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宇宙是怎样形成的


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关键字:宇宙是怎样形成的 2007-8-14

 
宇宙是怎样形成的

自从人类具有理性思维以后,冥冥星空便成了人类注目的神秘之地。人们常常要问:宇宙究竟是什么?宇宙有多大?宇宙是怎样诞生的?它经历了什么样的过程,才演化成今天所见到的这个样子?以后又将会怎样?……无限的宇宙,蕴藏着无数未解之谜。

我们的祖先曾经用许多美丽的神话来解释一些他们当时无法解释的自然现象。关于宇宙的起源,有这样一个传说:起初天地没有分开,活像一个大鸡蛋。在这个鸡蛋里睡着开天辟地的鼻祖 盘古。盘古在鸡蛋里睡了一万八千年,才不断长大了。有一次盘古伸腿,蛋壳碰痛了他的脚趾,他疼醒了,发现自己四周被围,十分生气,便找来神斧,对准一个薄弱处,奋力砍去,他又砍又撑,使尽全身力气,终于使蛋壳破裂。随着蛋壳崩裂的巨响,轻的东西向上飘,变成了天,重的东西向下沉,变成了地。位居天地之间的盘古一日九变,长高一丈。又过了一万八千年,天升到最高处,地降到最深处,盘古也长到了头,终于精疲力尽,像山崩一样倒塌下来,他的肢体化成了山岳,肌肉变成了良田,血液化为江河,筋脉变成了大陆,齿骨变成了矿物,皮毛变成了草木。

神话终究是神话。科学家们为了揭开宇宙形成之谜,进行了大量的研究,提出了种种假说。本世纪20年代,天文学家J.E.勒梅特首先提出“宇宙是由一个非常小的物体爆发而成”的看法,40年代,物理学家乔治·伽莫夫把这个爆炸叫做“大爆炸”,建立了“宇宙大爆炸”学说。

“大爆炸”理论认为我们的宇宙原是一个不大的、但密度极高、温度极高的火球。如果把现在生成的地球比喻为一只乒乓球,那么宇宙的圆球直径就好比足球场。大约在150亿年前,这个原始火球突然发生了惊天动地的大爆炸,把物质抛向四周,从此产生了宇宙。从那时起,宇宙开始膨胀,温度也随着空间的扩大而降低。当宇宙年龄为10-44秒时,温度高达1032℃,在这以后一刹那,即经过10-34秒后,宇宙突然“暴胀”,就像大气球突然被大人猛烈一吹那样,宇宙发生了巨大的爆炸,爆炸使宇宙在刹那间扩大了1029倍。大爆炸后0.01秒,宇宙温度下降为1011℃;0.1秒后,温度降到300亿度;在13.8秒后温度进一步降到30亿度;35分钟时,温度已降到3亿度。大爆炸后30万年,温度已下降到3000℃,宇宙开始变得透明了,在这期间也开始形成了化学元素。

150亿年来,宇宙在不断膨胀,温度在逐渐降低,与此同时,产生和繁衍了生物。

有人像按比例尺画地图那样,将这150亿年的宇宙进化历程浓缩在一年里,使我们得到了一个极为直观有趣的“宇宙日历”:

1月10日,大爆炸,宇宙脱颖而出;5月1日,浩瀚的银河系诞生;9月9日,太阳系问世;9月14日,地球形成;9月24日,地球上出现了原始生命;11月12日,绿色植物破土而出;12月26日,更高级的哺乳动物出现;12月31日0时22分30秒,原始人类站在地球上;23分46秒,北京猿人创造了火;23分59秒,中国历史衍续到春秋……宋代;24分,全球进入了迄今仍在继续的现代化社会。可见人类历史只是宇宙岁月中极其短暂的一瞬。

大爆炸宇宙论的创立,标志着人类用科学的思辨推开了通向宇宙的门扉,成为人类文明史上的重要里程碑。

1964年,彭齐亚斯和威尔逊用射电天文望远镜在太空中发现了“大爆炸的遗物” 3K微波背景辐射,证实了“大爆炸”理论的正确性,因此获得了1978年诺贝尔奖学金。

80年代,诺贝尔物理奖获得者丁肇中领导的研究小组在瑞士建造了名为“莱泼”的超级加速器来模拟宇宙爆炸。该加速器周长有27千米,它的庞大身躯将从邻近瑞士日内瓦的平原,一直延伸到法国紫罗山下,所有的电缆、机器都深埋在地下50~100米深处。研究小组将约10亿伏特电子输入粒子加速器后,去和同样高压的反电子对撞。这亿分之一秒的撞击,将激发出相当于太阳表面温度几百亿倍的高温,模拟天地初开时那一刹那:宇宙爆炸。

1989年11月,美国发射了“宇宙背景探测者号”(COBE)卫星(简称“科勃”),12月,“科勃”首次探查深空时,看到了一个完美的宇宙,既无形状亦无变异,大爆炸的余辉是浩瀚、均匀的背景,以仅高于绝对零度的温度向四方空间辐射。“科勃”证实宇宙始于一次猛烈的大爆炸而均匀扩张并冷却至现在的状态。美国科学家最近又观测到一距离地球150亿光年的云团,这是迄今为止所观测到的最大最遥远的物体,这些云团的产生和存在,是由于大爆炸造成的。美国宇航局的宇宙背景探测器(COBE)还发现了宇宙诞生中原始火球的残留物,该小组的最新结果表明,大爆炸宇宙学通过了最严峻的考验。

宇宙是怎样形成的

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