
大爆炸理論代表宇宙學家``根據今天可見的生存片段,重建宇宙140億年的故事。
不同的人以不同的方式使用“大爆炸”一詞。通常,它說明了可觀察到的宇宙的弧線,因為它從最初的稠密狀態下變薄並冷卻。這種描述歸結為宇宙正在擴展的想法,這是一種類似於生物學中最優美的生存的廣泛原則,很少有人認為有爭議。
更具體地說,大爆炸還可以指可觀察到的宇宙本身的誕生 - 發生了變化的那一刻,開始了導致今天的事件。宇宙學家已經爭論了幾十年來關於一秒鐘的細節,而討論仍在繼續。 [從大爆炸到現在:我們宇宙的快照隨著時間的流逝這是給出的
經典的大爆炸理論
在大多數人類歷史上,天空的觀察者都認為它永恆而不變。埃德溫·哈勃(Edwin Hubble銀河系存在,他們的光線出現了 - 一個跡象表明他們是衝出地球。
當代比利時物理學家喬治·萊馬特(GeorgeLemaître)將哈勃和其他人的數據解釋為擴大宇宙的證據,這是愛因斯坦最近出版的現場方程式所允許的。一般相對論。萊瑪特(Lemaître)向後思考,推斷,今天的分離星系一定是在他所說的“原子原子”中一起開始的。
現代術語首次公開使用萊瑪特的想法,實際上來自批評家 - 英國天文學家弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)。 1949年3月28日,霍伊爾(Hoyle)在捍衛他對永恆宇宙的首選理論時創造了這句話,該理論創造了取消擴張稀釋的問題。霍伊爾說,“宇宙的所有物質都是在遙遠過去的一個特定時刻在一個大爆炸中創造的”,這是不合理的。在以後的採訪中,霍伊爾否認有意發明誹謗的名字,但是綽號堅持了一些人的沮喪。
普林斯頓的宇宙學家保羅·斯坦哈特(Paul Steinhardt)說:“大爆炸是一個非常糟糕的術語。” “大拉伸將捕捉正確的想法。”根據斯坦哈特的說法,爆炸的心理形象會引起各種混亂。它暗示著一個中心點,擴展的邊界,以及一個比較重的碎片更快地飛行的場景。他說,但是一個不斷擴展的宇宙看起來並非如此。沒有中心,沒有邊緣和星系,大小都以相同的方式分開(儘管更遙遠)星系移開在宇宙學上最新的黑暗能量影響下更快。
無論其名稱如何,大爆炸理論都因其無與倫比的解釋我們所看到的能力而廣泛接受。光與粒子的平衡質子和中子例如,在最初的3分鐘內,以預測當前氦氣和其他光原子的量的速率形成早期元素。
紐約大學的宇宙學家格倫尼斯·法拉爾(Glennys Farrar)說:“有一個小窗口,有可能形成核。” “之後,宇宙不斷擴大,他們找不到彼此,在[窗口]之前,它太熱了。”
在接下來的378,000年中,多雲的血漿填充了宇宙,直到進一步冷卻使電子和質子形成中性氫原子,並清除了霧。此過程中發出的光(此後一直延伸到微波爐)是最早的對象研究人員可以直接研究的光。被稱為宇宙微波背景(CMB)輻射,許多研究人員認為這是大爆炸的最有力證據。
爆炸性更新
但是,隨著宇宙學家將越來越遠地推回宇宙的第一時刻,故事就消失了。一般相對論的方程提出了無限的熱和密度的初始斑點 - 一種奇異性。除了沒有太多的物理意義之外,一個奇異的起源與光滑,平坦的CMB不符。斑點強大的溫度和密度的波動會產生具有不同特性的天空,但是CMB的溫度僅佔一定程度的一小部分。時空的曲率看起來也很平坦,這意味著大多數宇宙學家認為不可能的物質和曲率平衡的平衡。
艾倫·古特(Alan Guth)提出了一張新的照片,說明了1980年代的第一秒鐘,這表明宇宙最早的時刻比今天的時刻要快。在某個時候,這個過程停止了,踩剎車產生了一個密集而熱的(但不是無限)的雜物,這些粒子代替了奇異性。法拉爾說:“在我的腦海中,當宇宙變熱時,我認為這是大爆炸。”
所謂的通貨膨脹理論現在具有大量競爭模型。儘管沒有人對使宇宙如此迅速地擴展的原因了解太多,但該理論因其解釋看似不可能的無特徵CMB的能力而越來越受歡迎:通貨膨脹保留了次要波動(發展成為當今的星系群),同時使主要的星系群變為扁平。斯坦哈特說:“這是一個非常甜蜜的故事。” “這是我們告訴我們的孩子的人。”
超越通貨膨脹
最近的研究對通貨膨脹理論的宇宙敘事引入了兩種皺紋。斯坦哈特(Steinhardt)和其他人的工作表明,某些地區(例如我們可觀察到的宇宙)的通貨膨脹將停止,但在其他地區繼續進行,正如Steinhardt所說的那樣,在其他地區繼續產生一系列單獨的領土。許多物理學家發現這是“多元宇宙“圖片令人討厭,因為它做出了無限數量的無法測試的預測。
在實驗方面,宇宙學家期望通貨膨脹應該在CMB中產生跨星系重力波,就像它產生了輕微的溫度和密度變化一樣。當前的實驗應該足夠敏感以找到它們,但是原始的時空漣漪尚未出現(儘管2014年的一個錯誤警報)。
許多研究人員正在等待更精確可以殺死或驗證的CMB測量,許多仍然存在的通貨膨脹模型。但是,其他物理學家根本看不到宇宙的平滑度是一個問題 - 它從制服開始,不需要解釋。
儘管實驗者努力爭取新的精確度,但一些理論家已經從通貨膨脹中轉過身來尋求其他方式來壓制宇宙平坦。例如,斯坦哈德(Steinhardt)正在開發“大反彈”模型,該模型將開始時鐘進一步推向了較早的收縮期,從而使時空平滑並為爆炸性擴張奠定了基礎。他希望不久之後,除了缺乏原始引力波之類的問題之外,新的簽名還將使宇宙學家講述一個新的創作故事。 “還有其他可觀察的功能嗎?”斯坦哈特說:“幾年後再次問我,我希望得到答案。”
額外的資源:
- 費米拉布(Fermilab)的唐·林肯(Don Lincoln)解釋正是大爆炸理論的作用,也沒有說。
- 了解為什麼有人認為這很奇怪宇宙有多平坦。
- PBS的時空解釋為什麼通貨膨脹證明是一個有吸引力的主意。