科学发现之谜
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

宇宙的形成

宇宙在最初的时候是一个单独的无维度的点,即所谓的“宇宙蛋”,它凝聚了所有的时空质能,孕育着未来物质世界的一切,包括所有的天体和生命。在大约140亿年以前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,有着极高的温度以及密度,并在瞬间产生巨大压力,因而发生了巨大的爆炸。大爆炸使物质四散出去,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在现今宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,从而形成了今天我们看到的宇宙。

刚刚诞生的宇宙,空间从无到有,并急剧猛增,仅仅10~32秒后,就膨胀到大约1光年的直径。在1秒钟时,由于大爆炸产生的极强高能辐射就已经均匀地充满整个空间,使宇宙成为有100亿度高温的熔炉,所有物质都开始在其中剧烈地活动。紧接着,一场肆虐原始宇宙的风暴开始了,基本粒子之间发生猛烈撞击,中子融入质子形成了氦核。这个过程延续了大约3分钟,直至所有的中子消耗殆尽为止。有约22%质量的物质聚合成氦核,余下的物质为没有聚合的质子,即氢核,仅有十万分之几属于同位素氦和氘,百亿分之几归之于锂。至此宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间存在的主要是气态物质,这些气体逐渐凝聚成气云,于是原始星云形成。

璀璨浩渺的宇宙星空

初生宇宙的空间充斥着极强的高能辐射,炽热惊人。在宇宙大爆炸的最初3分钟内,构建原始宇宙的原生物质(主要是约78%的氢和22%的氦)的产生过程完成。在此后,由于宇宙膨胀面的冷却,使得如此大规模的核合成过程再也不可能发生了,而小规模的核合成也只有等到恒星产生以后才会发生。

随着时间的一点点流逝,30万年过去了,宇宙的温度降到了4000℃,宇宙的均匀状态并没有发生改变。到宇宙爆炸发生1000万年后,宇宙中高能辐射冷却变成微波背景辐射,氢核和氦核形成了各自的原子,原子间的引力也终于战胜扩散压力和辐射压,在这些引力的作用下渐渐形成了一个个物质密度较大的地区,并继续向中心收缩,原始星云就这样形成了。在这一时段内,由氢、氦两种元素构成的巨大原始星云开始弥漫太空,虽然非常稀薄,却表明宇宙物质不再处于均匀分布的状态,星系即将形成,这预示着宇宙星光灿烂的未来马上就要到来。

宇宙原始星云

接下来在引力的作用下,原始星云继续向中心聚集,并因潮汐作用,星云开始旋转,渐渐形成一双凸透镜的形状。星云收缩使引力不断增强,从而促使旋转不断加速,而旋转的加速又导致星云不稳定,从而裂成两个旋臂。随着时间的推移,在旋臂上发生了局部的凝结,每个凝结成的凝块因具有适当体积,所以便慢慢地在我们所见的恒星狭小限度内形成了一颗颗恒星。

哈勃太空望远镜

今天,通过哈勃太空望远镜,可以发现在我们星系以外的遥远空间里正在形成的其他星系,而那些新星系形成的过程正与现已存在的这些星系在几十亿年前时的形成过程相同。目前用天文望远镜观测到的这些新星系都是庞大的恒星集团,且距离我们极其遥远,因此称之为“岛宇宙”,它们的星系总数需以10亿来计算,与之相比我们所在的银河系只是其中的普通一员而已。

宇宙形成的理论作为一门发展中的理论,虽然得到了绝大多数科学家的认同,但仍有一些解释不了的问题,需要进一步完善其理论体系。