相信很多人都聽說過“宇宙大爆炸”一詞,也許很多人第一次聽到時,感覺應(yīng)該跟科幻小說有關(guān),或者是一個科學(xué)假說。
然而事實(shí)卻是,宇宙大爆炸已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型,是天文學(xué)研究宇宙演化的核心科學(xué)理論,一般稱為“大爆炸宇宙理論”。
有趣的是,大爆炸宇宙理論被提出來的時候,很多科學(xué)家都不相信,連愛因斯坦這樣偉大的科學(xué)家也提出過質(zhì)疑。但是,這個看起來十分荒誕的說法,最后居然成了主流的科學(xué)理論,并被寫進(jìn)了天文學(xué)的教材。
宇宙大爆炸小檔案
天文學(xué)家關(guān)于大爆炸宇宙理論的觀點(diǎn)認(rèn)為,在大約139億年前至133億年前,一個密度和溫度都極高的奇點(diǎn)(大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為奇點(diǎn)就是宇宙產(chǎn)生之初,由爆炸而形成宇宙的那一點(diǎn)),突然發(fā)生了劇烈的膨脹,又經(jīng)過漫長的膨脹過程,形成了今天的宇宙。
大爆炸宇宙理論最初是由比利時物理學(xué)家喬治·勒梅特提出來的,不過最初的提法是“原生原子的假說”。然而,英國天文學(xué)家弗雷德·霍伊爾認(rèn)為“原生原子的假說”荒誕可笑,諷刺勒梅特的理論是大爆炸理論。于是,“宇宙大爆炸”的說法產(chǎn)生了。
愛因斯坦的發(fā)現(xiàn)
1905年,愛因斯坦提出了著名的狹義相對論。此后,愛因斯坦又將狹義相對論進(jìn)行了拓展,得到了廣義相對論。在廣義相對論中,有一個讓愛因斯坦有些困惑的方程式:重力場方程式。
通過這個方程式,愛因斯坦發(fā)現(xiàn)宇宙的整體是隨著時間動態(tài)變化的,這種變化可能是向外膨脹,也可能是向內(nèi)收縮。然而,愛因斯坦一直以來都認(rèn)為宇宙是恒定的,不會隨著時間的變化而變化。于是,愛因斯坦做了一件有趣的事情:為了能夠讓重力場方程式滿足自己對宇宙的認(rèn)知,他在方程中加入了一個宇宙常數(shù)。只要這個宇宙常數(shù)按照特定的方式取值,就能夠顯示宇宙不會隨時間而變化。
宇宙大爆炸時代到來
愛因斯坦的“小伎倆”很快就被物理學(xué)家勒梅特發(fā)現(xiàn)了,他從愛因斯坦的廣義相對論出發(fā),推翻了宇宙恒定的理論。他認(rèn)為宇宙最初是由一個非常小的點(diǎn)開始,經(jīng)過快速膨脹而來。這就是宇宙大爆炸說的起源。
此后,著名天文學(xué)家哈勃通過對星系的觀測發(fā)現(xiàn),幾乎所有的星系都在離我們遠(yuǎn)去,而且速度越來越快。這從宏觀方面驗(yàn)證了宇宙大爆炸理論。此后,科學(xué)家們通過更多的發(fā)現(xiàn)和研究,進(jìn)一步證明了大爆炸宇宙理論的科學(xué)性。