宇宙是時間和廣漠空間中存在的各種天體以及彌漫物質(zhì)的總稱,《懷南子-原道訓(xùn)》中說“四方上下曰宇,古往今來曰宙”,意思也就是說宇宙是天地萬物和時間的總稱。
宇宙是由行星、恒星、星云、星系及星系團(tuán)組成的,那么究竟宇宙空間有無邊界?時間有無始終呢?
1912年,美國天文學(xué)家斯萊弗在亞利桑那州的洛厄爾天文臺發(fā)現(xiàn),許多星系發(fā)射的光已變紅,光譜線移向紅色一端,好像在離開地球,1925年,哈勃和助手米爾頓在觀測宇宙時發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象不僅是某些星系,而是一切星系都具有的特性,他們還發(fā)現(xiàn),越向遠(yuǎn)處看,星系的光譜線越移向光譜的紅色一端,因此他們得出結(jié)論:一個星系離銀河系越遠(yuǎn),其飛離的速度越快,據(jù)此,哈勃宣布:整個可見的宇宙是不穩(wěn)定的,正向四面八方膨脹,
根據(jù)這一宇宙膨脹理論,科學(xué)家們建立了三種不同的宇宙模型。
第一種:穩(wěn)定態(tài)模型,認(rèn)為宇宙一直在,以不變的速率膨脹,新的物質(zhì)不斷產(chǎn)生,某一空間總有同量的物質(zhì)。
第二種:大爆炸模型,認(rèn)為宇宙起源于一次大爆炸,以后的頭半個小時內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生齊備,再不會有新的物質(zhì)產(chǎn)生。
第三種:脈動模型,認(rèn)為宇宙的所有物質(zhì)都從一團(tuán)原先壓緊的物質(zhì)飛離,速度逐漸緩下來,最終停止不動,而后開始在各部分引力互拉作用下發(fā)生收縮,物質(zhì)凝聚到最后再度發(fā)生爆炸,在這些過程中,物質(zhì)既沒有產(chǎn)生,也沒有毀滅,只是重新編排、互換位置。
人們?yōu)槿N宇宙模型激烈爭論了許多年20世紀(jì)50年代后期,依靠觀測證據(jù)的有力支持,大爆炸模型占了上風(fēng),科學(xué)家們確信,宇宙是由大約150億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的。
大爆炸宇宙模型把宇宙的演化過程分為三個階段。
第一階段,宇宙的極早期,那時宇宙處于一種極高溫、極高密的狀態(tài),溫度高達(dá)100億攝氏度以上,沒有生命存在,地球、月亮、太陽以及所有天體也都不存在,宇宙中只有中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等一些基本形態(tài)的粒子,這種狀態(tài)極不穩(wěn)定,使宇宙發(fā)生大爆炸,隨著宇宙整個體系的不斷膨脹,溫度很快下降。
第二階段,當(dāng)溫度降到10億攝氏度時,化學(xué)元素開始形成,當(dāng)溫度進(jìn)一步下降到100萬攝氏度,化學(xué)元素的形成過程結(jié)束,宇宙問的物質(zhì)主要是質(zhì)子、電子、光子和一些比較輕的原子核,仍然沒有星體存在。
第三階段,當(dāng)溫度降到幾千攝氏度時,由于溫度降低、光輻射減弱,宇宙間充滿了氣態(tài)物質(zhì),這些氣體逐漸凝聚成星云,再進(jìn)一步形成超星系團(tuán)、星系團(tuán)、星系乃至恒星和行星等,成為我們今天所看到的五彩繽紛的星空世界。
根據(jù)大爆炸宇宙模型,今天的宇宙溫度只有絕對溫度幾度,20世紀(jì)60年代的3K微波背景輻射的發(fā)現(xiàn),有力地支持了這一點(diǎn)。
目前,觀測儀器的改進(jìn)已經(jīng)引發(fā)了一場宇宙學(xué)的革命,相信在不久的將來,一定會發(fā)現(xiàn)一些令人不可思議的新現(xiàn)象,一個宇宙學(xué)革命新時期一定會到來。