宇宙大爆炸 文档.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse膃宇宙大爆炸莂添加义项设置这是一个多义词,·(BigBang)是一种学说,是根据天文观测研究后得到的一种设想。大约在150亿年前,宇宙所有的物质都高度密集在一点,有着极高的温度,因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我们看到的宇宙。袂目录莇定义和起源肇动机和发展袄宇宙大爆炸理论验证了古代思想家直觉芈介绍蒈大爆炸年表膅基本假设莄FLRW规度聿视界芆观测证据芃哈勃定律和宇宙膨胀螃宇宙微波背景辐射蝿原始物质丰度芇星系演变和分布蚆其他证据膂特点、疑点和问题蕿视界问题荿平坦性问题螄磁单极子问题薂重子不对称性芀球状星团年龄膆暗物质膆暗能量肁大爆炸宇宙的未来肀超越大爆炸理论的物理学芇哲学和宗教诠释芅定义和起源螅动机和发展螁宇宙大爆炸理论验证了古代思想家直觉艿介绍莃大爆炸年表膄基本假设薁FLRW规度肆视界螆观测证据薃哈勃定律和宇宙膨胀芁宇宙微波背景辐射膇原始物质丰度袄星系演变和分布羃其他证据羂特点、疑点和问题腿视界问题芆平坦性问题蒂磁单极子问题螂重子不对称性羆球状星团年龄莅暗物质袁暗能量芈大爆炸宇宙的未来肈超越大爆炸理论的物理学蒃哲学和宗教诠释芁展开罿编辑本段定义和起源聿宇宙大爆炸,简称大爆炸(英文:BigBang)是描述宇宙诞生初始条件及其后续演化的宇宙学模型,这一模型得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持。宇宙学家通常所指的大爆炸观点为:宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的(根据2010年所得到的最佳的观测结果,这些初始状态大约存在发生于133亿年至139亿年前),并经过不断的膨胀到达今天的状态。袅比利时牧师、物理学家乔治·勒梅特首先提出了关于宇宙起源的大爆炸理论,但他本人将其称作“原生原子的假说”。这一模型的框架基于了爱因斯坦的广义相对论,并在场方程的求解上作出了一定的简化(例如空间的均一和各向同性)。描述这一模型的场方程由苏联物理学家亚历山大·弗里德曼于1922年将广义相对论应用在流体上给出。1929年,美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移,这一膨胀宇宙的观点也在1927年被勒梅特在理论上通过求解弗里德曼方程而提出,这个解后来被称作弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。哈勃的观测表明,所有遥远的星系和星团在视线速度上都在远离我们这一观察点,并且距离越远退行视速度越大。如果当前星系和星团间彼此的距离在不断增大,则说明它们在过去的距离曾经很近。从这一观点物理学家进一步推测:在过去宇宙曾经处于一个极高密度且极高温度的状态,在类似条件下大型粒子加速器上所进行的实验结果则有力地支持了这一理论。然而,由于当前技术原因粒子加速器所能达到的高能范围还十分有限,因而到目前为止,还没有证据能够直接或间接描述膨胀初始的极短时间内的宇宙状态。从而,大爆炸理论还无法对宇宙的初始状态作出任何描述和解释,事实上它所能描述并解释的是初始状态之后宇宙的演化图景。当前所观测到的宇宙中轻元素的丰度,和理论所预言的宇宙早期快速膨胀并冷却过程中最初的几分钟内,通过核反应所形成的这些元素的理论丰度值非常接近,定性并定量描述宇宙早期形成的轻元素的丰度的理论被称作太初核合成。羄大爆炸一词首先是由英国天文学家弗雷德·霍伊尔所采用的。霍伊尔是与大爆炸对立的宇宙学模型——稳恒态理论的倡导者,他在1949年3月BBC的一次广播节目中将勒梅特等人的理论称作“这个大爆炸的观点”。虽然有很多通俗轶事记录霍伊尔这样讲是出于讽刺,但霍伊尔本人明确否认了这一点,他声称这只是为了着重说明这两个模型的显著不同之处。霍伊尔后来为恒星核合成的研究作出了重要贡献,这是恒星内部通过核反应从轻元素制造出某些重元素的途径。1964年宇宙微波背景辐射的发现是支持大爆炸确实曾经发生的重要证据,特别是当测得其频谱从而绘制出它的黑体辐射曲线之后,大多数科学家都开始相信大爆炸理论了。虿编辑本段动机和发展袆大爆炸理论是通过对宇宙结构的实验观测和理论推导发展而来的。在实验观测方面,1912年维斯托·斯里弗尔(VestoSlipher)首次测量了一个“旋涡星云”(“旋涡星云”是当时对旋涡星系的旧称法)的多普勒频移,其后他和卡尔·韦海姆·怀兹(CarlWilhelmWirtz)证实了绝大多数类似的星云都在退离地球。不过斯里弗尔并没有因此联想到这个观测结果对宇宙学的意义,这也是由于在当时,人们就这些“星云”是否是我们的银河系之外的“岛宇宙”这一问题存在着高度争议。在理论研究方面,1917年爱