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大爆炸与平行宇宙  

2017-11-26 23:01:04|  分类: 科学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自邓老师《大爆炸与平行宇宙》

大爆炸与平行宇宙

自有人类以来,就在思考宇宙是怎么来的?最早的理论是所谓的恒久论 (Steady State),也就是说宇宙是无边无际,无始无终的,星球在里面自生自灭。但是后来有人怀疑:「晚上天空为什么是黑色的?」多数人都会认为,是因为太阳下山了,所以晚上没有阳光,当然是黑色的。但是,有人会反驳,晚上天空也有亿万个星星照亮天空,所以晚上也应该是明亮的才对。

基于恒久论,我们可以说:
1.
宇宙无限大。
2.
星星均匀分布在宇宙中。
3.
星星都会发光。

我们可以推论,因为宇宙是无限大,而且星星均匀分布,所以我们在夜晚从地球望向太空时,无论往那个方向,应该都会看到无限个星星,所以夜晚的天空应该是明亮的才对。就像我们从远处看森林一样,森林里,树木是错开生长的,但是层层叠叠,当我们往远处看时,前排的缝细之间,会有后排的树木,以致於我们从远处看到的森林,是一大片的绿色。同理可证,无数的星星发出的光线会填满整个宇宙空间,所以夜晚应该也是明亮的。

但是实际上夜晚的天空是黑暗的,为什么?

关於这个问题,古时候的天文学家也讨论过。最早十六世纪,有系统的探讨黑夜问题的是提出星球三大运动定律的天文学家克卜勒(Kepler, 1571-1630)。他说,夜晚天空是黑暗的,因为宇宙是有限的。西元1826年天文学家奥伯斯 (H. Olbers) 提出的夜黑问题,又被称为奥伯斯论(Olbers‘ Paradox)。

奥伯斯说,如果宇宙无限,则星球数目也是无限的,如此一来夜晚天空应该是明亮的,但实际情况却相反,因此宇宙应该是有限的。而若宇宙是有限的,星球数量也是有限的,那么星球应该会受到万有引力吸引到一块,不会分布在宇宙中,所以宇宙是无限的。奥伯斯的推论造成的矛盾,被称为奥伯斯诡论(Olbers’ Paradox)。

一直到二十世纪,因为科技、仪器的发达,对於晚上天空是黑色的探讨终於有比较明确的解释。目前,科学家的研究可以解释夜黑问题的有下列几项:

1.天文学家哈伯(E.P. Hubble)观察到星系间的红移 (Red Shift) 现象,也就是宇宙正在膨胀当中,可以推论宇宙是有限的。膨胀必然有个起点,目前的推论是宇宙诞生于137亿年前的大爆炸。
2.
因为红移效应,减低了远方星系的亮度。由于宇宙加速膨胀,有些星系的光线可能永远到不了地球。
3.
大爆炸的余温犹存,变成宇宙背景辐射,因为宇宙背景辐射的分布不均匀,成为星系分布重要指标,我们知道星系在宇宙中的分布也是不均匀的。

这是目前较被接受的解释。由红移现象推论宇宙在膨胀,而恒久论无法解释红移现象,使得大爆炸 (Big Bang,或称大霹雳) 成为宇宙起源轮的主流思想。

根据爆炸论,宇宙是从无限小的一个点(Singularity,或称奇点)爆炸产生的。奇点是空间的一个点,本来空无一物,瞬间分解为正物质(我们组成的物质和黑暗物质),和反物质,以及能量和反能量(黑暗能量)。他们加起来等于零,所以不违反能量守恒定律。物质和反物质在很短的时间之内,互相抵消变成能量,只剩小部分的物质,成为星云,原子,恒星,行星,生物...等等。黑暗能量在宇宙诞生很短的时间内,推动宇宙非常快速(超光速)的膨胀,然后缓下来一段时间,现在又开始加速膨胀。(注:黑暗物质和黑暗能量的存在尚未得到实验证明。)

 

我们能观察到的宇宙,只是宇宙的很小部分。由于宇宙加速膨胀,我们可能永远无法观察到整个宇宙。按照多重宇宙论,我们的宇宙在诞生以前,是上一代的宇宙。我们所处的宇宙,有可能经由黑洞内的奇点,产生下一个宇宙。我们的正在膨胀的宇宙以外更广袤的空间是无数个平行宇宙。

 

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