大爆炸宇宙學

大爆炸宇宙學是現代宇宙學中最有影響的一種學說,與其它宇宙模型相比,它能說明較多的觀測事實。
大爆炸宇宙學認為宇宙曾有過一段從熱到冷的演化史,在這個時期里,宇宙體系并不是靜止的,而是在不斷地膨脹,使物質密度從密到稀地演化。這一從熱到冷、從密到稀的過程就如同一次規模巨大的爆發。
根據大爆炸宇宙學的觀點,大爆炸的整個過程是:在宇宙的早期,溫度極高,在100億度以上。物質密度也相當大,整個宇宙體系達到平衡。宇宙間只有中子、質子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態的物質。
但是因為整個體系在不斷膨脹,結果溫度很快下降。當溫度降到10億度左右時,中子開始失去自由存在的條件,它要么發生衰變,要么與質子結合成重氫、氦等元素;化學元素就是從這一時期開始形成的。
當溫度進一步下降到 100萬度后,早期形成化學元素的過程結束。宇宙問的物質主要是質子、電子、光子和一些比較輕的原子核。當溫度降到幾千度時,輻射減退,宇宙間主要是氣態物質,氣體逐漸凝聚成氣云,再進一步形成各種各樣的恒星體系,成為我們今天看到的宇宙。
大爆炸理論主張所有恒星都是在溫度下降后產生的,因而任何天體的年齡都應比自溫度下降至今天這一段時間為短,即應小于200億年。各種天體年齡的測量證明了這一點。
現代天文學的觀測表明,河外天體有系統性的譜線紅移,而且紅移與距離大體成正比。如果用多普勒效應來解釋,那么紅移就是宇宙膨脹的反映。
在各種不同天體上,氨豐度相當大,而且大都是20%。用恒星核反應機制不足以說明為什么有如此多的氨,而根據大爆炸理論,早期溫度很高,產生氦的效率也很高,可以很好的說明這一事實。
根據宇宙膨脹速度以及氦豐度等,可以具體計算宇宙每一歷史時期的溫度。大爆炸理論的創始人之一伽莫夫曾預言,今天的宇宙已經很冷,只有絕對溫度幾度。1965年,果然在微波波段上探測到具有熱輻射譜的微波背景輻射,溫度約為3K。這一結果無論在定性上或者定量上都同大爆炸理論的預言相符。
不過,在星系的起源和各向同性分布等方面,大爆炸宇宙學還存在一些未解決的困難問題。
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