易坊好文馆

  1. 首页 > 生活百科 >

你一定误解了大爆炸，这是5个常见误区

你一定误解了大爆炸，这是5个常见误区
文章插图
来源 Science Nordic
撰文 Elise Kj?rstad
翻译 武大可
编辑 戚译引
“整个宇宙被‘打包’成一个无限小的点，然后发生了爆炸，将组成如今宇宙的物质散播到空间中。”——天体物理学家会告诉你，这条陈述中的所有内容都错了。
“这完全不是我们认识大爆炸的正确方式，”挪威奥斯陆大学（University of Oslo，UiO）教授、宇宙学和天体粒子物理学者Torsten Bringmann说。UiO 的理论物理教授 Are Raklev 也注意到，许多有关大爆炸理论的描述都描绘了一幅有误导性的图像，与大爆炸理论所描述的不同。他们向我们澄清了一些最普遍的误解。
真实的大爆炸：热而致密
首先，“大爆炸”真正所指的是什么？
“大爆炸理论认为，大约在 140 亿年前，宇宙处于一个远比今天热且致密的状态，然后发生了大幅膨胀。这就是大爆炸理论，仅此而已。”Raklev 说。从那以后，空间继续膨胀，变得越来越冷。
基于大爆炸理论，科学家们更清晰地了解了宇宙历史，例如基本粒子何时形成，原子、恒星和星系何时形成。他们已经很好地了解了宇宙年龄约 10-32秒时所发生的事情。也就是 0.0000000000000000000000000000000001 秒，天体物理学家 Jostein Riiser Kristansen 在一篇文章中写道。
现在来看误区。
误区 1：“这是场爆炸”
Are Raklev 表示，“大爆炸”这个说法让它听起来像是一场爆炸，但这并不是一个准确的描述。你会很快明白原因。
20 世纪 20 年代初，数学家 Alexander Friedmann 发现爱因斯坦的广义相对论提供了一个不断膨胀的宇宙。比利时神父 Georges Lema?tre 也得到了相同的结论。
很快，Edwin Hubble 发现星系的确正在远离彼此。星系正在离我们而去。来自星系的光是红移的，这意味着波长变长，朝着光谱的红色端移动。不仅如此，星系的退行越来越快。
终有一天，几乎所有我们现在能通过望远镜观察到的星系都会离开我们的视野，最终所有的恒星都在夜空中“熄灭”，观察者将望向永恒黑暗的孤寂天空。幸运的是，这离我们还很远很远。
我们也可以反向来看这个故事。星系正在远离，意味着它们曾经靠得很近。“如果你把整个可观测宇宙倒放回去，一切都将出现在一个非常非常小的区域内，”Raklev 说。
那么我们就到了大爆炸的时间点。这时发生了什么？
很容易将大爆炸想像成一场爆炸，其中物质被抛出，如同一颗手雷爆炸后飞射的木块。“但在大爆炸中，扩散出去的并不是物质，”Raklev 说，“是宇宙本身在膨胀，时空本身在膨胀。”
一场物质向各个方向飞出的爆炸，并不是描述大爆炸的准确图景。
误区 2：“宇宙在更大的某物内膨胀”
其实并不是星系在互相远离，而是空间本身在膨胀。我们可以想象一个带有葡萄干的生面团，其中面代表空间，而葡萄干代表星系。随着面团膨胀，葡萄干自然会彼此离得更远，但它们并未在面团中移动。Bringmann 用气球的表面举例。在未充气的气球表面画上点，这些点之间的距离也会随着气球的膨胀而增大。
【你一定误解了大爆炸，这是5个常见误区】“与此同时，星系也在受万有引力的作用而发生移动——这是另一个效应，”Rakelv 说。
少数一些星系是蓝移的，这意味着它们正在向我们靠近。但只有我们附近的少数星系是如此。在较大的距离上，这种效应完全被哈勃定律所覆盖——星系离我们远去的速度与距离成正比。事实上，在相距极远的点之间，距离增长的速度甚至超过了光速。
面团只能在烤箱内的有限空间中膨胀。但宇宙呢？宇宙的“外面”是什么？
宇宙不是在什么东西内部膨胀。科学家不认同宇宙存在边界。我们所称为可观测宇宙的，像是一个直径 930 亿光年的气泡。其中看起来离我们越远的地方，我们所观测到的实际时间越早。而我们所能观测或测量的范围，不超过光从大爆炸时起向我们传播的距离。
也正是因为膨胀，可观测宇宙的大小才反直觉地超过了 140 亿光年（宇宙年龄约 140 亿年）。但科学家计算出这个范围以外的宇宙甚至更大，或许是无限的。
看起来宇宙应该是“平坦的。这意味着两条平行的光束会保持平行，永不相交。如果尝试去往宇宙的尽头，你永远也无法到达。宇宙是无穷的。
如果宇宙具有正曲率，则理论上可以是有限的。但这一情况类似于三维中的二维球面。如果试图到达球面的“边界”，无论从哪里出发，你都会最终回到起点。就像环游世界后回到了出发点。

推荐阅读


上一篇：黑洞或许是时空隧道，不过人类无法去到未来，而是去往平行宇宙

下一篇：宇航员太空行走的时候，一旦踩空脱离飞船，该怎么处理？