「產(chǎn)科小知識」宇宙是如何開始的？

宇宙是如何開始的？這是科學家和哲學家在歷史上一直在思考的問題，因為他們看著上面的星空。它是天文學和天文物理學的工作，以提供答案。但是，它并不容易解決。

第一個主要的答案來自1964年的天空。當科學家Arno Penzias和Robert Wilson發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)中的微波信號時，他們正在尋找從回聲氣球衛(wèi)星彈跳的信號。他們當時認為這只是不需要的噪聲，并試圖濾除信號。

然而，事實證明，他們檢測到的是來自宇宙開始后不久的時間。雖然他們當時并不知道它，但他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景（CMB）。CMB被一種名為“大爆炸”的理論所預測，這表明宇宙開始是太空中一個密集的熱點，并突然向外擴展。兩個人的發(fā)現(xiàn)是這個原始事件的第一個證據(jù)。

大爆炸

宇宙誕生的原因是什么？根據(jù)物理學，宇宙從奇點中誕生-物理學家用這個術語來描述無視物理定律的空間區(qū)域。他們對奇點知之甚少，但已知這些區(qū)域存宇宙 科普在于黑洞的核心。它是一個區(qū)域，所有被黑洞吞咽的物質(zhì)都被擠壓成一個微小的點，無限巨大，但也非常小。想象一下，把地球塞入**定位的大小。奇點會更小。

然而，這個宇宙并不是說宇宙開始是一個黑洞。這樣的假設會提出一個問題，即存在某種東西g在大爆炸之前，這是非常具有推測性的。根據(jù)定義，在開始之前不存在任何東西，但事實創(chuàng)造的問題多于答案。例如，如果在大爆炸之前沒有任何存在的話，是什么原因首先創(chuàng)造了奇點？它's a"gotcha"天文物理學家仍在努力理解問題。

然而，一旦奇點被創(chuàng)造出來（不管它發(fā)生了），物理學家對接下來發(fā)生的事情有一個好主意。宇宙處于炎熱密集的狀態(tài)，并開始通過一個稱為通貨膨脹的過程擴大。它從非常小而非常密集的狀態(tài)變?yōu)榉浅Ｑ谉岬臓顟B(tài)。然后，它隨著它的擴大而冷卻。這個過程現(xiàn)在被稱為“大爆炸”，這個術語最早是由弗雷德·霍伊爾爵士在1950年英國廣播公司（BBC）廣播期間創(chuàng)造的。

雖然這個術語意味著某種爆炸，但確實沒有爆發(fā)或爆炸。這真的產(chǎn)科小知識是空間和時間的快速擴張。想象一下它就像吹氣球：當有人吹空氣時，氣球的外部向外膨脹。

大爆炸后的時刻

早期的宇宙（在大爆炸開始后的幾秒鐘內(nèi)）并不受我們今天所知的物理定律的約束。因此，沒有人能夠非常準確地預測當時宇宙的樣子。然而，科學家們已經(jīng)能夠構建出宇宙如何演化的近似表示。

首先，嬰兒宇宙最初是如此炎熱和密集，即使是質(zhì)子和中子等基本粒子也不存在。相反，不同類型的物質(zhì)（稱為物質(zhì)和反物質(zhì)）碰撞在一起，產(chǎn)生純凈的能量。隨著宇宙在最初幾分鐘內(nèi)開始冷卻，質(zhì)子和中子開始形成。慢慢地，質(zhì)子、中子和電子聚集在一起形成氫和少量的helium、 在接下來的數(shù)十億年中，恒星，行星和宇宙形成了當前的宇宙。

大爆炸的證據(jù)

因此，回到彭齊亞斯，威爾遜和CMB。他們發(fā)現(xiàn)的（并獲得諾貝爾獎）通常被描述為“大爆炸”的“回聲”。它留下了自己的簽名，就像在峽谷聽到的回聲代表了原始聲音的“簽名”。不同之處在于，Big Bang's線索不是可聽到的回聲，而是整個空間的熱簽名。宇宙背景探測器（COBE）航天器和威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）專門研究了這一特征。他們的數(shù)據(jù)為宇宙出生事件提供了最清晰的證據(jù)。

大爆炸理論的替代品

雖然大爆炸理論是解釋宇宙起源并得到所有觀測證據(jù)支持的最廣泛接受的模型，但還有其他模型使用相同的證據(jù)來講述略微不同的故事。

一些理論家認為，大爆炸理論是基于一個錯誤的前提-宇宙建立在不斷擴大的時空之上。他們提出了一個靜態(tài)宇宙，這是愛因斯坦廣義相對論最初預測的宇宙。愛因斯坦的理論后來才被修改，以適應宇宙似乎在擴張的方式。而且，擴張是故事的重要組成部分，特別是因為它涉及暗能量的存在。**，重新計算宇宙的質(zhì)量似乎支持大爆炸事件理論。

雖然我們對實際事件的理解仍然不完整，但CMB數(shù)據(jù)正在幫助塑造解釋宇宙誕生的理論。沒有大爆炸，就不可能存在恒星，宇宙，行星或生命。

快速事實

• 大爆炸是宇宙誕生事件的名稱。
• 大爆炸被認為是在大約138億年前的一個微小奇點的擴張開始時發(fā)生的。
• 大爆炸后不久的光可以被檢測為宇宙微波輻射（CMB）。它代表了大爆炸發(fā)生大約38萬年后新生宇宙點亮的時間。

來源

• “大爆炸”。NASA，NASA，www.nasa.gov/subject/6890/the big bang/。
• NASA，NASA，science.nasa.gov/astrophysics/focus-
• “宇宙的起源”。國家地理，國家地理，2017年4月24日，www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins of the universe/。

由Carolyn Collins Petersen更新和編輯。