宇宙大爆炸理论是怎样产生的：造成宇宙大爆炸的原因是什么

如果你躺在露台上，盯着美丽的夜空，想知道这个美丽的宇宙是如何开始的，那么你就接着往下看吧。 亚里士多德所说的“第一个原因”是， 最早的解释是万能的上帝从虚无中创造出全部的宇宙的。当然，大多数人不相信这一点吧？

幸运的是，还有另一个故事，一个更科学，更有说服力的故事：大爆炸理论。

虽然宇宙学家和物理学家已经写了很多关于这个现象的书，但是用不到一千字来解释这个现象可能是一项艰巨的任务，所以我将通过回答一系列常见的问题来解决这个问题。

什么是大爆炸理论?

大爆炸理论是对宇宙起源的主要解释。无论这听起来多么荒谬，您将会发现，它之所以被广泛接受，是因为它最能符合我们观测到的数据。它受到了其他一些理论的质疑，但作为宇宙学中最被广泛接受的观点，它占据了上风。

比利时罗马天主教牧师乔治斯·勒梅特尔(Georges Lemaitre)在1924年首次提出了这一想法，当时天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)发现，星系之间正在相互远离，这意味着宇宙在不断膨胀，这与爱因斯坦关于宇宙是静止的看法相反。

图解：宇宙从一个点向外膨胀

回顾整个场景，乔治斯意识到，在某个特定的时间，宇宙比现在小得多，由于它随后的膨胀我门可以推测它在爆炸之前是一个点。大约是140亿年前，那时，宇宙中所有的质量都集中在这一点。

我们怎么知道大爆炸发生了?

首先要介绍一下CMBR（宇宙微波背景辐射）

宇宙微波背景辐射是一种几乎均匀的电磁波背景，可以在宇宙中看到。它来自大爆炸留下的余热，描绘了整个宇宙。它也是我们能看到的最古老的光。然而，我们的肉眼是看不见它们的，因为光已经传播了数十亿年，这拉长了它的波长，或者说将其从红外可见光“红移”到了微波波段。

图解：左：电磁波谱。 右：CMBR，一直存在于我们之上，但肉眼看不见。

它的发现是确定宇宙的形状或“几何形状”而进行的实验的一部分，由威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)测量，这是一种测量微波辐射的太空望远镜。

图解：WMAP在行动中，在空间的各个方向上测量微波，不受地球表面任何环境的干扰。

CMBR为我们提供了一幅早期宇宙大约是宇宙诞生后近10万年的图片。最初，由于过多的热量，宇宙处于等离子体状态，充满电离气体，散射光子，使其不透明。这种情况一直持续到它冷却下来，这使得电子聚集在一起形成基本元素。因此，这幅图由或多或少密集的“点”组成。

图解：由WMAP精心制作的CMBR。

CMBR告诉我们星系形成的方式和原因。

研究CMBR告诉我们宇宙大爆炸是什么

让我们通过问几个问题来研究CMBR:

那些斑点是什么?

这些红点是由于重力聚集的微小块状物质，因此代表着较低的能量，因为它们也吸收了光线，从而吸收了一些能量。另一方面，蓝点是相对密度较小的部分，代表更高的能量，因为它们质量太小，所以光能通过它们。

图解：微小的斑点表明CMBR图谱的小规模温度微小变化。

它们代表了最微小的温度变化。温度的变化直接导致了恒星和星系的形成，从而产生了生命。

考虑到这一点，这些块状物质是如何从无到有形成的呢?

量子涨落!量子力学在微观的尺度上决定了基本粒子的动力学，并告诉我们，与普遍的看法相反，真空并非“空的”，而是以一种被称为量子涨落的形式存在着一定量势能。

这些是虚拟的粒子 - 反粒子对，就像一对肥皂泡，从无到有形成，然后彼此湮灭，变成虚无。

等等，什么？

是的，无论听起来多么奇怪，他在数学上是可能的，并得到海森堡的不确定性原则的支持。

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此外，为什么图谱如此同质?

更奇怪的是，这幅图谱在大尺度上都具有同质性。换句话说，考虑到图谱所包含的巨大区域，这些块状物质是如何如此迅速地将它们的温度分布到所有其他块状物质中？甚至是分布到宇宙角落里的块状物质。甚至比光速还快吗?

宇宙的同质性曾困扰了宇宙学家一段时间，直到艾伦·古斯提出宇宙在突然出现后迅速膨胀，比光速还快。他把这种扩张称为“暴涨”。

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暴涨

高速膨胀发生在10^-36秒后，并在10^-32秒结束。膨胀了10^30倍。暴涨扩张空间的速度比光速还快!

图解：该图显示了暴涨及其持续时间引起的扩张的规模。

这段时间足够让这些块状物经历散发热量的过程，达到一个均匀的温度，就像你办公桌上的一杯咖啡。膨胀模型认为，在建立了均匀温度后，微小区域被拉伸到更大的区域，也就是我们现在所观察到的区域。

因此，宇宙能够保持它的均匀性，并给我们CMBR描绘的图像。相变提供了某种排斥力，这种排斥力超越了重力对于物体的引力而分离了它们，无论它们的质量如何。

但是没有什么能比光速更快，对吧?

这里有个漏洞;没有什么比光速在太空中传播得更快的了。该定律不考虑空间本身，因为空间也会膨胀，从而在不违反狭义相对论的情况下将两个物体分开。

造成膨胀的原因尚不清楚，所提出的理论范围超出了本文的讨论范围。尽管如此，一个流行的理论是宇宙经历了一个相变，将其随机性转化为有序性，在这个过程中释放了大量的能量，就像冰箱通过向周围环境释放热量来让水结冰一样。

这是通过对空间做功和指数膨胀来利用这种能量。因此，爆炸本身就是暴涨。

著名的宇宙学家斯蒂芬·霍金和劳伦斯·克劳斯一直主张这种观点，即小气泡随机地出现和消失，然后通过膨胀到我们周围无法理解的宇宙中。

把这些点连起来，整个现象可以用这个例子来概括:

图解：根据大爆炸理论总结宇宙诞生和演化的图解。

就像一个恼人但又充满好奇心的5岁小孩，你可以直接跳到开头问，为什么有东西而不是什么都没有?事实上……

什么是虚无?

这个问题，无论听起来多么形而上学，都是一个科学问题。然而，这个问题太复杂了，目前还无法回答。量子涨落允许粒子随机地进入和离开虚无，但只有在真空的前提下。

但是，这个真空是从哪里来的呢?(这是最后一个，我保证)

虽然思考什么是虚无让我们感到困惑，但至少就目前，这个令人困惑的问题的答案是……我们根本就不知道。我们能说的是，显然，有一些东西并不是虚无的，因为正如劳伦斯·克劳斯所说，“虚无简单来说就是……不稳定的”。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. sciabc- LIYAN潔

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