[2006。3。30]天文生物探索部（天文组）大爆炸理论的是与非（整理加收藏） 欢迎懂行的大人进

千哀

大爆炸理论（Big Bang）是[U]宇宙物理学[/U]关于[U]宇宙[/U]起源的理论。根据大爆炸理论，宇宙是在大约140亿年前由一个[U]密度[/U]极大且[U]温度[/U]极高的状态演变而来的。本理论产生于观测到的[U]哈勃定律[/U]下[U]星系[/U]远离的[U]速度[/U]，同时根据[U]广义相对论[/U]的[U]弗里德曼模型[/U]，宇宙[U]空间[/U]可能膨胀。[U]延伸[/U]（数学上同[U]插值[/U]相反）到过去，这些观测结果显示宇宙是从一个起始状态膨胀而来。在这个起始状态中，宇宙的[U]物质[/U]和[U]能量[/U]的温度和密度极高。至于在此之前发生了什么，广义相对论认为有一个[U]引力奇点[/U]，但物理学家对此意见并不统一。

科学家假象的爆炸瞬间：

大爆炸一词在狭义上是指宇宙形成最初一段时间所经历的剧烈变化，这段时间通过计算大概在距今137亿（1.37 × 1010）年前；但在广义上指当今流行的揭示宇宙起源和膨胀的理论。这一理论的直接推论是我们今天所处的宇宙同昨天或者明天的宇宙不同。根据这一理论，[U]乔治·盖莫夫[/U]在[U]1948年[/U]预测了[U]宇宙微波背景辐射[/U]的存在。[U]1960年代[/U]，这一辐射被探测到，有力地支持了大爆炸理论，从而否定了另一个比较流行的[U]稳恒态宇宙理论[/U]。


大爆炸模型：


该模型能统一地说明以下几个观测事实：

　　a）理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。

　　b）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。

　　c）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。

　　d）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。

发展历史

大爆炸理论是通过实验观测和理论推导发展的，在实验观测方面，[U]1910年代[/U]，[U]维斯特·斯里弗尔[/U]（Vesto Slipher）和[U]卡尔·韦海姆·怀兹[/U]（Carl Wilhelm Wirtz）证实了大多数[U]旋涡星云[/U]正在退离[U]地球[/U]，不过他们并没有因此联想到这对宇宙学意味着什么，也不认为发现的[U]星云[/U]其实是[U]银河系[/U]外的其他[U]星系[/U]。同时在理论上，[U]爱因斯坦[/U]的[U]广义相对论[/U]成功建立并推出没有稳定态宇宙。通过[U]度量张量[/U]描述的宇宙不是膨胀就是收缩，爱因斯坦认为他自己解错了，并加入了一个[U]宇宙学常数[/U]来进行改正。第一个不使用宇宙学常数，而真正认真将广义相对论运用到宇宙学中的是[U]亚历山大·弗里德曼[/U]，他的方程所描述的宇宙称为Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker宇宙，时间是[U]1922年[/U]。[U]1927年[/U]，[U]比利时[/U][U]天主教[/U]牧师[U]勒梅特[/U]独立推导出Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker方程，并在螺旋星云后退现象的基础上提出了宇宙是从一个“初级原子”“爆炸”而来的—这就是后来所谓的大爆炸。

[U]1929年[/U]，[U]爱德文·哈勃[/U]为勒梅特的理论提供了实验条件。哈勃证明这些旋涡星云其实是星系，并通过观测[U]仙王座δ[/U]的星体测算出了他们之间的距离。他发现，星系远离地球的速度同它们与地球之间的距离刚好成正比，这就是所谓[U]哈勃定律[/U]。根据宇宙学的原理，当观测足够大的空间时，没有特殊方向和特殊点，因此哈勃定律说明宇宙在膨胀。这一观点存在两种互相对立的可能性：一种是由勒梅特提出，盖莫夫支持和完善的大爆炸理论；另一种则是[U]霍伊尔[/U]的稳恒态宇宙模型。在稳恒态宇宙模型里，新物质在星系远离留下的空间中不断产生，从而宇宙基本不变化。其实这个理论的提出是出于讽刺勒梅特的大爆炸理论的，最开始是在[U]1949年[/U]通过BBC广播节目形式传播的，论文《物质的特性》（The Nature of Things）发表于[U]1950年[/U]。

之后的许多年，这两种理论并立，但观测事实开始支持一个演变子热密状态的宇宙。[U]1965年[/U][U]宇宙微波背景辐射[/U]的发现使人们认为大爆炸理论是宇宙起源和演变最好的理论。[U]1970年[/U]以前，很多宇宙学家认为宇宙可能在膨胀以前先收缩，这样可以避免从弗里德曼模型推出一个无限致密的“荒谬”的[U]奇点[/U]。比较有代表性的是Richard Tolman的[U]脉动宇宙模型[/U]（oscillating universe）。[U]1960年代[/U]末，[U]史蒂芬·霍金[/U]等人证明这个假设行不通，因为奇异点是爱因斯坦引力理论的直接和重要推论。之后大多数宇宙物理学家开始接受广义相对论所描述的宇宙在时间上是有限的。但是，由于对于[U]量子引力[/U]规律缺乏认识，现在还不能断定这个奇异点到底是真正集合意义上的无限小点，还是物理收缩过程可以无限进行下去，从而间接达到宇宙在时间上无限。
现在宇宙物理学的几乎所有研究都与宇宙大爆炸理论有关，或者是它的延伸，或者是进一步解释，例如大爆炸理论下星系如何产生，大爆炸时发生的物理过程，以及用大爆炸理论解释新观测结果等。90年代后期和二十一世纪初，由于望远镜技术的发展和人造探测器收集到大量数据，大爆炸理论又有了新的巨大突破。大爆炸时期宇宙的情况和数据可以计算得更加精确，并产生了很多意想不到的结果，比如宇宙的膨胀在加速。

理论
大爆炸理论测算出宇宙的年龄是137±2亿年，这一计算是通过对[U]Ia型超新星[/U]的观测，对[U]宇宙背景辐射[/U]强度的测量，以及对星系[U]相关函数[/U]的测量得出的。这三个独立测算所得到的结果一致，从而被认为是所谓更详细描述宇宙中星系性质的[U]Lambda-CDM model[/U]的有力证据。早期的宇宙充满了同源同性的物质，其[U]温度[/U][U]压强[/U][U]能量[/U]都极高。随着膨胀和冷却，宇宙物质经历了[U]相变[/U]，这种相变与[U]蒸气[/U]冷却时的[U]凝结[/U]过程和水的[U]凝固[/U]过程相似，不同之处在于前者发生在更基本的[U]粒子[/U]层面上。

[U]普朗克时期[/U]之后大约10 − 35秒，相转变引起宇宙产生指数级增长，称为[U]暴胀[/U]。之后暴胀停止，此时宇宙的物质形式是[U]夸克-胶子等离子体[/U]（同时也具有其他粒子，例如可能含有最近实验发现的夸克-胶子液体），这些物质的运动都符合[U]相对论[/U]。宇宙继续在空间上膨胀，温度继续下降。在某一温度下，一种至今未知的所谓[U]重子相变[/U]的相变产生，[U]夸克[/U]和[U]胶子[/U]组成[U]重子[/U]，就是[U]质子[/U]和[U]中子[/U]，同时还在[U]物质[/U]和[U]反物质[/U]之间产生了[U]不对称性[/U]，这种不对称性已经被实验证实。随着温度进一步降低，更多无对称的相变发生，形成了现在的[U]基本粒子[/U]和[U]基本相互作用[/U]。之后，一些质子和中子结合，组成[U]氘[/U]和[U]氦[/U]的[U]原子核[/U]，这个过程叫做[U]大爆炸核合成[/U]。随着宇宙的冷却，物质不再依照相对论理论运动，而[U]静止质量[/U]的能量密度以[U]引力[/U]形式存在，并超过[U]辐射[/U]形式的能量密度。在大约30万年之后，电子和原子核结合成为原子（主要是[U]氢原子[/U]），而物质通过[U]脱耦[/U]发出辐射并在宇宙空间中相对自由的传播，这就是今天的宇宙微波背景辐射。

随着时间的前进，在几乎是均匀分布的物质空间中，密度稍微大一点儿的区域通过引力作用吸引附近的物质，从而变得密度更大，并形成今天的气体云、[U]恒星[/U]、星系和其他天文学观测到的结构。具体过程决定于宇宙物质的形式和数量，其中形式可能有三种：[U]冷暗物质[/U]、[U]热暗物质[/U]和[U]重子物质[/U]。

证据

一般来说，大爆炸宇宙学理论有三个观测基础：
1.    星系红移为基础的哈勃膨胀；
2.    宇宙微波背景的细致测量；
3.    轻物质丰度
4.    另外，观测到的[U]宇宙大尺度结构[/U]的[U]相关函数[/U]符合标准大爆炸理论。

[U]知识附录：[/U]

哈勃定理：[U]河外星系[/U]的[U]视向退行速度[/U]与[U]距离[/U]成正比，即距离越远，[U]视向速度[/U]越大。这个速度——距离关系在1929年由美国天文学家[U]哈勃[/U]发现，称为哈勃定律或哈勃效应。在[U]宇宙学[/U]研究中，哈勃定律成为宇宙膨胀理论的基础。但哈勃定律中的速度和距离均是间接观测得到的量。速度——距离关系和速度——视星等关系，是建立在观测[U]红移[/U]——[U]视星等[/U]关系及一些理论假设前提上的。哈勃定律原来由对正常星系观测而得，现已应用到[U]类星体[/U]或其他[U]特殊星系[/U]上。哈勃定律通常被用来推算遥远星系的距离。

宇宙微波背景辐射：
宇宙微波背景辐射（又称3K背景辐射）是一种充满整个[U]宇宙[/U]的[U]电磁辐射[/U]。特征和[U]绝对温标[/U]2.725K的[U]黑体辐射[/U]相同。[U]频率[/U]属于[U]微波[/U]范围。


美国天文学家证实宇宙大爆炸“等离子汤”理论



宇宙大爆炸之后一微秒，新诞生的宇宙只有数公里直径大小，所有的物质以一种特殊的状态存在。构成物质的基本粒子-夸克和电子在这个浓稠的极高温度的等离子汤中自由漂浮。随着宇宙的扩大并冷却，夸克结合在一起形成质子和中子这些现在广泛存在的粒子。

　　以上是科学家对宇宙诞生之初的假设。为了验证这个假设，世界各地的粒子加速器小组争相重建这种原始的被称为“夸克-胶子等离子体”的原始浓汤。

　　2000年，日内瓦CERN的物理学家们声称通过铅离子的碰撞看到了这种等离子体存在的迹象。但并没有说服每个人，并且在研究人员对试验结果进行探究之前试验被关闭。

　　现在美国纽约Brookhaven国家试验室相对论重离子碰撞器（Relativistic Heavy Ion Collider，RHIC）的研究人员通过金离子碰撞试验证实了这个悬而未决的科学假设。

　　喷射淬灭（）

　　这里的科学家们通过将金离子加速到假设制造夸克-胶子等离子体所学能量的10倍以上，让金离子相互碰撞。在2001年的最近一次试验当中，RHIC的四个探测器（STAR、PHENIX、BRAHMS以及PHOBOS ）均观测到了称之为“喷射淬灭”特有想象。

　　通常，两个离子相撞会弹射出两个向相反方向运动的粒子，正如撞球的效果一样。但在这项金离子碰撞试验中，探测器有时候只能监测到一个粒子。这与自由夸克汤的假设相吻合。如果碰撞发生在等离子场的边缘区域，其中一个粒子会被打散，另外一个粒子被等离子区所吞没。

　　但理论学家需要证实丢失的喷射（jet）与金原子核的高能量相关而不是其他新物质。为了证实这个想法，研究人员再次进行试验，而试验中采用金离子与较小的氘离子碰撞。虽然金离子的能量与此前试验中的能量相同，但由于氘离子的能量偏小，总能量不足以形成夸克-胶子等离子体。

　　新物理学

　　试验结果分析表明，从所有的探测器中均没有发现喷射抑制现象。这说明“喷射淬灭”的原因是夸克-胶子等离子体而不是金离子本身的原因。由此，研究小组自信的人为他们的金-金离子碰撞试验第一次产生了夸克-胶子等离子体。这种情况下很难想象金-金离子碰撞仅仅是极高温度下普通物质的气态形式。这被研究者称之为属于新物理学。

　　研究人员还希望通过更多的试验来验证自己的结论。他们还计划实施较低能量的碰撞试验，并希望通过这样的试验记录普通物质向夸克-胶子等离子体转化的过程。

　　图片说明：原始汤-在高温高压下物质破裂成夸克和电子。物理学家们认为宇宙大爆炸之初物质就处于这种状态。



疑点和反对意见
宇宙大爆炸理论在其发展的过程中产生了一些疑点和问题，其中有些随着观测和理论的不断完善得到了解决，而成为了历史，但也有一些问题至今没有圆满解决，诸如[U]银晕尖点问题[/U]（Cuspy halo problem）、[U]冷暗物质[/U]的[U]矮星系问题[/U]（dwarf galaxy problem）等。有些人认为这些问题并不是大爆炸理论的致命问题，通过大爆炸理论的进一步发展可以得到解决。

大爆炸理论的主要疑点和问题有:

1.   [U]视野问题[/U]（horizon problem）；
2.   [U]均匀度问题[/U]（flatness problem）；
3.   [U]磁单极问题[/U]（Magnetic monopoles）；
4.   [U]重子不对称[/U]（Baryon asymmetry）；
5.   [U]球状星云[/U]的年龄（Globular cluster age）；
6.   [U]暗物质[/U]；
7.   [U]暗能量[/U]。

哈勃发回新照片 宇宙大爆炸理论遭质疑

“哈勃”太空望远镜本次拍摄到了一些宇宙深处的星体，这些星体大概形成于宇宙诞生后的5 亿年内（约130 亿年前）。然而，这些星体的数量却远远少于科学家们原来的估计。

    哈勃拍摄的这些照片可以说明以下二点：要么大爆炸发生后恒星物质的形成并没有科学家们原来设想的那么积极，这并不符合现阶段通行的理论；要么当时的物理环境与现在的截然不同。

    由安德鲁。邦克博士领导的英国科学家小组在对哈勃拍摄的照片研究后得出了上述令人吃惊的结论。目前，安德鲁- 邦克博士要求美国宇航局继续利用“哈勃”望远镜并对其进行升级来进行更深入的研究，以便于解开上述这些迷惑。

    根据许多科学家数十年来一贯支持的大爆炸理论，我们的宇宙大约诞生于140 亿年前。按照该理论的解释，宇宙形成于140 亿年前一个体积极小且密度极大的物质的爆炸，爆炸发生后喷发出物质微粒和能量，也正是从那时起才开始产生了时间和空间、质量和能量。在大爆炸发生前，既没有物质，也没有能量，当然也没有生命。

    近年来，大爆炸理论已经不止一次地遭受科学家们的种种怀疑。


以上论点搜集自维基百科，中国科普网，天文地理国家网等政府网址，图片来源太多，不标明了- -


我个人的观点宇宙大爆炸的观点可信~ ，当然希望大家一起讨论- - 因为我的了解毕竟太少。

surasak

-V-
先收下了
慢慢看

千哀

-v- 楼上的不厚道……我整理得那么辛苦……你居然这样对我……


5555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555

没天理了……

大肚肚

至于怀疑，最有力的怀疑其实就是找到能完全推翻这个理论的新理论- -
我还是相信是这个来源的，不过漏洞还需要填补。。

snoopy1992

　b）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。

就是这条理论让我认同了 宇宙大爆炸的观点
离我们越远的星系退行速度越高，而且两者之间存在线性关系v = H0 × d
（ v 是 星 系 退 行 速 度 ； d 是 与 观 测 者 距 离 ； 是 H0 哈 勃 常 数 ）
而且目前看来大部分的星系都在红移（但愿我没记错）

目前的天文界的看法认为背景辐射起源于热宇宙的早期，这是对大爆炸宇宙学的强有力支持。

不过我们是赶不上大爆炸的这天- -0

抱歉，我的回复有点没头没脑的- -0能看懂得就看- -0

千哀

个人认为大爆炸并不代表宇宙的幻灭~ 很可能只是一种黑洞的另一种形式~ 大爆炸知识名称罢了~

妹妹得很专业……然，某肚的解释对那个公式的解释就……

大肚肚

咱并没有解释，不是从科学是从哲学上来看这个问题的- -
宇宙的诞生从任何一个学术领域上都可以发表见解的吧- -

victornan520

好帖子，收走了，我厚道，LZ辛苦了。

千哀

大家来讨论比较重要- -

呵呵~……

benyao

强贴，不错，收获不少。

benyao

强贴，不错，收获不少。

Grey Wing

千J辛苦乐......
关于与大爆炸相悖的理论,以前看到过,因为觉得不如大爆炸可信米记住- -0
质疑素检验真理的试金石= =这些疑问会促进大爆炸理论的完善滴......

MKLFT

够专业，以我的水平不足以深入讨论什么……
虽然各种理论很多，但大爆炸是至今为止比较成功可信的理论，至少还没有可以颠覆它的高论，所以它的权威性我是信服的
至于它到底是不是真相，这留给科学家探索吧，呵呵……

桑骆冰

我不是学理科的不好乱说什么,不过还是努力看完了全部,千千大人辛苦了~~~

千哀

-V-冰能坚持看完就已经很强了XD

谢谢猫哈~ 没想到能加精：）

瞎捣蛋

红移的确是非常有利的证据
我对本文的最后一句话比较感兴趣

根据许多科学家数十年来一贯支持的大爆炸理论，我们的宇宙大约诞生于140 亿年前。按照该理论的解释，宇宙形成于140 亿年前一个体积极小且密度极大的物质的爆炸，爆炸发生后喷发出物质微粒和能量，也正是从那时起才开始产生了时间和空间、质量和能量。在大爆炸发生前，既没有物质，也没有能量，当然也没有生命。

从能量守恒（我们暂且认为是正确的）来看，大爆炸的这个点所具有的总能量和现在的宇宙的总能量（把质量也全部变成能量）是一样的，我一直在疑惑的是：
1、究竟是什么力量使这个点打破了能量的平衡而发生爆炸？
2、还是这个点本身就不是平衡的，而是一次坍缩之后一瞬间就发生的大爆炸？
3、如果如第2点所说，我们的宇宙是不是一直在坍缩——爆炸之间无休止的循环？
4、黑洞在这之间有什么作用，能不能作为大爆炸的微观模型，黑洞的能量是不是还不能达到爆炸所需的临界点，因而它只能慢慢把自身能量蒸发而消失？
5、如果如第4点所说，大爆炸应该有一个坍缩的临界点，那么是不是并不一定所有的物质和能量都必须坍缩进奇点？
6、如果一开始就是能量的爆炸，那么反物质都到哪里去了？是否会产生与我们的宇宙至少达到4维重叠的反物质宇宙？
以我的知识水平永远想不通很多问题，以上6点只是其中的一部分，其实引力所引发的疑惑也是很多，我就不一一道来了

wangchao

天文物理学白痴路过..
不过这个理论已经被无数宗教视为他们的神创造世界的证据了..
- -

南方狼狼

好大个炮仗！

嘣的一下，地球就出来了！

南方狼狼

好大个炮仗！

嘣的一下，地球就出来了！

千哀

捣蛋的几条我也一直挺听困惑的

6、如果一开始就是能量的爆炸，那么反物质都到哪里去了？是否会产生与我们的宇宙至少达到4维重叠的反物质宇宙？

这条尤其困惑~

呵呵天文世界的深远，也许远非我们能说透吧~