关于“BIGBANG”的一个问题
所有的天体都有诞生、发展、变化和衰亡的历史。根据天体物理学家的判断，太空也诞生于一场大灾难，“诞生”于一场独特的大爆炸。
在大爆炸时，宇宙的体积为零，因此其温度无限高。宇宙大爆炸后，随着宇宙的膨胀，辐射的温度降低了。宇宙大爆炸1秒后，温度降至1000亿度，是太阳中心温度的100倍。此时的宇宙主要包含光子、电子、中微子及其反粒子（光子的反粒子就是它们本身），以及少量的质子和中子。。此时粒子能量极高，相互碰撞产生大量不同种类的正负粒子对。这些正负粒子对相遇时会湮灭。但此时，它们的生产速度远高于歼灭速度。
顺便提一下，中微子和反中微子之间以及它们与其他粒子之间的相互作用非常弱，因此它们没有相互湮灭，以至于它们今天仍然存在。中微子的质量被认为是零，但苏联1981年前和日本1998和1999年的研究表明，中微子的质量可能很小。如果得到证实，这将有助于我们间接检测它们。它们是“暗物质”的一种形式，具有足够的引力来阻止宇宙的膨胀并使其坍缩。
宇宙继续膨胀，温度的降低使粒子不再具有如此高的能量。他们开始结合。同时，大多数正负电子相互湮灭，产生更多的光子。在宇宙大爆炸100秒后，温度下降到100亿度，这相当于最热恒星的内部温度。质子和中子通过强相互作用力（核力）结合在一起。一个质子和一个中子形成氚核（重氢）；氚核与一个质子和一个中子形成氦核。根据计算，大约四分之一的质子和中子转化为氦原子核，以及少量较重的元素，如锂和铍。其余的中子衰变为质子，质子是氢原子核。
几个小时后，氦和其他元素的生产停止了。在那之后，大约654.38+0亿年，宇宙没有发生任何事情，但它只是膨胀了。当温度下降到几千度时，电子和原子核不再能抵抗相互吸引而结合成原子。由于宇宙中的小规模不均匀性，区域坍塌开始发生。其中一些区域在区域外物体的重力作用下开始缓慢旋转。当塌缩面积逐渐减小时，由于角动量守恒，其旋转速度逐渐加快。当该区域变得足够小时，旋转速度足以平衡引力的影响，像我们银河系这样的盘状星系就诞生了。其他区域形成椭圆星系是因为它们没有旋转。整个星系不会旋转，但其各个部分会稳定地围绕其中心旋转，因此它也可以平衡引力坍缩。
由于银河系中的星云仍然不均匀，它们被分成更小的星云并进一步收缩形成恒星。恒星引力坍缩产生的高温引发核聚变，核聚变产生的能量抵抗持续收缩的趋势，恒星进入稳定燃烧。恒星质量越大，燃烧越快，因为它需要释放更多的能量来平衡其更强的引力。它们甚至会在1亿年的短时间内耗尽燃料。
恒星有时会发生称为“超新星”的巨大爆发，这使所有其他恒星看起来都很黯淡。这时，一些恒星在后期产生的重元素将被扔回银河系，成为下一代恒星的原料。我们的太阳是第二代或第三代恒星，它含有大约2%的这种重元素。也有一些重元素聚集并形成围绕恒星运行的行星，我们的地球就是其中之一。
关于宇宙的起源，我们仍有许多疑问:首先，为什么宇宙在大尺度上如此均匀？背景辐射的温度也是如此吗？除非宇宙的不同部分只是从相同的温度开始！第二，为什么我们的宇宙会以如此接近临界的速度膨胀？如果在大爆炸后的1秒的瞬间，它的膨胀率只有十亿分之一的话，那么我们的宇宙早就崩溃了！第三，我们的宇宙是非常平滑和规则的，从概率上来说，无序和不规则宇宙的数量应该占绝对优势，因为宇宙初始状态的选择是随机的。为什么我们碰巧遇到如此渺茫的机会？
为了解释这些现象，麻省理工学院的学者艾伦·古斯提出了“暴涨宇宙模型”。他认为早期宇宙并没有像现在这样以递减的速度膨胀，但有一段时间迅速膨胀。宇宙的加速膨胀使其半径在远小于654.38+0秒的时间内增加了654.38万亿倍（654.38+0后跟30个零）。
格斯认为大爆炸的状态非常热而且相当混乱。这些高温表明宇宙中的粒子具有极高的能量。在如此高的温度下，强相互作用力、弱相互作用力和电磁力统一为一个力；当宇宙膨胀和冷却时，由于粒子能量的减少，力之间的对称性被破坏，强力、弱力和电磁力变得互不相同。这就像液态水在各个方向都具有相同的属性，但在冷冻形成晶体后，它就变得各向异性，水的对称性在低能状态下被破坏了。
当宇宙翱翔时，它所有的不规则都被抚平，就像气球充气时，它所有的褶皱都被抚平。
膨胀模型也可以解释为什么宇宙中有如此多的物质。在量子理论中，粒子可以以“粒子-反粒子对”的形式从能量中产生。这些粒子和反粒子具有正能量，而这些粒子的质量产生的引力场具有负能量（因为相互靠近的物体的能量低于距离较远的物体的能量）。宇宙的总能量为零，这确保了能量守恒不会被破坏。零的倍数仍然是零。在暴胀时期宇宙体积迅速翻倍的过程中，可以制造的粒子总量变得如此之大，以至于我们的宇宙现在大约有65438+亿亿亿亿亿亿（1后跟80个零）个粒子。格斯是这样描述的:“宇宙是最彻底的免费午餐！”
宇宙开始时的场景。
梦想家（99/11/1，10: 18）
我们经常认为，如果我们想看看过去，我们必须祈祷一次旅行只是参观。事实上，这是一种误解:由于光的传播需要时间，只要你在晚上仰望天空，你从远处看到的星光就已经是过去的景象了。例如，银河系的核心距离太阳约3万光年，因此目前看到的银核光谱是3万年前的光谱，即新石器时代之前的光谱；同样，望远镜中显示的5000万年前的M87星云位于5000万光年之外，也就是说，远在人类出现之前，甚至在非洲和南美洲大陆板块分离之前。两年前，我们在本专栏中报道过，对一个大约654.38+0.6亿光年外的星云的观测表明，在654.38+0.6亿年前，宇宙的背景温度高达7.4 K，远超过目前银河系附近的2.7 K。
自大爆炸形成以来，宇宙的年龄估计约为654.38+03亿年。那么有没有可能观测到更远的天体，比如654.38+00亿光年外（也就是654.38+00亿年前），从而确定宇宙混沌之初的景象呢？由P.A.Shaver领导的一组英国天文学家最近证实，在很远的距离上“类星体”开始变得稀少，在相当于宇宙年龄约6.5%的距离上，它们根本不存在。类星体是由星云碰撞或星云核心坍缩引起的异常现象，因此类星体只能出现在星云之后。然而，早期宇宙是一个高密度和相对均匀的质量球，由于精细的密度波动和引力，需要相当长的时间才能产生空间不均匀的结构，即前星云结构。因此，类星体在早期宇宙中不可能存在。谢弗的研究结果从实际观察中或多或少地验证了这一想法。
事实上，在过去的二十年里，这一领域的研究工作很多，但都受到以下问题的困扰:遥远的星云（包括类星体）以极高的径向速度移动，并且速度与距离成正比——这就是所谓的大爆炸导致的宇宙膨胀。这种径向速度导致了星云光谱的红移（见方框中的解释），但同时它将星云发出的光变成了红光，从而讨论了星云之间对尘埃的吸收。因此，类星体的不存在很可能是由于上述吸收，而不是其不存在。
解决这个问题的关键是大多数类星体同时发出可见光和无线电波。可见光的红移是测量距离所必需的，但它可能会被尘埃吸收，但无线电波不会被吸收。因此，如果能够为每个可能是类星体的无线电源找到相应的可见光源，并确定其距离，那么就可以有把握地确定最远的类星体是1968中发现的特殊天体。令人惊讶的是，它的亮度（即每秒发射的辐射能）极高，相当于甚至超过了整个星云（每个星云包含10到11颗恒星）。亮度计算如下:由于类星体的谱线显示出非常高的红移系数z，因此可以推断它具有非常高的退行速度；然而，根据哈勃定律，恒星的距离与其后退速度成正比，因此可以推断出它具有非常长的距离，从而可以根据它的表观亮度计算出它惊人的内在亮度。另一方面，类星体表现出极快的闪烁。换句话说，它可以在几秒钟内大大改变亮度。由于在其表面任意两点同步变化的信号不能超过光速，因此可以根据其闪烁的特征时间来估计其表面直径的上限。通过这种方法，人们发现类星体的表面积比星云的表面积小得多，仅与恒星的表面积相似。它之所以被称为类星体，是因为它的亮度接近星云，大小像恒星，因此无法简单判断其性质和结构。
类星体的本质长期以来一直困扰着今天的作家。现在他们倾向于认为类星体是所谓活动星云的核心，即星云碰撞或其中心因引力坍塌而形成巨大黑洞，然后继续吸收大量物质的现象。类星体是宇宙演化的产物，因此其出现的高峰期约为当前宇宙年龄的20%，即宇宙形成后约25年。在此之后（即在更靠近太阳的距离上），类星体密度大大降低，这一点早已得到明确研究；至于在此之前类星体密度的降低，则是本文讨论的话题。多远，属于什么年代，不用担心因为吸收灰尘而错过。这项工作需要系统和大量高度精确的观测，最近由Schaefer Group完成。
他们首先精确定位了南半球天空中所有具有类星体射电频谱的射电源，然后在它们的位置上逐一找到相应的可见光源，并识别了这些光源的形状、红移和距离。结果是最远类星体的红移系数为z = 4.46，这意味着它的发光时间距离宇宙诞生之初只有89亿年，约为当前宇宙年龄的6.5%。在更远距离（相当于z & gt5及更早）尽管有许多其他发光恒星，但具有特殊射电频谱类型的类星体并不存在。证明早期宇宙中没有发射强无线电波的类星体。他们还认为有理由相信同样的结果适用于所有类星体。
如果这一结论成立，我们还可以估计出星云开始形成的时间，即不晚于宇宙大爆炸后的8.9亿年。
重现宇宙的诞生
在纽约长岛沙林深处，物理学家正准备进行一项实验，以重返宇宙诞生的那一刻。今年5月，物理学家埋在美国能源部布鲁克海文国家实验室的“时间机器”将开始分离金原子中的电子，将其加速到光速的99.995%，然后将这对原子撞在一起，这足以产生比太阳高65，438+0，000倍的温度。但这些都不会造成危险，因为每次撞击产生的总能量只有一只蚊子落在屏幕上的大小。
科学家认为，第一批原子直到宇宙诞生后大约一秒钟才出现，因此将它们撕裂将重现宇宙诞生前的情况。物理学家可以想象那个场，就像一个高温小颗粒等离子体锅，其中既没有原子，也没有质子和中子。参与这项研究的耶鲁大学物理学家哈里斯说:“我们希望产生小颗粒等离子体，然后探索和了解其特性。”
生活大爆炸:一个故事？
【美国《纽约时报》3月8日文章】标题:从前有一个生活大爆炸理论。
从前。似乎有一个非常简单的假设，即宇宙始于大爆炸。
宇宙诞生的故事被慢慢拼凑起来。“大爆炸”方程甚至可以用来预测宇宙早期历史中形成的较轻元素（氢、氢和锂）的相对数量。而且，“大爆炸”理论与观测结果非常吻合，这真的令人难以置信。
但这个理论上的天堂已经很难有好日子过了。近年来，“大爆炸”理论无法自圆其说的问题接踵而至，宇宙不再那么循规蹈矩。
最新的打击
最近一次打击发生在上个月。长期以来，人们认为星系之间的引力是对抗宇宙膨胀的，向心引力正好与离心张力相平衡，从而控制了宇宙。当理论家们看到2月27日的《科学》杂志时，他们会深感震惊，因为这一期报告了宇宙正在膨胀的证据，这表明存在某种与引力相反的排斥力。
尽管它尚未得出结论，但这是理论家们一直在绞尽脑汁了解的一系列惊人结论中的最新一个。天文学家的观测工具变得越来越灵敏，因此他们必须不断地将一个又一个善意的假设塞进最初的“大爆炸”理论中——首先，大爆炸发生后立即出现了一个短暂的“膨胀期”，出现了大量看不见、无法解释的“暗物质”，现在可能是某种神秘的东西正在加速宇宙的膨胀。
理论起源
爱因斯坦是最早模糊地理解后来被称为“大爆炸”的人之一，他讨厌这种想法。在1917年，他意识到他的广义相对论意味着宇宙要么在收缩，要么在膨胀。他在方程中加入了一项，后来被称为宇宙常数。这是一个额外的因素，可以使宇宙体积的变化可以忽略不计。
后来，天文学家收集了确凿的证据，证明星系确实在膨胀，并且距离地球和彼此越来越远。爱因斯坦因此得出了一个著名的结论:他的宇宙常数是他“最大的错误”。
“大爆炸”理论几乎自问世以来就命运多舛。
通过间接测量星系之间的距离和星系漂移的速度，著名天文学家埃德温·哈勃得出结论:大爆炸有20亿年的历史。但是地质学家通过使用铀衰变为铅的速度计算出地球本身的年龄为40亿年。
这一矛盾很快得到解决。星系的移动速度是根据星系光的红移来测量的，有点像远处的轮船汽笛声，音量急剧下降。星系间距离的测量更加不准确。人们不得不做出这样的推理，即如果他们能凝视附近的一个天体并一览无余，它该有多亮。通过比较假设的固有亮度和实际到达地球的光的亮度，我们可以估计天体和地球之间的距离。直到1965左右，这个理论的支持者并不多，天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了无处不在的背景辐射，这是最初的大爆炸留下的余晖。再加上最初的大爆炸后形成了丰富的轻元素的预言得到了验证，大爆炸理论似乎已经确凿无疑了。
不断修改
但并不是所有的事情都能得到解释。例如，为什么背景辐射无论出现在哪里都具有完全相同的温度？这种配合似乎太完美了，以至于不真实也不自然。更不可思议的是宇宙不可思议的形状。一个“封闭”的宇宙是弯曲的，所以宇宙中的一切最终都会坍塌。而一个“开放”的宇宙将无限膨胀。但无论如何，我们自己的宇宙似乎是“平坦的”，介于两者之间。
除非有一个仁慈的独裁者，否则宇宙万物怎么会如此和谐？
一个答案出现在1979年，当时物理学家艾伦·古思提出了一个假设，即在最初的大爆炸之后，宇宙立即进入了一个超高速疯狂膨胀的时期，宇宙的体积呈指数级膨胀。膨胀期只持续了远小于一秒的一瞬间。然而，计算结果表明，这足以使辐射均匀并使弯曲变平-消除大爆炸留下的涟漪，然后恢复宇宙常数。
但宇宙学家随后开始感到不安，因为宇宙辐射太均匀了；这表明宇宙最初是均匀的，然后莫名其妙地演变成我们今天看到的不规则宇宙，点缀着恒星、星系和巨大的星系团。似乎宇宙还不够古老，引力还不足以让这么多物质凝聚。所以又有一次修正。宇宙学家发现，暗物质的存在在理论上可以证明“大爆炸”理论。如果宇宙中有足够多的这种看不见的物质，那么这种物质可以产生额外的引力，促进巨型结构的形成。
“大爆炸”理论不再简单明了，现在它甚至似乎变得越来越复杂。
使用爆炸的恒星超新星作为测量距离的信标（因为超新星的实际亮度可以通过它们的闪烁速度来估计），天文学家最近几周不情愿地得出结论，宇宙可能正在莫名其妙地加速膨胀。
也有可能是视错觉蒙蔽了天文学家。与此同时，理论家们正忙于修补漏洞。
美国专家的最新测量结果表明，宇宙大爆炸理论需要修改。
新华社发今天上午，美国科学家对银河系中心区域氘含量的最新测量结果显示，目前宇宙大爆炸的理论标准模型可能需要一些修正。
美国物理研究所的唐·卢博维奇等科学家在新一期英国《自然》杂志上报告说，他们研究了距离银河系中心仅32光年的人马座星云的光谱，发现氘丰度比大爆炸理论标准模型计算的氘丰度高出约654.38+百万倍。
科学家们对这些氘的来源进行了许多猜测。例如，如果在过去的几十亿年中，银河系中心存在一个类星体，那么它在死亡后会留下大量的氘。或者在宇宙射线的作用下，碳等重元素会解体产生氘。然而，计算表明类星体中剩余的氘应该比现在多得多，银河系中心区域的宇宙射线浓度不足以使碳产生如此多的氘。这样，只有一种解释，那就是这些氘从银河系的外部区域落到了银河系的中心，并且它们产生了
诞生于宇宙诞生后不久。新的测量结果表明，大爆炸的理论参数需要修正。