宇宙起源与大爆炸理论
论文摘要:
自有人类文明以来，宇宙是如何起源的这个问题一直困扰着我们，直到现在也没解决。不过人类为此探索的脚步从未停止过。大爆炸理论是当今时代解释宇宙起源的最完整的学说。它有一定的理论观测数据作为事实依据，有相对完善的理论基础，可是看似完美的它依然有很多无法解释的宇宙现象。我们有必要了解这些，了解我们生存的宇宙将来是怎样，以后又会是怎样。
关键词:宇宙大爆炸、宇宙、观测、理论、解释
宇宙广阔而奇妙，宇宙(Universe)是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。是一切空间和时间的综合。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和事件。宇宙根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约200亿年。宇宙是万物的总称，是时间和空间的统一。宇宙是物质世界，不依赖于人的意志而客观存在，并处于不断运动和发展中。宇宙是多样又统一的。它包括一切，是所有时间和空间的统一体，没有时间和空间就没有一切。所以它包含了全部。
宇宙浩瀚无垠，人们对宇宙的研究主要集中在宇宙的产生和发展的问题上，还有就是宇宙到底是个什么样子,这些问题一直困扰着人们，直到现在科学家也无法给出确切的答案，但随着人类科技的进步对这些问题逐渐有了一些认识。
现在对宇宙起源有着一些假说，受普遍认同的是宇宙大爆炸理论。还有人提出虫洞喷发学说以及稳恒态宇宙学说。大爆炸理论是相对最完整的学说。大爆炸理论是说在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大(称为奇点)，瞬间产生巨大压力,之后发生了大爆炸，这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理(至今没有被解决)。大爆炸使物质四散出去，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的物体。 “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。
任何理论的建立都不能是凭空捏造的，都要有理论事实依据，要有观测结果作为支撑。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实:
(1)大爆炸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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。
大爆炸理论是通过实验观测和理论推导发展的。实验观测方面:1910年代，维斯特?斯里弗尔(Vesto Slipher)和卡尔?韦海姆?怀兹(Carl Wilhelm Wirtz)证实了大多数旋涡星系正在退离地球。1965年宇宙微波背景辐射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。1970年以前，很多宇宙学家认为宇宙可能在膨胀以前先收缩。理论方面:爱因斯坦的广义相对论成功建立并推出没有稳定态宇宙。通过度量张量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，并加入了一个宇宙学常数来进行改正。1960年代末，史蒂芬?霍金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。至此，大爆炸理论被大多数科学家所接受。
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21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。
与大爆炸里不同的理论还有一些，最著名的是稳恒态宇宙理论。它最大的优点是不用解释宇宙是什么时候开始的，但稳恒态宇宙学最大的缺点是物质和能量不守恒，所以基本上被人们所抛弃。还有一种虫洞喷发说。认为我们现在所生存的宇宙起源于一次时空之门的开启。现在宇宙已被认为的是平直空间。在许许多多平行宇宙中，有一个极其普通的平行宇宙，在这个宇宙中，质量最大的一个黑洞的不断地吞噬宇宙中的其他天体，它的质量不断增大，大到其万有引力可以摧毁一切物质形态，首先将其核心变为能量体，能量逐渐积蓄，最终冲破其外壳，向外释放能量，形成虫洞，时空之门打开。当能量释放完全后，虫洞停止喷发，时空之门关闭。而喷出来的高能粒子，经过漫长的演变后，形成了我们现在所生存的宇宙;那个喷发的虫洞则变为先前那个平行宇宙中的一个普通的天体，这也是我们不能找到宇宙的中心的原因。
当然，大爆炸理论毕竟是假说，还有很多未解之谜，也有很多疑点。例如因大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释，“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西,大爆炸之前世界是什么样子,由于对于量子引力规律缺乏认识，现在还不能断定这个大爆炸理论的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。大爆炸宇宙论面临的难题还有，如果宇宙无限膨胀下去，最后的结局如何呢,还有大爆炸循环理论的难题等，都无法解释。
随着时间的流逝，人类探索宇宙的脚步从未停息过。人类已经走过了漫长的历程，但宇宙好像一直没变的等在那里，让我们去探索。宇宙依然按照它的规律运行着，我们依然探索着。虽然还有很多问题等待解决，我们现在甚至不敢肯定宇宙的昨天或是明天是什么样子，但人类正为之探索。我相信随着人类科技的进步，物理学的发展和整个人类的努力，总有一天宇宙对于我们来说将不再那么神秘。
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