【轉載】宇宙，從大爆炸中誕生

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宇宙，從大爆炸中誕生
央視國際 2003年06月06日 10:13

　　　　何香濤，北京師範大學天文系教授。畢業於北京師範大學物理學系，畢業後留校任教。現任中國天文學會副理事長，北京天文學會理事長，發表多篇天文學著作，是我國著名的天文學專家。



　　內容簡介

　　1932年勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸理論：整個宇宙最初聚集在一個「原始原子」中，後來發生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。美籍俄國天體物理學家伽莫夫第一次將廣義相對論融入到宇宙理論中，提出了熱大爆炸宇宙學模型：宇宙開始於高溫、高密度的原始物質，最初的溫度超過幾十億度，隨著溫度的繼續下降，宇宙開始膨脹。

　　1965年，彭齊亞斯和威爾遜發現了宇宙背景輻射，後來他們証實宇宙背景輻射是宇宙大爆炸時留下的遺跡，從而為宇宙大爆炸理論提供了重要的依據。他們也因此獲1978年諾貝爾物理學獎。20世紀科學的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的體現。他對於宇宙起源後10－43秒以來的宇宙演化圖景作了清晰的闡釋。

　　宇宙的起源：最初是比原子還要小的奇點，然後是大爆炸，通過大爆炸的能量形成了一些基本粒子，這些粒子在能量的作用下，逐漸形成了宇宙中的各種物質。至此，大爆炸宇宙模型成為最有說服力的宇宙圖景理論。然而，至今宇宙大爆炸理論仍然缺乏大量實驗的支持，而且我們尚不知曉宇宙開始爆炸和爆炸前的圖景。

　　大爆炸模型認為，最初的宇宙是超高溫、高密度的「一點」。大約180億年前，這「一點」突然爆炸了，僅用10－36秒，伴隨著真空相轉移的過冷卻現象，「一點」了瞬間幾十個數量級的膨脹，成為一厘米規模的宇宙。其後宇宙繼續膨脹，溫度從幾十億攝氏度開始下降，大約在5500萬攝氏度時，由降溫過程的能量，生成中子、質子，它們又合成原子核，這些過程僅有3分鐘。約30萬年後當宇宙的溫度下降到3000攝氏度時，自由電子被原子核捕捉形成原子。在隨後的大約3000萬年中那些原子繼續向外膨脹。宇宙也繼續冷卻，到宇宙溫度降至絕對零度之上167度時，原子開始化合形成稀薄氣體。此後因密度波動、引力作用等開始向新的天體進化。再經過100多億年，顯示出多種多樣的物質形態， 成了今天的宇宙。自從150億年前的宇宙大爆炸之後，星體和各星系一直各自向外飛散。理論上講，相互維系的重力應該減慢這個膨脹的速度，但是事實並非如此，實際上膨脹還在加速進行。美國普林斯頓大學的斯坦哈特說，宇宙無始、無終，一次次宇宙大爆炸將會永不止息，不斷發生。...

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宇宙，從大爆炸中誕生（２）

　　　　那麼有這兩點。一個是有了一個廣義相對論；一個是有觀測事實。這個觀測事實呢，就証明了我們的宇宙在不斷地膨脹。這兩件事情加在一起，當時就有幾位物理學家首先提出了大爆炸的思想，那麼主要的一位叫做伽莫夫。伽莫夫就想到，如果按照廣義相對論的理論再加上一些原子的反應過程，就有可能推算出我們宇宙的演化歷史。伽莫夫有個學生叫阿爾文，他把這個稿子投到當時著名的一個刊物叫《物理學評論》，一位編輯也是他的朋友叫做貝瑟。伽莫夫就建議把他的名字也加上，所以這篇文章最後就按照希臘文的三個字母αβγ，就變成叫做αβγ理論。
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宇宙，從大爆炸中誕生（３）

　　　　在座的一定要想，你就光這麼一條理論就認為是大爆炸，會不會還有其他的可能性？這一條是非常重要的，為什麼說這一條非常重要呢？因為這一條不是先有的觀測，後去搞的理論。而是我們先有了一套理論，而這條理論就是以大爆炸為基礎。那麼這個觀測呢，果然就出來了。而且這套理論在觀測驗證以前，認為好像是也很難想像，說我們這個宇宙是大爆炸有點不可思議。所以這個觀測出來以後，對大爆炸理論是一個非常有利的支持，這是最重要的一個支持之一。
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宇宙，從大爆炸中誕生（４）

　　　　那麼用正常的辦法，我們把天上所有的恆星都把它整個都加起來，把它年齡也計算出來。然後產生了多少氦？我們可以算出來，用這些正常的手段是絕對產生不了宇宙中這麼多氦的。那麼最後的結論是什麼呢？只有在當初通過一個非常時期，也就是說一次大爆炸的過程，那麼在大爆炸過程中就會迫使很多氫聚變成氦，然後在造我們這個恆星的時候，就不單是純粹由氫來造了。而是由氫再加上氦一起來造的這個恆星。所以恆星在造的時候，已經就含了好多個氦的元素含量已經多了，因此我們現在測出來宇宙中的元素含量才有了這麼多的氦。所以我們概括起來大家就知道了，一個主要的觀測事實呢，就是說宇宙是膨脹的。還有一個非常重要的觀測事實呢，我們宇宙膨脹到現在，它的剩餘溫度正好和我們預算的一樣，它的溫度是多少呢？我們說是3度K或者說攝氏負270度。還有一條就是宇宙中有這麼多的氦元素，也是通過大爆炸來產生的。所以我們總括起來，有哪些證據來支持大爆炸呢？就有這麼多証據，第一個就是叫微波背景輻射。第二個就是哈勃定律，也就是說宇宙在膨脹。
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conductor57

在研究這個領務的物理學家分成好幾派想要研究這個問題

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宇宙，從大爆炸中誕生（５）

　　　　如果我們的溫度再降低降到3分鐘，這時候的溫度差不多十的九次方，也就是10億度的樣子。在這個溫度下，這個宇宙出現一些輕的元素，什麼元素呢？氫和氦。我們來看一下，由於溫度降低，原初的這些東西就開始有一個聚合反應。你看一下，它們就聚合聚合，出現了一些什麼呢？氫、氦這些元素就產生了。有了這個元素以後，就等於我們蓋大樓一樣，就有了基本的磚瓦了。這就是我們宇宙最主要的原材料，只要是有了氫再加上氦，我們這個宇宙就可以造起來了。我們這個宇宙由於溫度在不斷地降低，就造就了氫和氦。那麼再稍微確切一點，到了3分45秒我們基本的元素就都造成了。換句話說，我們這個宇宙的雛形就產生了。因此我們說宇宙是最初三分鐘，如果再說的確切一點，最初的3分45秒鐘，我們這個宇宙的大廈就基本上奠基了，就可以了。你們想想我們宇宙造的怎麼樣？速度是夠快的。你們學校裡邊要是蓋一座大樓的話還得蓋一年，我們宇宙三分鐘宇宙的基石就奠起來了，剩下的工作就好辦了，怎麼叫好辦了呢？因為我們宇宙中的基本原材料有了，氫也有了，氦也有了。以後我們就拿這些氫和氦再去造星球，慢慢我們的宇宙就一步一步就把它造起來了。
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宇宙，從大爆炸中誕生（６）

　　　　問：老師我想問一下，現在科學家能不能確定地球在宇宙空間中的位置？

　　答：這個很容易，現在天文學家把地球在宇宙空間的位置確定的非常的精確，精確到什麼程度呢？大家從歷史上來說，以為老子天下第一。就這個地球，地球就是中心，大家知道後來有一位哥白尼，就把我們的地球搬了搬家，地球不是中心。誰是中心呢？太陽是中心，那麼天文家後來再一發現，對不起，太陽也不是中心。太陽也不過就是我們的銀河系裡非常普通的星球，離銀河系的中心大概是五萬光年，所我們就想，地球從宇宙的角度來看實在是太渺小了。
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宇宙，從大爆炸中誕生（７）

　　　　還有一種可能，叫bottom－up，就是先形成小的一些物質，就是團塊。然後這些小的物質一點一點來凝聚，最後凝聚成什麼？一個一個的星系，總之不管是由大塊變成小塊的，還由小塊的變成大塊的，總之要形成什麼？形成我們現在的星系，也就是說，宇宙大爆炸之後，大約十億年，就開始出現形成了星系。
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宇宙，從大爆炸中誕生（８）

　　　　這個理論告訴我們，宇宙有這麼三種可能性，天文學家就回答了，哪一種是正確的？怎麼來回答呢？那麼現在要回答這個問題，從理論上講很簡單，從實測上來講很困難，為什麼說從理論上很簡單呢？這個宇宙究竟是繼續膨脹下去，或者是膨脹的速度很快，或者是膨脹的速度很慢，還是膨脹膨脹以後就收縮回來，主要取決於我們宇宙中的平均物質密度，也就是說我們宇宙中到底有多少物質。如果我們宇宙中平均的物質密度比較高，那麼它的引力的作用就會越來越大，那就有可能膨脹一段以後呢，就收縮回來。那麼宇宙中如果物質密度比較低，沒法拉住，咱們宇宙就一直膨脹下去，就是這樣，從理論上講就這麼簡單，但是還有一個問題需要天文學家注意，就是宇宙中的暗物質。大家知道我們國家著名的物理學家李政道教授在他的演講就提到，他說21世紀物理學的一個重要的任務之一就是研究宇宙中的暗物質。
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kqj91005

好難想像 宇宙是怎麼從大爆炸中誕生 而在爆炸前 宇宙是在什麼樣的空間呢

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宇宙，從大爆炸中誕生（９）

　　　　那麼回過來說為什麼永遠走不到盡頭？就因為在我們目前這個宇宙中，我們量宇宙的距離是通過什麼來量呢？是通過光線，根據廣義相對論這個光線在宇宙中是彎曲的，而這個彎曲已經被實驗証實了。就說通過日全食的觀測已經證明了光線的確是彎曲的，因此我們看這個宇宙是永遠看不到盡頭，所以我們的宇宙是無限的。
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julia15532

我正想問這個問題  宇宙是尤大爆炸製造出來的 那我請問  在大爆炸之前 是什麼  
以招絕對零度的解釋 要進行物質對狀才會產生熱量引爆 那我請問 在大爆炸之前 有什麼物質 以及熱量
所以 這些東西不是我們人類應該碰的