇宙确实在膨胀，这是哈勃的实验定律，也是大爆炸理论的直接依据。

(2)大爆炸理论预言，宇宙早期最初3分钟，所有中子除去少部分衰变外，都要与质子结合成为氦核，可使原始的氦质量占宇宙总质量的四分之一左右。根据天文学实际观测，得知恒星和星系的原始氦丰度果然与预言的一致。

(3)大爆炸理论预言，宇宙早期随着原子的形成，原来与核子、电子混在一起的光子被分离出来，形成光辐射，作为早期宇宙的历史遗迹保持至今，均匀地充满整个宇宙，成为背景辐射。其等效温度按伽莫夫粗略估计约5K左右，其峰值波长处于微波波段，故又称为微波背景辐射。1964年美国科学家彭齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)在用微波天线观测人造卫星时，意外接收到无法消除的背景讯号，并定出等效温度为(3．5±1)K。当他们发表此结果时，同时发表了几位宇宙学家对此的分析文章，确认这就是所预言的背景辐射。于是，他们的发现荣获1978年度诺贝尔物理学奖。1990年发射的COBE(宇宙背景探测者)卫星，进行了更精细的探测，给出准确结果，确认背景辐射温度为(2．726±0．017)K，相当于零下270．3℃。理论上预言的大爆炸后4×10⁵年时留下的遗迹，终于被实验充分地证实了。使得大爆炸宇宙学获得普遍的承认。