理论教育 宇宙中元素丰度相似的预测及大爆炸循环引发的宇宙演化

宇宙中元素丰度相似的预测及大爆炸循环引发的宇宙演化

时间:2023-09-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:在宇宙大尺度范围中,不仅氦元素的丰度相似,其余的氢、氧等元素的丰度也都是相似的。这是根据数百个A1超新星的亮度作出的预测。奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物质运动形式。还有一点,大爆炸是循环的,有科学家声称:宇宙将变成一个高密度、小体积的球体。而其微妙之处在于,由于某种原因,宇宙没有撞到一起变成密度无限大的诡异状态,而是发生“反弹”,转而进入膨胀的状态,演化为我们现在所知的世界。

宇宙中元素丰度相似的预测及大爆炸循环引发的宇宙演化

宏观宇宙是相对无限延伸的。大爆炸宇宙论关于宇宙当初的描述仅仅是一个点,而它周围却是一片空白,这种将人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一种臆测。况且从能量与质量的正比关系考虑,一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢?

人类把地球绕太阳转一圈所需要的时间确定为衡量时间的标准——年。宇宙中所有天体的运动速度都是不同的,在宇宙范围,时间没有衡量标准。譬如地球上东西南北的方向概念在宇宙范围内就没有任何意义。既然年的概念对宇宙而言并不存在,大爆炸宇宙论又如何用年的概念去推算宇宙的确切年龄呢?

宇宙中的物质分布出现不平衡时,局部物质结构会不断发生膨胀和收缩变化,但宇宙整体结构相对平衡的状态不会改变。仅凭从地球角度观测到的部分(不是全部)可见星系与地球之间距离的远近变化,不能说明宇宙整体是在膨胀或收缩。就像地球上的海洋受引力作用不断此长彼消的潮汐现象并不说明海水总量是在增加或减少一样。这种能量辐射现象说明,在引力作用,宇宙中的物质在大尺度空间的整体分布是均匀的,以及星际空间里确实存在我们目前还观测不到的“暗物质”。

1964年,美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射,是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效果。宇宙中的物质辐射是时刻存在的,3 K或5 K的温度值也只是人类根据自己判断设计的一种衡量标准。这种能量辐射现象说明,在引力作用下,宇宙中的物质在大尺度空间的整体分布是均匀的,以及星际空间里确实存在我们目前还观测不到的“暗物质”。

至于大爆炸宇宙论中的氦丰度问题,氦元素原本就是宇宙中存在的仅次于氢元素的数量极丰富的原子结构,它在空间的百分比含量和其他元素的百分比含量同样都属于物质结构分布规律中很平常的物理现象。在宇宙大尺度范围中,不仅氦元素的丰度相似,其余的氢、氧等元素的丰度也都是相似的。而且,各种元素是随不同的温度、环境而不断互相变换的,并不是始终保持一副面孔,所以微波背景辐射和氦丰度与宇宙的起源之间看不出有任何必然的联系。

大爆炸宇宙论面临的难题还有,如果宇宙无限膨胀下去,最后的结局如何呢?德国物理学家克劳修斯指出,能量从非均匀分布到均匀分布的那种变化过程,适用于宇宙间的一切能量形式和一切事件,在任何给定物体中有一个基于其总能量与温度之比的物理量,他把这个物理量取名为“熵”,孤立系统中的“熵”永远趋于增大。但在宇宙中总会有高“熵”和低“熵”的区域,不可能出现绝对均匀的状态。那种认为由于“熵”水平的不断升高而达到最大值时,宇宙就会进入一片死寂的永恒状态,最终“热寂”而亡的结局,当宇宙膨胀到一定程度,所有星系行星会疏离,分子分解至夸克,而至更小。整个宇宙继续膨胀,变成死寂状态。这是根据数百个A1超新星的亮度作出的预测。(www.daowen.com)

根据天文观测资料和物理理论描述宇宙的具体形态,星系的形态特征对研究宇宙结构至关重要,从星系的运动规律可以推断整个宇宙的结构形态。而星系共有的圆形旋涡结构就是整个宇宙的缩影,那些椭圆、棒旋等不同的星系形态只是因为星系年龄和观测角度不同而产生的视觉效果

奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物质运动形式。这种螺旋现象对于认识宇宙形态有着重要的启迪作用,大至旋涡星系,小至DNA分子,都是在这种螺旋线中产生。大自然并不认可笔直的形式,自然界所有物质的基本结构都是曲线运动方式的圆环形状。从原子、分子到星球、星系直到星系团、超星系团无一例外,毋庸置疑,浩瀚的宇宙就是一个大漩涡。因此,确立一个“螺旋运动形态宇宙模型”,比那种作为所有物质总和的“宇宙”却脱离曲线运动模式,以直线运动方式从一个中心向四面八方无限伸展的“大爆炸宇宙模型”,更能体现真实的宇宙结构形。

还有一点,大爆炸是循环的,有科学家声称:宇宙将变成一个高密度、小体积的球体。缩小到一定程度后,将再次发生大爆炸。根据能量守恒定律,宇宙的能量并没有消亡。

宇宙起源于大爆炸?其实还有一种可能:宇宙在大爆炸之前也是存在的,只不过它一直在收缩,后来由于某种原因发生“反弹”,转而进入膨胀的状态,演化为我们现在所知的世界。我们可以想象大爆炸之前,宇宙也是存在的,只不过它一直在收缩。而其微妙之处在于,由于某种原因,宇宙没有撞到一起变成密度无限大的诡异状态,而是发生“反弹”,转而进入膨胀的状态,演化为我们现在所知的世界。

但是为什么呢?我们还是不知道,不过这并未阻碍理论物理学家通过丰富的想象力做出有理有据的猜测。有种简单的论调:我们对引力的理解还不够。当然,爱因斯坦广义相对论通过了所有已有实验的验证,但是这些实验进行的环境与早期宇宙的极端条件完全不同。在足够致密的条件下,引力说不定不再是引力,而变成斥力。我们没有客观理由来认定它是对是错,但这确实是一种可能。

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