宇宙大爆炸理论,是人类当今解释宇宙起源的科学理论之一,而且已被众多天文观测所证实。
宇宙探索历史
宇宙起源是一个深远的话题,牛顿建立经典力学以来,科学家们就意识到,根据万有引力定律,天体会逐渐趋向于聚集到一点,因为引力只有吸引,没有排斥,但限于当时科学观测的局限性,这个问题并不影响经典力学的发展,科学家们也默认宇宙是稳态的。
然后到了二十世纪,爱因斯坦建立广义相对论时发现,根据他的广义相对论,宇宙不可能是稳态的,而是处于动态当中(要么膨胀、要么收缩);为了解决这个问题,爱因斯坦在最初的引力场方程中引入了一个“宇宙学常数项”,从而得到稳态的宇宙模型,但是这个稳态犹如针尖倒立。
大爆炸理论
不久后,著名天文学家哈勃,发现我们宇宙处于膨胀当中,而且全世界的天文台均证实,离我们距离越远的天体,退行速度越快,也就是说遥远的天体似乎都在远离我们。
如果我们接受当前宇宙处于膨胀当中,那么追溯到过去,宇宙就会变得越来越小,最后成为一个宇宙奇点,这个奇点的体积无穷小,密度无穷大,这就是宇宙大爆炸理论的观点。
于是,爱因斯坦在最初引力场方程中,加入的宇宙学常数项就被否认了,如果爱因斯坦建立引力场方程时能意识到这点,那么他完全可以预言宇宙处于膨胀当中,这也被爱因斯坦认为是他一生中犯下的最大错误。
哈勃定律
随着宇宙学的发展,相对论成为研究宇宙学的主要理论,天文学的精确测量显示,我们宇宙目前的膨胀速度为67.80±0.77(km/s)/Mpc,也就是每百万秒差距(约326万光年)的距离上,因宇宙膨胀导致的退行速度为67.8km/s。
退行速度和相对距离成正比,既Vf = Hc x D,这就是哈勃定律。根据哈勃定律和天文观测进行反演推算,科学家得出我们宇宙的年龄大约是138亿年。
宇宙大爆炸证据
宇宙大爆炸理论是一个疯狂的理论,但是也不乏证据支持,几个关键的证据如下:
证据一:哈勃红移,宇宙处于膨胀当中,但光速是不变的,所以距离观察者越远天体发出的光线,红移效应越明显。
证据二:宇宙微波背景辐射,在138亿年前,宇宙处于极高的温度下,经过138亿年的膨胀冷却,温度已经变得很低,这个背景辐射已经被观测到,大约是2.7K。
证据三:宇宙元素丰度,根据宇宙大爆炸理论的观点,宇宙中的元素从轻元素逐渐聚变为重元素,宇宙元素丰度和大爆炸理论完美契合。
除了以上证据外,还有宇宙的各向同性、原初引力波等等,都很好地支持了宇宙大爆炸理论的观点,宇宙大爆炸理论成为当前解释宇宙起源和演化的最佳理论。
宇宙的未来
根据宇宙大爆炸理论,我们宇宙的未来可能有三种情况:无限膨胀、临界膨胀、反弹收缩。
相比之下,艾伯菌更相信天道轮回,也许我们宇宙已经经历了无数次的膨胀与收缩,而我们人类,只不过是恰好出现于这次膨胀当中而已,你觉得呢?