[历史学]宇宙.ppt

哈勃发现，恒星并非均匀地分布于整个空间，而是大量地聚集在称为星系的集团之中。 　　哈勃测量来自星系的光，进而能够确定它们的速度。他预料向我们飞来的星系和离我们飞去的星系一样多。这是在一个随时间不变的宇宙中应有的。但是令哈勃惊讶的是，他发现几乎所有的星系都飞离我们而去。此外，星系离开我们越远，则飞离得越快。宇宙不随时间不变，不像原先所有人以为的那样。它正在膨胀。星系之间的距离随时间而增大。  许多科学家不喜欢宇宙具有开端。因为这似乎意味着物理学崩溃了。 基于观测，邦迪、高尔德和霍伊尔于1948年提出稳恒态理论。 其思想是，随着星系离开，由假设中的在整个空间连续创生的物质形成新的星系。 稳恒态理论预言了弱射电源的数目对应于源强度的图的形状。但是观测表明，微弱的源比预言的更多，这表明在过去源的密度较高。 这就和稳恒态理论的任何东西在时间中都是不变的基本假设相冲突。由于这个，也由于其它原因，稳恒态理论被抛弃了。 还有另一种避免宇宙有一开端的企图是，建议存在一个早先的收缩相，但是由于旋转和局部的无规性，物质不会落到同一点。相反，物质的不同部分会相互错开，宇宙会重新膨胀，这时密度保持有限。两位俄国人利弗席兹和哈拉尼科夫实际上声称，他们证明了，没有严格对称的一般收缩总会引起反弹，而密度保持有限。 在该理论中，空间和时间不再是绝对的， 宇宙中的物质和能量确定空间和时间形状。它们只有在宇宙之中才能够定义。 霍金和罗杰·彭罗斯一起发展了新数学方法去研究这个问题。 如果爱因斯坦的广义相对论是正确的，就存在一个奇点，这是具有无限密度和无限时空曲率的点，时间在那里有一个开端。  广义相对论方程在奇点处崩溃了。这样，爱因斯坦理论不能预言宇宙如何起始，它只能预言一旦起始后如何演化。 当人们意识到世界不是一块平板，而是一个弯曲的面时，在宇宙的边缘发生甚么的问题就被解决了。然而，时间似乎不同。它显得和空间相分离。 * * 1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。 这个创生宇宙的大爆炸不是习见于 地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸， 而是一种在各处同时发生，从一开时就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其它每一个粒子飞奔。事实上应该理解为空间的急剧膨胀 从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力， 宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。 大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。 大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。 大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。 大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子 仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。 大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。 大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。 大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。 大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成， 宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。 理论模型得到了若干重要 观测事实的支持： (1)星系距离越远退行速度越大 (2)3K宇宙微波背景辐射（1978年诺贝尔物理奖） (3)宇宙氦丰度