首頁 ? 科技 >

到底是什么使砰聲大爆炸

2019-11-06 15:37:19來源:

大爆炸發生在138億年前,據我們所知,它被普遍認為是宇宙的開始。我們看到的宇宙正在膨脹,冷卻并趨向于成塊狀,這意味著更早,更熱,更均勻。

在我們可以想象到的最早時刻,一定有物質,反物質,輻射和任何種類的粒子都有足夠的能量來產生。今天在我們的宇宙中目前可見的所有物質和能量都包含在一個不超過城市街區的空間中,并且自那以后擴展到向各個方向延伸超過460億光年。

盡管如此,所有這些能量都必須來自某個地方,這是將“爆炸”帶入大爆炸的一個大問題?幸運的是,科學已經為我們提供了非常成功的答案?,F在世界其他地方也應該了解它。

關于“大爆炸”有三個大的誤解,如果您迷上了“大爆炸”,您將永遠無法理解將“大爆炸”放入其中的原因。它們如下:

在您了解大爆炸本身來自何處之前,您必須了解大爆炸是什么,以及不是什么。

大爆炸不是爆炸。您是否從11月初開始閱讀了最近的科學故事之一,聲稱科學家已經解開了大爆炸爆炸的點火方式?這是一個非同尋常的主張,但事實并非如此。一個非常寫得不好(并錯誤標題)的新聞稿,由非科學家寫的,是難辭其咎的。

爆炸可能是真實的現象,但與大爆炸無關。強調的研究是在燃料豐富的環境中從亞音速燃燒過渡到超音速爆炸,其應用范圍從地面爆炸到恒星爆炸。就其本身而言,這是一個很不錯的發現,它具有一些天體物理應用。

只是不以任何方式前往大爆炸。大爆炸沒有任何爆炸。取而代之的是,Big Bang是用熱的,密集的狀態描述的,它只是膨脹和冷卻。就這樣:沒有任何類型的爆炸或大火。

大爆炸不能回到任意高的密度。將物理系統推論到您想像的那樣是如此誘人,但是宇宙本身不允許我們這樣做。正如我們通過觀察刻在宇宙本身上的可觀察特性所看到的那樣,宇宙可能在最早的階段就變得多么熱和稠密是有一個極限的。

如果宇宙達到了任意高溫和高密度,我們希望看到剩余的高能文物(如磁單極子),但是盡管進行了全面搜索,但它們在我們的宇宙中都不存在。導致我們宇宙中的宇宙結構的最初的高密度和低密度區域的大小太小,無法源自任意高能的初始狀態。而且,我們看到這些初始波動存在的規模大于自大爆炸以來光所能穿越的范圍。

如果我們達到這些任意高溫,我們將會在宇宙中找到許多東西。它們都不存在于現實中。

大爆炸是不可知的,而且本身不可能從奇異之處開始。最熱的大爆炸的發生是我們最早將宇宙描述為的時間:

的確,這發生在138億年前,但是,“大爆炸”并不是宇宙的開始。相反,炙手可熱的大爆炸的開始與另一種狀態的終結:宇宙通貨膨脹。膨脹使宇宙平面伸展,賦予所有空間相同的初始條件(量子波動疊加在它們的頂部),并解釋了為什么膨脹率和能量密度如此完美地平衡。只要我們的觀測極限達到檢驗通貨膨脹預測所需的精度,通貨膨脹就會通過測試。

因此,如果宇宙在熱的大爆炸開始之前就在膨脹,然后通貨膨脹結束,熱的大爆炸又發生了,那么我們如何合理地說明將“爆炸”放入熱的大爆炸的原因呢?

答案必須是在通脹結束時發生的過渡階段。在膨脹期間,宇宙充滿了宇宙本身固有的大量能量。我們不知道通貨膨脹能持續多久,但我喜歡把它想象成一個滾過方塊表面的球,它們之間相互緊緊地緊緊相連。當球在塊上滾動時,它將塊向下推,但大多數斑點都很堅固,以至于球通過時不會撞到任何地方。

但是,如果球恰好在太弱的位置上滾動,則球會從方塊中掉落,從而導致它們全部掉落的級聯。當球和木塊掉落并墜落時,通貨膨脹結束,熱的大爆炸開始。

但是,這只是可視化。如果您對在此過程中發生的物理現象感興趣,您將開始問一個關鍵問題:如何?通脹如何結束?空間固有的能量如何轉換為粒子,反粒子和輻射;宇宙如何像熾熱的大爆炸開始時那樣變得熾熱而密集?

我們為該過程指定的名稱是“宇宙加熱”,這有點用詞不當(因為誰知道在熱的大爆炸開始之前它是否曾經是“熱的”),但仍然描述了這種轉變是如何發生的。記住,能量始終可以從一種形式轉換為另一種形式,而無需通過量子物理學中的任何過程來產生或破壞。宇宙再加熱所做的是吸收空間本身固有的能量(無論該能量固有的形式或場如何),并使其耦合到標準模型中的至少一個粒子上。

宇宙再加熱如何發生的細節取決于理論家所采用的特定通脹模型,而這些細節遠遠超出了流行文章的范圍。

但是每個人都同意以下幾點:

您可以將通貨膨脹模型化為一種潛力,

在潛在的高處意味著通貨膨脹仍在繼續,

有代表最低點的山谷,

當“領域”滾入谷底時,通貨膨脹將結束。

只要膨脹場以不可忽略的方式耦合到至少一個標準模型粒子,所有的膨脹能都將轉換為該粒子,并在短期內轉換為所有能量允許的標準模型粒子和反粒子—在短暫的過渡時期。通貨膨脹結束,宇宙重新加熱,熱的大爆炸開始,這一切都在一個眾所周知的瞬間。

那么,什么使“爆炸”成為熱門的“大爆炸”呢?通貨膨脹已經結束。在大爆炸開始之前,有一個狀態對其進行設置,并為其提供初始條件,即空間平坦,各處能量密度相同,始終低于某個閾值溫度,并且在其頂部疊加了量子漲落。在所有規模上。

當這種狀態通貨膨脹結束,宇宙再加熱的過程中轉化的能量-先前曾固有的空間本身的織物-成顆粒,反粒子和輻射。這種轉變將“爆炸”帶入了炙手可熱的大爆炸,并導致了我們所知的可觀察到的宇宙的誕生。有關細節最早是在1980年代制定的,那時的通貨膨脹只是一個理論上的想法,并已在1990年代,2000年代和2010年代的觀察中得到證實。幾十年來,科學家們知道什么使“爆炸”成為大爆炸。最后,現在普通民眾也可以分享這些知識。

大爆炸是一個巨大的爆炸,就像超新星一樣,但包含整個宇宙而不是單個恒星。

大爆炸指的是任意高密度,高溫度和高能量的狀態,我們可以根據需要進行推斷。

大爆炸意味著一種奇異:空間和時間的誕生,而在其中加入“爆炸”意味著使整個宇宙自身從虛無狀態中出現。

熱,

稠密,

充滿了物質(和反物質)和輻射,

膨脹和冷卻

并包含導致我們今天擁有的行星,恒星和富含銀河系的宇宙的祖先粒子。

猜您喜歡
大发快三