宇宙解密（1）----从宇宙的诞生说起（转）

画王845

前言

　　自从1609年，伽利略用自制的望远镜首次开始了人类对天体详细的观测以来，400年过去了。我们人类对头顶这片天空，已经了解了多少了呢？宇宙学---这门古老而又新颖的学科，永远地吸引着无数地球人的热切的目光！经过一段时间的准备，我打算用几个月的时间，从宇宙的诞生说起，直到地球生命的起源，给喜欢看我的博客的朋友们做个总结。

　　我会尽量采用最新的信息，摘引得到科学界普遍认可的主流理论，给大家展示出，经过400年的时间，我们地球人对宇宙的总体的了解，已经到了什么程度了。希望大家喜欢！



一、宇宙的起源

1〉宇宙几岁了？

　　20世纪以前，我们地球人还不知道这个答案。没有人知道宇宙几岁了。不仅如此，事实上，我们人类以前就几乎没有考虑过这个问题。我们曾经的常识是：宇宙有着无限的过去和无限的未来，而且，宇宙永远都不会改变。直到有一天，美国物理学家George Gamow(出生于乌克兰）告诉我们，宇宙是有年龄的。该理论的依据，就是美国著名天文学者哈佛发现的宇宙正在膨胀的现象---如果宇宙正在膨胀，那么远古时代的宇宙就应该比现在的宇宙要小！-----那么，在更远更远的远古时代，宇宙就是一个压缩的很小很小的一个小点儿。那个点儿，就是宇宙的起源。

　　Gamow认为，宇宙起源于一个很小很小的点儿，那个点儿，可以想象成为一个超高密度，超高温度的点儿。现在我们所知道的宇宙里的所有物质以及所有能量，原来都压缩在这个点儿里。而一个超出我们绝大多数地球人想象的大爆炸，就是这个宇宙的起源-----这就是我们常常听说的宇宙大爆炸了。

　　当Gamow对外公布了他的宇宙爆炸理论的时候，并没有得到当时的科学界的认可，反而受到了很多人的嘲笑。但是，现在这个理论已经成为我们解释宇宙的诞生，进化，以及发展的最标准的主流理论了。根据这个理论所提出的观点，科学界推断出，我们的宇宙大约是在137亿年前诞生的。也就是说，我们的宇宙，已经137亿岁了。


（大爆炸想象图）


（宇宙诞生示意图）

2〉组成宇宙的物质是如何产生的？

　　我们认为，大爆炸之初，宇宙从极其微小的一个小点儿急速膨胀到了一个超级巨大的空间，并且，仅仅用了很少很少的时间。它从原始的一个小点儿急速膨胀到直径为1000万光年的空间，仅仅用了1秒的1000兆分之1的1000兆分之1的1万分之1的时间。即使用我们地球人常用的一瞬间也很难形容这段时间的。

　　宇宙诞生后的三分钟内，构成宇宙所有我们可以认知的物质的元素也都被制造出来了。过程如下。

　　①100万分之1秒之后，电子光子等基本粒子开始形成。基本粒子就是组成物质的最小的单位。

　　②1万分之1秒之后，质子中子等开始出现。

　　③1秒钟之后，由于质子和中子的结合，氢的原子核诞生了。

　　④3分钟之后，从氢的原子核产生出了氦的原子核。而这个氢和氦，就是构成宇宙的所有物质的本源。

　　也就是说，在宇宙诞生后的3分钟，构成宇宙世界的材料，就已经准备好了。


　　然后，从原子核到原子的过程，却花了整整38万年的时间！在这漫长的38万年的时间里，原子核以及电子和光子们，就这样在宇宙间自由乱飞乱撞，所以，光线处于不能直线前进的状态。

　　3〉刚刚诞生的宇宙是一个什么状态呢？

　　由于原子核等基本粒子处于一个自由乱飞乱撞的无序状态，所以光线不能直线传播，整个宇宙是一种不透明的混沌状态。呵呵，有没有人觉得这个说法眼熟啊？----盘古开天地的故事----有人想起来了么？要不咱中国人总是喜欢夸耀自己的祖先呢，有时候觉得还真有点神奇！

　　宇宙大爆炸之后，随着宇宙的膨胀，其温度也在下降。在出现了质子和中子的1万分之1秒时，宇宙的温度是1兆度。在产生了氢的原子核的1秒钟时宇宙的温度就下降到了100亿度。

　　38万年之后，宇宙的温度降至3000度，电子几乎全部完成了跟原子核的结合，天空变得通透。宇宙晴朗了！



　　4〉现在的宇宙多少度了？

　　经过137亿年的持续膨胀，宇宙的温度已经降到很低很低了。但是，还会持续下降么？会不会无限止地下降呢？实际上，这是不可能的。为什么呢？在回答这个问题之前，我们先学习一下关于温度的基础知识。

　　1〉首先，温度是怎么产生的？温度，实际上就是构成物质的分子的运动能量，分子越是活动激烈，相互之间碰撞越多，温度就越高。所以，当飞机飞到高空的时候，由于空气稀薄，分子之间相互碰撞减少，温度就会比地面上要低的多。

　　2〉温度有下限。这是为什么呢？那是因为在理想的真空状态下，完全没有物质（分子）存在的空间里，由于不存在分子之间的碰撞，所以也就不会产生温度，这个状态，我们称之为绝对零度。用摄氏温度来表述的话，绝对零度就是零下273.15度。

　　有人曾经预言：既然宇宙在诞生的时候是一个超高温的世界，那么，这些热能就一定还存在。这个应该存在的余热被称之为宇宙背景放射。反过来说，如果我们能够找到这个应该存在的余热的话，那么，就可以证实宇宙大爆炸理论的正确性了。

　　直到1989年，由美国航空航天局NASA发射的探测卫星COBE才首次观测到宇宙背景放射，它的温度是零下270.425度。比绝对零度高3度。

　　关于宇宙背景放射，由于COBE的精度有限，当时仅仅观察到了宇宙的温度不平均，有的地方略高，有的地方略低的现象。（见下图）。


　　2001年，更高性能的观测卫星WMAP被发射升空。它带给了我们一个更加令人惊奇的结果----构成宇宙的物质以及能量的96%以上，我们居然一无所知。也就是说，宇宙的绝大部分，是由这种我们地球人无法认知的暗物质和暗能量组成。（见下图）。

探索未知

天文知识顶一个

dollme

画王转得好，很好的科普贴。

lsrmai666

天文知识顶

czbianjianwei

就像野外生存一样，大脑里的知识比刀要有用的多，不能纯玩硬件，而在于用它干什么。

wwfcode47

画王845 发表于 2011-3-1 14:49
前言

　　自从1609年，伽利略用自制的望远镜首次开始了人类对天体详细的观测以来，400年过去了。我们人类 ...

楼主转的科普帖子非常好。但是转帖也要把原创地址一并转才是啊。转自网易博客赏月观星http://forrest143.blog.163.com/b ... 2085065080082086069
赏月观星的帖子质量非常之高。依我看比现在论坛的精华帖子都更能让新手明白。

magnus

射手原理，农场主原理下，
这些还是真实的吗？

画王845

magnus 发表于 2011-3-6 16:53
射手原理，农场主原理下，
这些还是真实的吗？

射手原理，农场主原理？？？？？？

是什么原理？

magnus

画王845 发表于 2011-3-6 22:32
射手原理，农场主原理？？？？？？

是什么原理？

射手与农场主
“射手”假说：有一名神枪手，在一个靶子上每隔十厘米打一个洞。设想这个靶子的平面上生活着一种二维智能生物，它们中的科学家在对自己的宇宙进行观察后，发现了一个伟大的定律： “宇宙每隔十厘米，必然会有一个洞。”它们把这个神枪手一时兴起的随意行为，看成了自己宇宙中的铁律。

  “农场主假说”则有一层令人不安的恐怖色彩：一个农场里有一一群火鸡，农场主每天中午十一点来给它们喂食。火鸡中的一名科学家观察这个现象，一直观察了近一年都没有例外，于是它也发现了自己宇宙中的伟大定律：“每天上午十一点，就有食物降临。”它在感恩节早晨向火鸡们公布了这个定律，但这天上午十一点食物没有降临，农场主进来把它们都捉去杀了。

星空的爱好者

所以说宇宙方面的东东真的搞不明白，人类穷其一生不知能不能明白万分之一。如果能达到万分之一，那人类就是宇宙之神

magnus

这百万分之一秒是怎么推算出来的？