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宇宙起源混沌简介,宇宙起源混沌主要内容

发布时间:2024-02-08-02:48:00 来源:网络 区块链知识 起源   宇宙

宇宙起源混沌简介,宇宙起源混沌主要内容


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❶ 宇宙是如何创造的?最初的宇宙是什么样的?

宇宙的起源

本世纪有两个比较有影响的“宇宙模型”。一种是稳态理论,另一种是大爆炸理论。 20年代末,埃德温·哈勃发现了红移现象,表明宇宙正在膨胀。 20 世纪 60 年代中期,阿诺·彭齐亚斯 (Arno Penzias) 和罗伯特·威尔逊 (Robert Wilson) 发现了“宇宙微波背景辐射”。这两项发现有力地支持了宇宙大爆炸理论。大爆炸理论现已被广泛接受。

大爆炸理论认为,宇宙起源于一个无量纲点,即一个在时空上没有尺度但包含宇宙中所有物质的奇点。至少在12到150亿年前,宇宙和空间本身从此时开始爆炸。

宇宙是如何起源的?空间和时间的本质是什么?这是一个问题从2000多年前的古代哲学家到现代天文学家一直在努力解决这个问题。在哥白尼、赫歇尔、哈勃从太阳系、银河系、河外星系探索宇宙三部曲之后,宇宙学不再是深奥抽象的哲学思辨,而是建立在天文观测和物理实验的基础上。一门现代科学。

目前学术界颇具影响力的“大爆炸宇宙论”是比利时数学家勒梅特于1927年提出的,他认为原始宇宙中的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里。 ,在一场无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片,形成了今天的宇宙。 1948年,俄裔美国物理学家加莫夫等人详细概述了宇宙是如何从150亿年前一次大爆炸后的致密炽热奇点,经过一系列元素演化,最终形成恒星和星系的。图像 of 整个膨胀演化过程。但这个理论有许多令人困惑的方面。

宏观宇宙是相对无限延伸的。 “大爆炸宇宙学”的假说认为,宇宙一开始只是一个点,周围是一片空白,即宇宙的范围和质量尚不能由人类确定,也无法计算,被压缩到一个非常小的空间中。这只是一个猜想。而且,考虑到能量与质量的比例关系,一个小点无缘无故突然爆炸成浩瀚宇宙,能量从何而来?

人类确定了以地球绕太阳公转为计量时间的标准——年份。然而,宇宙中所有天体的运动速度不同。宇宙中,没有衡量时间的标准。例如地球上的东、西、北、南的概念在宇宙中没有任何意义。既然宇宙不存在年的概念,那么大爆炸宇宙学如何利用年的概念来计算宇宙的确切年龄呢?

1929年,美国天文学家哈勃提出星系红移与星系间距离成正比的哈勃定律,并推导出星系相互远离的宇宙膨胀理论。哈勃定律简单地说,星系距离地球越远,移动速度就越快——星系的红移与星系的距离成正比。但他没能发现另外一个非常重要的点——星系的红移也与星系的质量成正比。

宇宙中星系之间的距离非常非常远,光的传播会因为空间物质的吸收和阻碍而逐渐减弱。移动速度更快的星系质量更大。克质量越大,能量辐射越强。因此,我们观测到的红移极大的星系当然是质量极大的星系。这就是为什么被称为“类星体”的遥远星系由于其巨大的质量而具有巨大的红移。另外,那些质量小、能量辐射弱的星系(除了少数离银河系很近的星系,比如大麦哲伦星云)很难观测到,所以我们现在看到的星系大多是红色的——转移了。由于银河系中的恒星距离地球较近,大大小小的恒星都可以看到,因此恒星的红移和紫移大致相等。

星系红移多、紫移少的另一个原因是宇宙中的物质结构在一定范围内绕中心做圆形轨迹运动,而不是大爆炸宇宙学中描述的那样。它从中心向四周作径向直线运动。因此,pur的范围从地球上看到的重移星系非常狭窄,数量也很少。它们只能是与银河系同方向运动的。前面比银河系小,后面比银河系大。未来只有更高分辨率的天文观测仪器的发展,我们才能看到更多的紫移星系。

当宇宙中物质分布变得不平衡时,局部物质结构会不断膨胀和收缩,但宇宙整体结构的相对平衡不会改变。仅仅依靠从地球角度观察到的一些(但不是全部)可见星系与地球之间距离的变化并不能解释整个宇宙是在膨胀还是在收缩。就像地球海洋因引力作用而不断涨落的潮汐现象一样,并不代表海洋的总量水在增加或减少。

1994年,美国卡内基研究所的弗里德曼等人利用估算宇宙膨胀率的方法计算了宇宙的年龄,得出计算年龄值为8到120亿年。然而,根据恒星光谱分析,宇宙中最古老的恒星已有14至160亿年的历史。恒星的年龄比宇宙的年龄还要老。

1964年美国工程师彭齐亚斯和威尔逊检测到的微波背景辐射是由于整个宇宙中各种物质之间的能量传递效应造成的。宇宙中的物质辐射始终存在,3K或5K的温度值只是人类根据自己的判断而设计的测量标准。这种能量辐射现象只能说明宇宙中的物质由于万有引力的作用,整体分布的相对均匀性大尺度空间的贡献,以及星际空间中确实存在我们目前无法观测到的大量“暗物质”的存在。

至于大爆炸宇宙学中氦丰度的问题,氦本来是宇宙中仅次于氢的最丰富的原子结构。其在空间中的百分比含量与其他元素相似。的百分比含量也是物质结构分布规律中非常常见的物理现象。在宇宙大尺度范围内,不仅氦的丰度相似,氢、氧等其他元素的丰度也相似。而且,各种元素随着温度和环境的不同而不断相互转化,并不总是保持相同的外观。因此,微波背景辐射和氦丰度与宇宙起源之间没有必然联系。

另一个问题大爆炸宇宙学的核心内容是,如果宇宙继续无限膨胀,最后的结果会是什么?德国物理学家克劳修斯指出,能量从非均匀分布到均匀分布的变化过程适用于宇宙中所有能量形式和所有事件。对于任何给定的物体,都有一个基于其总能量和温度的值。他将这个物理量命名为“熵”。孤立系统中的“熵”总是趋于增加。但宇宙中总会存在高“熵”和低“熵”的区域,不可能存在绝对均匀的状态。因此,当“熵”水平持续上升并达到最大值时,宇宙将进入永恒的死亡和寂静状态,最终死于“热寂”的信念,就是将宇宙中以下部分结合起来:我们现在可以观察。范围被视为对整个宇宙的误解。

描述一下基于天文观测数据和物理理论的宇宙的具体形状。星系的形态特征对于研究宇宙的结构至关重要。整个宇宙的结构形状可以从星系的运动模式推断出来。星系共有的圆形螺旋结构是整个宇宙的一个缩影。椭圆、棒旋等不同的星系形状只是星系年龄和观测角度不同造成的视觉效果。

奇妙的螺旋形状是自然界物质运动最常见、最基本的形式。这种螺旋现象对于启发人们对宇宙形状的理解具有重要作用。 DNA分子那么大的螺旋星系都是在这个螺旋中产生的。大自然不承认直接的形式。自然界一切物质的基本结构都是以曲线方式进行圆周运动的形状。从原子、分子到pl从无内星和星系到星系团和超星系团,毫无疑问,浩瀚的宇宙是一个大漩涡。因此,建立“螺旋运动宇宙模型”优于“大爆炸宇宙模型”,在“大爆炸宇宙模型”中,作为所有物质总和的“宇宙”脱离了曲线运动模型,以一个中心为中心向各个方向无限延伸。线性运动。更能反映宇宙的真实结构
还有一点是大爆炸是周期性的。一些科学家声称,当前宇宙膨胀达到极限时,将会发生另一次大爆炸。就像黑洞的形成过程一样,宇宙将变成一个高密度、小体积的球体。收缩到一定程度后,会再次发生大爆炸。根据能量守恒定律,宇宙的能量不会消亡。然而,没有人能够解释大爆炸的每一次循环都经过时间、空间、分子结构ture等等,和上次一样(几千亿年后,会有太阳系、地球、中国等等)。 (和你一起),或者重新排列(光可以凭空弯曲)
宇宙起源的问题有点像这个古老的问题:先有鸡还是先有蛋。换句话说,是什么创造了宇宙,又是什么创造了这个东西?也许宇宙,或者任何创造它的东西,已经存在了无限长的时间,不需要被创造。直到最近,科学家们还试图避免此类问题,因为这些问题更多地属于形而上学或宗教,而不是科学。然而,在过去的几年里,人们发现科学定律即使在宇宙之初也成立。的。在这种情况下,宇宙可以自给自足,并完全由科学定律决定。

关于宇宙是否以及如何开始的争论在有记载的历史中一直存在。基本上有两种思想流派。许多早期传统,以及犹太教、基督教和伊斯兰教,都相信宇宙是在最近的过去创造的。 (17世纪,厄舍主教计算出宇宙诞生的日期为公元前4004年。这个数字是通过将《旧约》中人物的年龄相加而得到的。)承认人类明显的文化和技术进化,是一个现代出现的事实支持了上述思想。我们记住该表演的创始人或该技术的开发者。有人可能会说,我们不可能存在那么久。否则我们会比现在更先进。事实上,圣经中的创世日期与最后一个冰河时代结束的时间大致相同,这似乎是现代人类首次出现的时间。

另一方面,也有一些人,比如希腊哲学家亚里士多德,不喜欢这个想法。宇宙有一个开始。他们认为这意味着神圣的干预。他们更愿意相信宇宙已经存在并将无限期地继续存在。不朽的东西比必须被创造的东西更完美。他们对上述对人类进步的反对意见的回答是,周期性的洪水或其他自然灾害反复使人类回到起始状态。

两种思想流派都认为,随着时间的推移,宇宙基本上不会发生变化。它要么以现在的形式创建,要么像今天一样无限期地延续下去。这是一种自然的信念,因为人类的生命——整个有记录的历史——是如此短暂,以至于宇宙在那段时间从未发生过重大变化。在一个稳定不变的宇宙框架中,它是存在了无限的时间还是诞生于有限的过去的问题实际上是一个形而上学或宗教的问题:任何理论都可以解释它。第1781章伊曼努尔·康德写了一部里程碑式的、非常晦涩难懂的著作,名为《纯粹理性批判》。在这部著作中,他得出的结论是,宇宙有一个开端或宇宙没有开端的信念都有同样有效的论据。正如他的书名所示,他仅根据推理得出结论,换句话说,没有考虑对宇宙的观察。毕竟,在一个不变的宇宙中,有什么可观察的呢?

然而,在 19 世纪,证据开始积累,表明地球的戏剧以及宇宙的其他部分实际上正在随着时间的推移而发生变化。地球科学家意识到,岩石及其内部的化石需要数亿甚至数十亿年的时间才能形成。这比神创论者计算出的地球年龄要长得多。德国物理学家路德维希·玻尔兹曼提出的所谓热力学第二定律提供了进一步的证据,证明宇宙中的无序程度(如平均由称为熵的量确定的)随着时间的推移而增加,就像人类进步的情况一样,这意味着它只能在有限的时间内运行,否则它现在就会退化为一种完全无序的状态,其中一切都是相同的。温度。

稳定宇宙的想法遇到的另一个困难是,根据牛顿万有引力定律,宇宙中的每一颗恒星都必须相互吸引。如果真是这样,他们怎么可能保持着恒定的距离,停在那里一动不动呢?

牛顿知道这个问题。在给当时最重要的哲学家之一理查德·本特利的一封信中,他同意这样的观点:有限的恒星群不可能静止不动,而是会全部落入某个中心点。然而,他得出的结论是,无限的恒星集合不会落到一起,因为它们没有落到的中心点。这个论点是一个 enco 陷阱的一个例子在谈论无限系统时会发出声音。将宇宙其余部分无数恒星作用在每颗恒星上的力相加的不同方法将给出关于恒星是否保持恒定距离的不同答案。我们现在知道,正确的程序是考虑有限的恒星区域,然后添加更多大致均匀分布在该区域之外的恒星。恒星的一个有限区域会一起塌陷,根据牛顿定律,在该区域之外添加更多恒星并不能阻止其塌缩。因此,无限的恒星集合不可能保持静止。如果它们在某个时刻没有相对移动,它们之间的吸引力就会导致它们开始向彼此坠落。或者,它们可能正在相互远离,而重力正在减慢这种撤退的速度。

博客主人唯心底涂
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