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宇宙大爆炸之后,是什么维持了宇宙的稳定?

来源:天文在线    2021-09-13  赞(3)  评论(0)

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我们都知道,宇宙大爆炸是宇宙的起源,那么爆炸之后呢?宇宙中现存的物质,是怎么维持稳定的?

 

图解:宇宙大爆炸

图源:The Great Courses Daily

这个疑问还衍生出了一些关于为什么粒子在这场史诗级爆炸后无法分解的问题。是什么维持了现在的世界?又是什么力量致使一颗颗微小的尘埃聚集,又形成无数个行星与恒星呢?

迄今为止,科学家们已经提出了一些关于为什么宇宙大爆炸最终没有让宇宙完全坍缩的理论。

有什么遗漏的地方吗?

很多科学家推测,物理学当中可能还有一些我们尚未可知的领域。来自英国帝国理工大学的物理学教授Arttu Rajantie告诉记者,就现在的研究发现而言,粒子物理的标准模型并不能解释为什么宇宙能从大爆炸中幸存下来。

关于标准模型的最新领域研究包括了希格斯粒子及其与引力的关系。至今为止,粒子加速器还无法测算这块最新领域,但是它的确对于暴涨期间的不稳定希格斯粒子产生了巨大的影响。

图解:粒子物理标准模型

图源:cosmosmagazine

显然,关键还是要进一步研究希格斯粒子和引力的关系,并应用在已有的宇宙诞生理论之中,才会产生有效的“化学反应”。宇宙观测也会监测宇宙中其他区域是否有相同的反应信号,来填补现今物理学中的空白。

引力

图解:引力

图源:universetoday

从这些信息中,我们可以得出一个观点:引力可能是方程式中缺失的那一环:无需去发现新的物理理论,一点小小的引力就可以让粒子聚集在一起。来自伦敦、哥本哈根和赫尔辛基的物理学家们已经给出了一个关于在宇宙起源中引力是如何作用的一个初步的解释----很显然,引力和希格斯粒子之间的基本反应足以构成如今的宇宙。

图解:希格斯粒子

图源:fineartamerica

简而言之,如果宇宙学的研究可以提供一个引力和希格斯粒子场之间的准确测量数据,我们就能打开粒子物理标准模型的最后一块未知领域。这对于人类理解生命更有着里程碑式的意义,也是我们探索自身起源的一大步。它让人类的努力,好奇心和梦想变得更有价值。

宇宙大爆炸理论是当今世界最为推崇的宇宙学模型。它适用于人类已知最早时期以及之后大规模衍化的可观测宇宙。此模型描述了宇宙是如何从高温高密度状态膨胀而来,并且对于包括大量轻元素、宇宙微波背景(CMB)、宇宙大尺度结构以及哈勃定律(离地球越远的星系远离地球的速度越快)等一系列现象进行了全面的解释。如果用已知的物理定律从时间上逆推现有的观测,宇宙在高密度时期前就曾经有一个奇点,而这个奇点也和宇宙大爆炸有着说不清道不明的关系。现有的研究结果还不足以确定这个奇点就是宇宙的最原始状态。

图解:CMB宇宙微波背景

图源:fineartamerica

图解:CMB宇宙膨胀

图源:Wikimedia

自从1927年,乔治·勒梅特第一次提出了宇宙起源可能追溯到一个点之后,许多科学家就在此理论的基础上进行了深入的研究和建树。科学界一度分为两派,一派支持宇宙大爆炸理论,一派力挺宇宙恒稳态理论。但是由于大量的证据更偏向于宇宙大爆炸理论,现在的社会也就更普遍接受宇宙大爆炸这一理论。1929年,爱德温·哈勃通过分析星系虹移,得出各个星系之间正渐行渐远这一结论,为宇宙膨胀的理论提供了有力的证据。1964年,科学家发现了宇宙微波背景辐射,再一次论证了热大爆炸宇宙模型的真实性,因为这个理论在微波背景辐射被发现之前就预言了它的存在。

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