五節:大爆炸宇宙論中天體運動的動力之源來自何處?
隨著天文觀測儀器分辨率更一步的提高和有些天文觀測已進入了太空,人們可窺視的視線已經深入到宇宙更深邃更遙遠的天空。
科學家創造的很多宇宙模型都熱衷於宇宙不但是物質的,而且還是運動著的。
大爆炸宇宙理論從眾多的理論中顯有更多的優勢而成為很多科學家們心中的標準模型。
關於對大爆炸宇宙論作更好的說明,這就需要核物理學和粒子物理學來做進一步的描述:
由於近代粒子物理學的發展,科學家們已有了一個在宇宙創生最初一分鍾內所發生事件的合理圖像。
當宇宙誕生大爆炸以後的百分之一秒鍾時,這個時期,宇宙內的溫度高達1000億度以上,在如此高溫條件下,不會存在普通物質概念。
想知道那個時期,宇宙內的狀態會致密到什麽程度是相當困難的,我們可以通過想象,把所有的物質實體壓縮在一個比現在宇宙空間所占範圍要小數十億倍的區域裏。
既密且熱又極為高的壓力狀態之下,基本的原子和分子還未形成。
這種極小範圍的空間維持不會多久,因處於極高溫而暴漲開了......
整個宇宙空間充滿著由基本粒子組成的極高溫極熱的“湯”,內含有相同數量的電子、中微子、正電子、反中微子和光子,及少量的重得多的粒子,包括質子和中子以及組成暗物質的一些奇異粒子。
宇宙即迅速的增脹,濺射出去的物質在快速運行中開始冷卻。這是由熱力學原理所決定的:密閉係統在膨脹時,溫度會隨周圍環境勢必要下降。
在快速冷卻的過程之中,將導致許多的重要事件的發生:
第一,更多存在的粒子,如那些電子和中微子,為它們與其反粒子的結合帶來了有利的條件,在它們相互結合的過程中而獲得能量。
當物質跟反物質互相交融時,彼此之間以消滅對方而產生了光子形式的輻射。在這個時期,光子的數量猛然暴增。
如此同時,宇宙裏大多數的中子迅速地轉化成質子、電子和微中子。
當此時終結時,剩下來的主要是由光子組成的“海洋”,在這光子湯的“海洋”中點綴著各不同數量的質子、電子、中微子和中子,以及少量的稀有粒子。
以上是采用現在粒子物理學知識而對原始宇宙所描繪的一個物質演化階段。
接著下一步的觀察,是在發生大爆炸以後3分鍾時的景象:
因為宇宙內的溫度進一步的降低,粒子的運動又一個變慢,這就使得它們之間有可能合並成穩定的原子核。
最先形成的原子核不算氦核,由於它不過是質子罷了,也是氕。因為它由一個質子和一個中子組成,也叫做重氫。
一段時間以後,宇宙內的絕大多數的中子已被納入了氕裏麵去了。
下一個元素是當氕跟質子聚合時誕生了氦的稀有形式氦-3.
再下一步,當中子碰撞氦-3時,產生出普通的氦——即氦-4......
就如此一步一步地,從氫到氦,再到鋰......所有我們知曉的氫原子核,都是由質子、中子和氕等基本成分組成的。
以上就是大爆炸論根據現代粒子物理學知識,對宇宙最初時期所經曆的一個物質演化時階段——經曆了普朗克時代、大統一時代、強子時代、輕子時代、核合成時代到物質形成時代。
到後來的物質複合時代,星係和星係團的形成,恆星和恆星係的誕生等等。
隨著天文觀測儀器分辨率更一步的提高和有些天文觀測已進入了太空,人們可窺視的視線已經深入到宇宙更深邃更遙遠的天空。
科學家創造的很多宇宙模型都熱衷於宇宙不但是物質的,而且還是運動著的。
大爆炸宇宙理論從眾多的理論中顯有更多的優勢而成為很多科學家們心中的標準模型。
關於對大爆炸宇宙論作更好的說明,這就需要核物理學和粒子物理學來做進一步的描述:
由於近代粒子物理學的發展,科學家們已有了一個在宇宙創生最初一分鍾內所發生事件的合理圖像。
當宇宙誕生大爆炸以後的百分之一秒鍾時,這個時期,宇宙內的溫度高達1000億度以上,在如此高溫條件下,不會存在普通物質概念。
想知道那個時期,宇宙內的狀態會致密到什麽程度是相當困難的,我們可以通過想象,把所有的物質實體壓縮在一個比現在宇宙空間所占範圍要小數十億倍的區域裏。
既密且熱又極為高的壓力狀態之下,基本的原子和分子還未形成。
這種極小範圍的空間維持不會多久,因處於極高溫而暴漲開了......
整個宇宙空間充滿著由基本粒子組成的極高溫極熱的“湯”,內含有相同數量的電子、中微子、正電子、反中微子和光子,及少量的重得多的粒子,包括質子和中子以及組成暗物質的一些奇異粒子。
宇宙即迅速的增脹,濺射出去的物質在快速運行中開始冷卻。這是由熱力學原理所決定的:密閉係統在膨脹時,溫度會隨周圍環境勢必要下降。
在快速冷卻的過程之中,將導致許多的重要事件的發生:
第一,更多存在的粒子,如那些電子和中微子,為它們與其反粒子的結合帶來了有利的條件,在它們相互結合的過程中而獲得能量。
當物質跟反物質互相交融時,彼此之間以消滅對方而產生了光子形式的輻射。在這個時期,光子的數量猛然暴增。
如此同時,宇宙裏大多數的中子迅速地轉化成質子、電子和微中子。
當此時終結時,剩下來的主要是由光子組成的“海洋”,在這光子湯的“海洋”中點綴著各不同數量的質子、電子、中微子和中子,以及少量的稀有粒子。
以上是采用現在粒子物理學知識而對原始宇宙所描繪的一個物質演化階段。
接著下一步的觀察,是在發生大爆炸以後3分鍾時的景象:
因為宇宙內的溫度進一步的降低,粒子的運動又一個變慢,這就使得它們之間有可能合並成穩定的原子核。
最先形成的原子核不算氦核,由於它不過是質子罷了,也是氕。因為它由一個質子和一個中子組成,也叫做重氫。
一段時間以後,宇宙內的絕大多數的中子已被納入了氕裏麵去了。
下一個元素是當氕跟質子聚合時誕生了氦的稀有形式氦-3.
再下一步,當中子碰撞氦-3時,產生出普通的氦——即氦-4......
就如此一步一步地,從氫到氦,再到鋰......所有我們知曉的氫原子核,都是由質子、中子和氕等基本成分組成的。
以上就是大爆炸論根據現代粒子物理學知識,對宇宙最初時期所經曆的一個物質演化時階段——經曆了普朗克時代、大統一時代、強子時代、輕子時代、核合成時代到物質形成時代。
到後來的物質複合時代,星係和星係團的形成,恆星和恆星係的誕生等等。