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宇宙的初始条件与元素形成的合理解释

时间:2023-07-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:阿尔夫和他的博士生导师伽莫夫想证明,他们所设想的初始条件能够对宇宙中各种各样的元素做出合理解释。迪克证实,神秘信号的确是宇宙微波背景辐射,因此证实了大爆炸理论。霍伊尔是宇宙膨胀理论的强烈反对者,他更加倾向于自己的理论,他称之为“稳恒宇宙”,在这个模型中,宇宙不断产生新物质。这个名词从此留在了人们的想象中,从此以后,宇宙从奇点开端的理论便称作“大爆炸”理论。

宇宙的初始条件与元素形成的合理解释

二战之后,拉夫·阿尔夫和乔治·伽莫夫猜想,最初,宇宙是由原子粒子“热汤”形成的,温度高达几十万亿度。他们将这碗“原子汤”称作“伊伦”。随着宇宙的膨胀,能量也随之扩散到更大范围的太空中,从而冷却。阿尔夫和他的博士生导师伽莫夫想证明,他们所设想的初始条件能够对宇宙中各种各样的元素做出合理解释。一些元素,例如氢和氦,都是很常见的,还有另外一些元素,例如锡和金,则稀少得多。

他们花费了数月进行运算,发现了宇宙膨胀时,温度和密度下降会产生的影响。他们的研究结果是,氢和氦应该是目前为止最常见的元素,一个氦原子意味着同时存在十个氢原子。这个精确的比例是天文学家已经确认的。

1948年,阿尔夫和罗伯特·赫尔曼共同发表了一篇论文,预测宇宙早期起源产生的辐射应该依旧可探测。他们计算,这个“宇宙微波背景辐射”的温度约为绝对零下268摄氏度。这是宇宙大爆炸时所爆发出的残余辐射,能量大到难以想象。阿尔夫尝试着说服天文学家对这些时间起源之时产生的回响进行搜寻。不幸的是,当时的设备条件无法驳斥或证实他们的理论,因此,这一预测被或多或少地遗忘了将近20年。

1964年,美国无线电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊的发现最终证实了大爆炸的规模。在测试一台名为霍穆德尔号角天线时,他们注意到,设备看似搜寻到了来自天空的噪音。起初,他们以为是鸽子粪便导致了设备故障!但是,当他们清理完设备,也就是射杀了鸽子后,他们却发现,噪音来自大气层外的各个方向。无论在任何时间进行探测,噪音都没有任何不同。

宇宙背景辐射图

在同一时间,物理学家鲍勃·迪克和吉姆·皮博思正计划开展一项实验,以测验拉夫·阿尔夫的理论,即宇宙早期的辐射还留有残余。他们设想,来自早期星体的光线在进行宇宙穿行过程中进行了大规模的红移,在我们看来,就是成了微波辐射。彭齐亚斯和威尔逊听说了他们的实验,便与他们取得联系,询问是否发现了迪克和皮博思所寻找的对象。迪克证实,神秘信号的确是宇宙微波背景辐射,因此证实了大爆炸理论。“我们被人抢占了先机。”迪克承认。(www.xing528.com)

“当我们第一次听到令人费解的嘈杂声时,我们并不知道它的意义,我们从未想过,它竟和宇宙起源相关,”彭齐亚斯说,“直到我们穷尽了所有能够解释杂音起源的原因,我们才意识到,我们可能在一件大事上摔了一跤。”

名字揭示了什么?

许多天文学家依旧拒绝接受承认宇宙实际上是有开端的,这对于阿尔夫的实验并没有什么帮助。此后不久,在1950年,英国天文学家弗雷德·霍伊尔发表了广播讲话。霍伊尔是宇宙膨胀理论的强烈反对者,他更加倾向于自己的理论,他称之为“稳恒宇宙”,在这个模型中,宇宙不断产生新物质。他嘲笑阿尔夫和伽莫夫的理论,称他们的理论是“大爆炸”。这个名词从此留在了人们的想象中,从此以后,宇宙从奇点开端的理论便称作“大爆炸”理论。

进化论
物质密度随时间降低

稳恒宇宙理论
物质密度始终保持恒定

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