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发现宇宙创生轨迹的研究:揭示爆发力量非神秘 力量

时间:2023-07-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:科学研究表明,“宇宙蛋”的爆发是一种物质的力量所引发的,而不是借助某种神秘的力量导致的。科学家在天文观测中发现,宇宙大部分是氢,其次是氦。他的理论说明了现在宇宙中氢元素和氦元素的数量。关于宇宙的创生,伽莫夫和他的学生阿尔弗写好了一篇文章。在文章中,他们认为,“宇宙蛋”中充满了“中子素”,通过猛烈的爆炸,“中子素”分开并形成中子。在天体物理学和宇宙学的“指向”就更不在话下了。

发现宇宙创生轨迹的研究:揭示爆发力量非神秘 力量

说到宇宙的起源,比利时科学家勒梅特(1894~1966)认为,最初的宇宙形成于“原始原子”,后来人们称为“原始火球”,“原始原子”的名字现在已很少用了。关于最初的“原始火球”,人们认为,它只有几光年大小,其中充满物质和能量,同今天的宇宙大小比起来,那时的宇宙更像一个“鸡蛋”,所以被勒梅特形象地称为“宇宙蛋”。“宇宙蛋”非常不稳定,稍有干扰它就炸开,爆炸的规模和激烈程度是难以想象的。爆炸后的碎片就逐渐地形成了我们生存其中的或可以眼见的星系。这些星系继续膨胀,直到今天还未停下来。

20世纪30年代,英国著名的天文学家爱丁顿大力宣传勒梅特的“宇宙蛋”,并加以通俗化,逐渐形成了膨胀宇宙模型。很有趣的是,中国古代有关于盘古开天辟地的说法,相比而言,盘古就像是“宇宙蛋”中的胚胎

一般来说,在研究宇宙演化过程时,人们还难以避免宇宙膨胀之初的问题,也就是说,时间起点或宇宙起源问题。关于时间起点和宇宙起源,过去的学者常常认为是属于神学问题,或者是属于哲学问题。由于广义相对论宇宙学的研究与进展,科学家已经有能力研究宇宙起源的问题,而勒梅特正是这样做的。他将宇宙起源这样一个抽象的哲学问题转变为一个具体的科学问题,并且为科学家开辟出一片广阔的研究领域。科学研究表明,“宇宙蛋”的爆发是一种物质的力量所引发的,而不是借助某种神秘的力量导致的。

科学家在天文观测中发现,宇宙大部分是氢,其次是氦。关于这些,勒梅特还不能加以说明。20世纪40年代,美籍苏联物理学家伽莫夫(1904~1968)发展了勒梅特的理论,他对化学元素的起源问题做出了很大贡献。他的理论说明了现在宇宙中氢元素和氦元素的数量。

关于宇宙的创生,伽莫夫和他的学生阿尔弗(1921~2007)写好了一篇文章。在文章中,他们认为,“宇宙蛋”中充满了“中子素”,通过猛烈的爆炸,“中子素”分开并形成中子。这些中子迅速衰变成质子和电子。这些质子就是氢原子核,而质子与中子的反应就形成了氦元素。这就说明了宇宙中氢元素和氦元素的形成,以及在宇宙中的含量问题。

元素形成的反应是非常快的,伽莫夫设想不超过半小时。在爆炸时要释放大量的能量,所以温度是极高的;随后温度迅速下降,不同的原子核在温度下降时会俘获电子而形成原子;这些原子凝聚成气体物质,并在爆炸时向四面八方飞散而去,在飞散时形成星系与恒星。(www.xing528.com)

伽莫夫生性幽默,在进行科学研究时也不忘开个小玩笑。这个玩笑是由他和阿尔弗的名字引起的。阿尔弗的英文是Alpher,伽莫夫的英文是Gomow,这两个名字与希腊字母alpha(阿尔法,希腊字母表中第1个字母,写作α)和gamma(伽玛,希腊字母表中第3个字母,写作γ)发音相似。他们的名字对应着希腊字母表中的第1个和第3个字母,缺中间的字母(第2个)。为此,他拉进了一个物理学家,他的名字叫贝特(1906~2005),是美籍德国人,用英文写是Bethe,与希腊字母beta(贝塔,字母表中第2个字母,写作β)发音相似。在发表时署名为阿尔弗、贝特和伽莫夫,看上去好像是希腊字母表中前3个字母:阿尔法、贝塔和伽玛。这样的组合真是让人有点儿忍俊不禁。后来,伽莫夫干脆把他们的理论称为“α—β—γ理论”。这样不仅觉得十分有趣,可以给读者更深的印象,而且便于记忆。可见,读科学论文也是有趣味的!

伽莫夫

对于“α—β—γ理论”来说,其中有一个重要的预言,这就是大爆炸后宇宙降温的情况,到今天温度降到了5开,换算成摄氏温度约为-268摄氏度。正是他们创立的大爆炸宇宙模型大大推进了宇宙学的研究进程,使宇宙学的研究发展到更加精确的程度。但伽莫夫的这个预言是真的吗?科学家本应去测量一下就可以了,但遗憾的是,当时和以后的一段时间内,人们并没有加以认真地对待。

关于伽莫夫,在科学界享有盛名的是他的“指挥棒”。他的“指挥棒”非常灵验,他曾在分子遗传学施加他的这种指向性影响,使人们对“遗传密码”的研究大大减少了盲目性。在天体物理学和宇宙学的“指向”就更不在话下了。不过,伽莫夫关于宇宙大爆炸后的产物,其预言太“大胆”了,一时还未引起人们的重视。

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