宇宙大爆炸真实发生过吗?

一,宇宙大爆炸真实发生过吗?

“宇宙大爆炸”在今天似乎已经成为常识了,就如同当年“地球中心说”与“太阳中心说”先后成为常识一样,没有多少人敢去挑战它。尽管“宇宙大爆炸”至今依然被冠名为“假说”,但大多数的科学家都认为“宇宙大爆炸”是真实存在过的。

(由“宇宙大爆炸”理论而产生的“宇宙时间轴”)

一个非常有意思的现象。

探讨“宇宙大爆炸”,我们需要先看一看它是怎么被提出的。

许多科学爱好者都知道,“宇宙大爆炸”理论发端于著名的天文学家埃德温·哈勃Edwin Hubble。没错,那台飘浮在地球上空轨道上著名的哈勃天文望远镜就是以他的名字命名的。尽管普通人知道哈勃望远镜更多些,但在科学界,埃德温·哈勃是一个怎么也绕不过去的名字,他提出的“哈勃定律”为“宇宙大爆炸”理论奠定了基础。“哈勃定律”认为宇宙正在加速扩张

一个相当有意思的现象在于:哈勃并不是第一个提出这个观点的人,在他发表论文的两年之前,比利时天文学家和天主教神父乔治·勒马特GeorgesLemaître在理论上提出宇宙正在扩张,并且预言宇宙起源于一次“大爆炸”, 勒马特称之为“ 原始原子的假设”。哈勃注意到了勒马特的文章,他通过观察和计算,对神父的理论加以证明。

(天主教神父乔治·勒马特GeorgesLemaître)

所以,人们也将“哈勃定律”称为“哈勃-勒马特定律”,而所谓的“哈勃常数”也是勒马特神父最先提出来的。

既然宇宙源自于一个“奇点”,“奇点”本身没有时空的概念,到底是谁触发它发生爆炸的呢?难道是——上帝之手?神父一定是这样认为的。

“宇宙大爆炸”理论的发展过程。

天文爱好者都知道光是有光谱的,光本身就是波,紫外光的波长短,可见光的波长在中间,红外光的波长要比可见光长。哈勃通过望远镜观察到天空中的星星,发现它们的光谱都有点偏红外。

红外光与“大爆炸”有什么关系?这里有一个非常著名的“火车汽笛实验”:在地球上,一列鸣着汽笛高速行驶的火车,当它接近铁路边的观察者时,人们听到的汽笛声是短促的,而当它从观察者身边驶离时,它的汽笛声听起来则显得悠长一些。

推理:红外光比紫外光的波长更长,从地球观察到星星显示更多的红外特征,就证明星星们正在远离地球——宇宙正在膨胀。

(星球运动与光谱)

既然宇宙一直在膨胀,星球们最开始就应该一起,挤成一团、成为一个点 —— 一个小到不能再小、甚至比原子还要小许多的“奇点”。浩瀚宇宙,包括我们的太阳、地球、我们在地球上的房子、你和我,都是从这个看不见的小点爆炸而来的。

这与《圣经》里写的观点不谋而合:世界是有个起点的。

(《圣经》创世记)

尽管“宇宙大爆炸”援引了爱因斯坦广义相对论的原理,也披着科学的外衣,但对于科学界来说,自然是需要抵抗一番。

这其中就包括爱因斯坦本人。

埃德温·哈勃为了说服爱因斯坦,把他邀请到了自己上班的威尔逊天文台,让他看遥远星球的“红移现象”。爱因斯坦找不出证据来反驳,只好删掉了自己“爱因斯坦场方程”中的“宇宙常数”。这等于为哈勃的“宇宙大爆炸”提供了背书,间接承认了大爆炸是有可能存在的。

(爱因斯坦)

为“宇宙大爆炸”理论添上一把火的,还有两个美国人。1964年,美国贝尔电话公司的两个年轻工程师彭齐亚斯Penzias和威尔逊Wilson在调试天线时监测出有噪声,后来通过对噪声的研究证明这是“来自宇宙空间的微波背景辐射”,表明在星际空间中不是绝对零度,它的温度是2.7开尔文。有科学家证明这是“大爆炸的余辉”,因为它与此前“大爆炸理论”推测出的温度是近似的。彭齐亚斯和威尔逊因宇宙背景辐射的发现证明了“宇宙大爆炸”,得到了诺贝尔物理学奖。

(宇宙微波背景辐射)

“宇宙大爆炸”是假说。

在过去的几十年里,“宇宙大爆炸理论”被勒马特和哈勃等著名的天文学家提出、又被许多著名的科学家承认和背书,慢慢由不被认可转变成不可动摇的理论,极少有科学家敢于向它发起挑战。

然而值得注意的是:“宇宙大爆炸”至今在科学上依然是关于宇宙起源的其中一个假说。

著名的科学家霍金曾经因为他的黑洞理论,成为“宇宙大爆炸”的坚定支持者。但霍金晚年却对自己的黑洞理论表示出怀疑,他认为黑洞在宇宙间有可能不存在,因为在黑洞形成之前,那个致密的天体就因为“霍金辐射”而丢失大部分的质量,达不到跨入黑洞的门槛。同样,另一名美国理论物理学家劳拉·梅尔西尼·霍顿通过数学计算得出结论,也证明了黑洞无法形成。

(黑洞的想象图)

要知道,黑洞就是一个“奇点”,如果单一星体的黑洞被证明不能存在,那么“宇宙大爆炸”前的那个塞进去无数星体的“奇点”更有可能不存在。

被曲解的“大爆炸”。

真正的科学常常是晦涩难懂的,就像我们今天难以理解《论语》中的文字一样,天体物理学家们笔下的方程式对于公众来说无异于天书一般,最后的结果自然是:科学家们说的是一套,公众理解的是另一套东西。鸡同鸭讲。

我今天在写这篇科普文章的过程中,也深切体会到,要想准确表达科学的意思相当不容易。其中就包括:

一、“奇点”真的是宇宙的起源吗?公众觉得“宇宙大爆炸”就是整个宇宙的爆炸,是宇宙的起源,但“宇宙大爆炸”理论中并没有这样的表述,也就是说,它有可能只是“一部分宇宙”发生的事件;

(超新星爆炸的余辉)

二、宇宙的概念是什么?它是指整个宇宙,还是我们能看到的宇宙?这一点很重要,因为我们能看到的宇宙是“可视宇宙”,它有可能只是整个宇宙中极其微小的一部分,绝不是全部;

三、“哈勃定律”是否为真理?有人说“哈勃定律”中描述宇宙扩张的速度远大于光速,这违背了狭义相对论,有人解释这是因为“哈勃定律”所描述的速度是“空间扩张的速度”,而不是“在空间中的速度”,所以它并没有违背狭义相对论关于“光是最快的速度”;

四、“宇宙学红移”不是“多普勒红移”,“宇宙红移”基于广义相对论,而后者基于狭义相对论。这个就不多说了,因为我也没整明白。

回到题目,“大爆炸”真的发生过吗?

我的答案是:未必。

对于宇宙本身来说,无论是从空间的角度还是时间的角度,人类对于宇宙的探索都才刚刚开始。我们所利用到的工具原始而落后,我们能看到的时空也极其狭小。地球上的人类根据有限的数学和物理工具在有限的时间内观测宇宙,然后对宇宙下结论,这些结论都必然是基于有限认知的基础之上。

我们还有许多东西并没有发现,更谈不上了解。我们不知道宇宙间是否有暗物质、暗能量;我们不知道“红移”和“微波背景辐射”是否因别的因素引起;我们从地球上仰望星空,目之所及仅仅有几十亿光年的距离,不知道更远的地方有什么;人类的脚步至今还没有超过38万公里的月球,它只是地球的一颗卫星。

(通过对钟摆一瞬间运动的观察,你能否判断它是做圆周运动还是往复运动?)

所以,“宇宙大爆炸”的理论如果哪一天被推翻,请你不要觉得奇怪,因为它本身就是个假说。随着人类科学的进步,我们之前所有的定律都有可能被重新改写,就像“地球中心说”、“太阳中心说”被先后推翻、“宇称守恒”被李政道杨振宁推翻一样。

唯一想捍卫“宇宙大爆炸”理论的,可能只有教堂里的那些神父、教士和虔诚的信徒们,因为这是科学与宗教最接近的一个共识。

本文比较长,感谢您认真读到最后。谢谢!欢迎您提出自己的观点,大家一起来讨论。

二,宇宙大爆炸真实发生过吗知乎

宇宙是无尽的!宇宙里是包容,如果没有宽广的容量,不能称为无尽。

如果要爆炸?哪么是毀灭的爆炸?早在亿年或亿亿年应该炸了,并且宇宙炸完,现在应该呈现一片寂。如果是一片寂?就不应该还存在宇宙。更不可能还有无数的星球在转动。没有星球,我们应该寄存在什么境界呢?梦吗?

三,宇宙大爆炸真实发生过吗图片

在埃德温.哈勃发现宇宙膨胀之前,人们更倾向于宇宙是永恒的这一观点


1922年美国天文学家埃德温.哈勃利用威尔逊山望远镜发现了远处的星系正在远离我们,由此得出了宇宙膨胀这一事实,哈勃在得到星系退行速度后初步估计宇宙中的所有物质在100到200亿年前都位于一点,而这一点便是宇宙的起源。

现如今普朗克卫星测定的哈勃常数要比哈勃当年精确的多,宇宙大爆炸的时间也被定格在138.2亿年前,星系光谱的红移最早打破了静止宇宙论,在宇宙空间整体膨胀速度的情况下,很容易就能计算出宇宙是从何时才开始膨胀的,这也是宇宙大爆炸最简单的解释。

宇宙大爆炸理论是目前最合理的理论,除了星系红移这个证据之外,宇宙微波背景辐射的发现也有力支持了大爆炸理论。

宇宙起源于一次大爆炸,奇点在膨胀之初的一个普朗克时间内达到了普朗克温度,也就是我们宇宙的最高温度,通俗的数值是1.4亿亿亿亿摄氏度,如此高的温度随着宇宙空间的飞速膨胀而慢慢降低。

20世纪60年代,美国的彭齐亚斯和威尔逊在调试天线时意外接受到了微波背景辐射,早期的电视机在没有信号时呈现的雪花状也有微波背景辐射的原因,但最重要的是微波背景辐射证明了宇宙大爆炸到现在为止温度的下降,它从普朗克温度下降到了如今的3k的微波。

我们的宇宙目前仍然在不断的膨胀中,如果真的有外星人的话,它们迟早也会发现宇宙起源于一次大爆炸

四,宇宙大爆炸真的发生过吗

宇宙大爆炸是一种推测和假设,这种推测和假设经过一个世纪的争论已经渐渐变成科学界的共识,成为现代宇宙学的基础理论,大爆炸宇宙论也成为一个标准宇宙模型。

谁也没有办法去138亿年前宇宙大爆炸那一刻看看,它到底爆炸了没有爆炸。但人类文明的发展,总有那么一些人,不安分每天的一日三餐,再喝点小酒,搂着媳妇睡大觉的日子,他们总想弄清楚自己从哪儿来,到哪里去,祖宗的祖宗是谁,后代的后代会怎么样。

这就是从古到今的智慧者们,现在通俗的叫法就是哲学家或者科学家。这个宇宙大爆炸理论就是他们在不断的穷究中得到的。

人类对宇宙的认识是渐进式的,最早人们以为地球就是宇宙,这个地球也不是一个球,而是由天地组成,天圆地方,组成了宇宙万物。

后来发现了天外有天,地球只是一个球。不过天是围着地球转的,日月星辰都是如此,日出日落,这很符合人们的直观印象。

再后来出了个哥白尼,他硬要说地球围着太阳转,这就触怒了宗教裁判所,因为地心说是支撑宗教千年的理论,世间万物都是围绕着这个中心的。地球最大,其余日月星辰都很小,虽然它们是神的化身,主宰着地球万物,但一切都是以地球为中心的。

这里面当然有宗教的禁锢,也有人类观测手段的局限,才导致这样一个认识。

后来又出了伽利略和牛顿、达尔文,它们就完全推翻了上帝控制一切的神话,宇宙和生物都是在大自然规律下生发和运行。从此宗教的精神统治就日渐式微。

但那个时代认为宇宙是永恒的,是静态而无限的。一直到了爱因斯坦时代,在他的引力场方程总结中,发现公式Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv将推导出宇宙是一个从未停止变化的动态宇宙,而那个时候的宇宙模型是统治了几百年的静态宇宙模型。

那时宇宙大爆炸理论已经开始酝酿而生,但宇宙起源于一个奇点、无中生有的说法似乎与圣经中宇宙有一个起点的说法不谋而合,而那个时代正是科学界对宗教最反感的时代,因此对这种宇宙起源说嗤之以鼻,被当成宗教的垃圾一起抛弃。

因此就连睿智的爱因斯坦也不敢奢望这个宇宙动态观,为了使自己的公式平衡,只能在公式里无可奈何的加上了一个宇宙常数,成为∧gμv+Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv,其中常数“∧”为宇宙常数,这样使自己的理论适应静态宇宙的观点。

是埃德温·哈勃撬动了静态宇宙观的根基,推动了大爆炸宇宙论的辉煌登台,这根杠杆就是宇宙膨胀。

他在观测中发现了星系红移现象,而且这种现象在全天球普遍存在。所有的星系都正在远离我们而去,而且离开的速度越近越慢,越远越快,成正比例均匀提升,各项同性(四面八方的观测都是一样的)。

由此,哈勃建立了哈勃定律,根据哈勃定律观测计算出来的哈伯常数能够得出宇宙膨胀的速率。由此确定里宇宙正在高速不断膨胀这个事实。爱因斯坦验证了哈勃红移现象后,高兴的修正了自己的公式,拿掉了那个宇宙常数。

根据宇宙膨胀的速率,可以反推出宇宙在遥远的过去,是从一个很小的点膨胀开来,这个点只能是个奇点,这个奇点无限小,无限曲率,无限密度,无限温度。

因为根据引力场方程,只能有这么一个超时空的点,才能够容纳一个宇宙,任何一个皮球或者一个地球都无法容纳整个宇宙。黑洞的发现进一步证明了奇点的存在。

经过宇宙红移速度和星系观测等综合演算,经过几十年的修正,得出宇宙大爆炸发生于138.2亿年前的推论。

大爆炸宇宙模型渐渐确立起来,现代宇宙天文学也建立起来了,哈勃成为这个学科的奠基人和鼻祖。现在遨游在太空的哈勃望远镜就是以他的名字命名,哈勃望远镜海量的天文发现依然在延续着埃德温·哈勃的生命。

1个世纪以来,大爆炸宇宙论模型越来越成熟,各种观测发现成为这个模型有力的证据支撑。

比如引力波、宇宙大爆炸的残留余温(宇宙微波背景幅射)、黑洞、宇宙元素丰度、星系演化过程、大型强子对撞机模拟大爆炸百分之一秒的状态等等,这些都符合大爆炸宇宙标准模型的描述,而且迄今为止没有一例反证,所以大爆炸宇宙模型越来越完美。

因此,虽然宇宙大爆炸那一刻人类无法前往观看,目前依然还是一个假设和推测,但却是人类目前对宇宙解释最完美和符合观测实际的理论,不管是科学界还是宗教、民科等群体,没有一个理论能够与之相提并论,甚至连边也挨不上。

所以,不由得你信不信,它就在那里。如果谁有本事,就拿出点真格的,通过无可辩驳的论证和观测反证,推翻它,时空通讯就服你,就从此跟在你的屁股后面摇旗呐喊。

否则,无事生非,就是扯蛋,只能嗤之以鼻。

就是这样,欢迎讨论。

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五,宇宙大爆炸是否真实

在上个世纪初以前,人们一直都认为宇宙是永恒存在的,没有开始也没有结束。甚至是伟大如爱因斯坦也是这样认为的,即使是他利用广义相对论推导出来的宇宙方程显示,宇宙不是在膨胀就是在收缩,他依然不相信这个结果,他在自己的方程式左边加上了一个宇宙常数来平衡动态的宇宙。

图:爱因斯坦也有出错的时候

在19世纪初,就有科学家已经从一些简单的事实推导出了静态宇宙模型是不可能存在的,这就是奥伯斯佯谬,也称为黑夜佯谬。

德国天文学家奥伯斯在1823年提出,如果这个宇宙是静态的,永恒存在的。那么,由于宇宙中无数的恒星在发光发热,在无尽的岁月里,所有的物质都会被加热到发出炙热的光。光线会充满整个宇宙,导致夜晚和白天一样明亮。

图:奥伯斯佯谬

在20世纪初,有科学家就发现了大部分系外星系都在远离我们而去,哈勃通过进一步的观测发现,离我们越远的星系远离我们的速度就越快,并满足下面这个公式:

v是由红移现象测得的星系远离速率,H0 是哈勃常数,D是星系与观察者之间的距离。这就是哈勃–勒梅特定律。它的出现直接敲响了静态宇宙模型的丧钟,宇宙大爆炸模型也从此诞生。爱因斯坦很快意识到自己的错误,并称添加宇宙常数的行为是他犯过的最大错误。



随着对哈勃常数的测量越来越精确,科学家们在90年代末发现,宇宙没有如同想象中的那样,在引力作用下膨胀减速,而是还在加速膨胀。这可能意味着宇宙的末日是“大撕裂”或者是“热寂”。


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