如果你躺在露臺(tái)上，盯著美麗的夜空，想知道這個(gè)美麗的宇宙是如何開(kāi)始的，那么你就接著往下看吧。 亞里士多德所說(shuō)的“第一個(gè)原因”是， 最早的解釋是萬(wàn)能的上帝從虛無(wú)中創(chuàng)造出全部的宇宙的。當(dāng)然，大多數(shù)人不相信這一點(diǎn)吧？
幸運(yùn)的是，還有另一個(gè)故事，一個(gè)更科學(xué)，更有說(shuō)服力的故事：大爆炸理論。
雖然宇宙學(xué)家和物理學(xué)家已經(jīng)寫了很多關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象的書(shū)，但是用不到一千字來(lái)解釋這個(gè)現(xiàn)象可能是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，所以我將通過(guò)回答一系列常見(jiàn)的問(wèn)題來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
什么是大爆炸理論?
大爆炸理論是對(duì)宇宙起源的主要解釋。無(wú)論這聽(tīng)起來(lái)多么荒謬，您將會(huì)發(fā)現(xiàn)，它之所以被廣泛接受，是因?yàn)樗钅芊衔覀冇^測(cè)到的數(shù)據(jù)。它受到了其他一些理論的質(zhì)疑，但作為宇宙學(xué)中最被廣泛接受的觀點(diǎn)，它占據(jù)了上風(fēng)。
比利時(shí)羅馬天主教牧師喬治斯·勒梅特爾(Georges Lemaitre)在1924年首次提出了這一想法，當(dāng)時(shí)天文學(xué)家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)發(fā)現(xiàn)，星系之間正在相互遠(yuǎn)離，這意味著宇宙在不斷膨脹，這與愛(ài)因斯坦關(guān)于宇宙是靜止的看法相反。
圖解：宇宙從一個(gè)點(diǎn)向外膨脹
回顧整個(gè)場(chǎng)景，喬治斯意識(shí)到，在某個(gè)特定的時(shí)間，宇宙比現(xiàn)在小得多，由于它隨后的膨脹我門可以推測(cè)它在爆炸之前是一個(gè)點(diǎn)。大約是140億年前，那時(shí)，宇宙中所有的質(zhì)量都集中在這一點(diǎn)。
我們?cè)趺粗来蟊òl(fā)生了?
首先要介紹一下CMBR（宇宙微波背景輻射）
宇宙微波背景輻射是一種幾乎均勻的電磁波背景，可以在宇宙中看到。它來(lái)自大爆炸留下的余熱，描繪了整個(gè)宇宙。它也是我們能看到的最古老的光。然而，我們的肉眼是看不見(jiàn)它們的，因?yàn)楣庖呀?jīng)傳播了數(shù)十億年，這拉長(zhǎng)了它的波長(zhǎng)，或者說(shuō)將其從紅外可見(jiàn)光“紅移”到了微波波段。
圖解：左：電磁波譜。 右：CMBR，一直存在于我們之上，但肉眼看不見(jiàn)。
它的發(fā)現(xiàn)是確定宇宙的形狀或“幾何形狀”而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的一部分，由威爾金森微波各向異性探測(cè)器(WMAP)測(cè)量，這是一種測(cè)量微波輻射的太空望遠(yuǎn)鏡。
圖解：WMAP在行動(dòng)中，在空間的各個(gè)方向上測(cè)量微波，不受地球表面任何環(huán)境的干擾。
CMBR為我們提供了一幅早期宇宙大約是宇宙誕生后近10萬(wàn)年的圖片。最初，由于過(guò)多的熱量，宇宙處于等離子體狀態(tài)，充滿電離氣體，散射光子，使其不透明。這種情況一直持續(xù)到它冷卻下來(lái)，這使得電子聚集在一起形成基本元素。因此，這幅圖由或多或少密集的“點(diǎn)”組成。
圖解：由WMAP精心制作的CMBR。
CMBR告訴我們星系形成的方式和原因。
研究CMBR告訴我們宇宙大爆炸是什么
讓我們通過(guò)問(wèn)幾個(gè)問(wèn)題來(lái)研究CMBR:
那些斑點(diǎn)是什么?
這些紅點(diǎn)是由于重力聚集的微小塊狀物質(zhì)，因此代表著較低的能量，因?yàn)樗鼈円参樟斯饩€，從而吸收了一些能量。另一方面，藍(lán)點(diǎn)是相對(duì)密度較小的部分，代表更高的能量，因?yàn)樗鼈冑|(zhì)量太小，所以光能通過(guò)它們。
圖解：微小的斑點(diǎn)表明CMBR圖譜的小規(guī)模溫度微小變化。
它們代表了最微小的溫度變化。溫度的變化直接導(dǎo)致了恒星和星系的形成，從而產(chǎn)生了生命。
考慮到這一點(diǎn)，這些塊狀物質(zhì)是如何從無(wú)到有形成的呢?
量子漲落!量子力學(xué)在微觀的尺度上決定了基本粒子的動(dòng)力學(xué)，并告訴我們，與普遍的看法相反，真空并非“空的”，而是以一種被稱為量子漲落的形式存在著一定量勢(shì)能。
這些是虛擬的粒子 - 反粒子對(duì)，就像一對(duì)肥皂泡，從無(wú)到有形成，然后彼此湮滅，變成虛無(wú)。
等等，什么？
是的，無(wú)論聽(tīng)起來(lái)多么奇怪，他在數(shù)學(xué)上是可能的，并得到海森堡的不確定性原則的支持。
繼續(xù)往下，還有更多。
此外，為什么圖譜如此同質(zhì)?
更奇怪的是，這幅圖譜在大尺度上都具有同質(zhì)性。換句話說(shuō)，考慮到圖譜所包含的巨大區(qū)域，這些塊狀物質(zhì)是如何如此迅速地將它們的溫度分布到所有其他塊狀物質(zhì)中？甚至是分布到宇宙角落里的塊狀物質(zhì)。甚至比光速還快嗎?
宇宙的同質(zhì)性曾困擾了宇宙學(xué)家一段時(shí)間，直到艾倫·古斯提出宇宙在突然出現(xiàn)后迅速膨脹，比光速還快。他把這種擴(kuò)張稱為“暴漲”。
是的。告訴你還有更多。
暴漲
高速膨脹發(fā)生在10^-36秒后，并在10^-32秒結(jié)束。膨脹了10^30倍。暴漲擴(kuò)張空間的速度比光速還快!
圖解：該圖顯示了暴漲及其持續(xù)時(shí)間引起的擴(kuò)張的規(guī)模。
這段時(shí)間足夠讓這些塊狀物經(jīng)歷散發(fā)熱量的過(guò)程，達(dá)到一個(gè)均勻的溫度，就像你辦公桌上的一杯咖啡。膨脹模型認(rèn)為，在建立了均勻溫度后，微小區(qū)域被拉伸到更大的區(qū)域，也就是我們現(xiàn)在所觀察到的區(qū)域。
因此，宇宙能夠保持它的均勻性，并給我們CMBR描繪的圖像。相變提供了某種排斥力，這種排斥力超越了重力對(duì)于物體的引力而分離了它們，無(wú)論它們的質(zhì)量如何。
但是沒(méi)有什么能比光速更快，對(duì)吧?
這里有個(gè)漏洞;沒(méi)有什么比光速在太空中傳播得更快的了。該定律不考慮空間本身，因?yàn)榭臻g也會(huì)膨脹，從而在不違反狹義相對(duì)論的情況下將兩個(gè)物體分開(kāi)。
造成膨脹的原因尚不清楚，所提出的理論范圍超出了本文的討論范圍。盡管如此，一個(gè)流行的理論是宇宙經(jīng)歷了一個(gè)相變，將其隨機(jī)性轉(zhuǎn)化為有序性，在這個(gè)過(guò)程中釋放了大量的能量，就像冰箱通過(guò)向周圍環(huán)境釋放熱量來(lái)讓水結(jié)冰一樣。
這是通過(guò)對(duì)空間做功和指數(shù)膨脹來(lái)利用這種能量。因此，爆炸本身就是暴漲。
著名的宇宙學(xué)家斯蒂芬·霍金和勞倫斯·克勞斯一直主張這種觀點(diǎn)，即小氣泡隨機(jī)地出現(xiàn)和消失，然后通過(guò)膨脹到我們周圍無(wú)法理解的宇宙中。
把這些點(diǎn)連起來(lái)，整個(gè)現(xiàn)象可以用這個(gè)例子來(lái)概括:
圖解：根據(jù)大爆炸理論總結(jié)宇宙誕生和演化的圖解。
就像一個(gè)惱人但又充滿好奇心的5歲小孩，你可以直接跳到開(kāi)頭問(wèn)，為什么有東西而不是什么都沒(méi)有?事實(shí)上……
什么是虛無(wú)?
這個(gè)問(wèn)題，無(wú)論聽(tīng)起來(lái)多么形而上學(xué)，都是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題。然而，這個(gè)問(wèn)題太復(fù)雜了，目前還無(wú)法回答。量子漲落允許粒子隨機(jī)地進(jìn)入和離開(kāi)虛無(wú)，但只有在真空的前提下。
但是，這個(gè)真空是從哪里來(lái)的呢?(這是最后一個(gè)，我保證)
雖然思考什么是虛無(wú)讓我們感到困惑，但至少就目前，這個(gè)令人困惑的問(wèn)題的答案是……我們根本就不知道。我們能說(shuō)的是，顯然，有一些東西并不是虛無(wú)的，因?yàn)檎鐒趥愃埂た藙谒顾f(shuō)，“虛無(wú)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是……不穩(wěn)定的”。
參考資料
1.Wikipedia百科全書(shū)
2.天文學(xué)名詞
3. sciabc- LIYAN潔
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