科普科普·

揭秘宇宙之谜:大爆炸的启示与无限终结的未来

Publié à 2024-08-29 10:48:06Vu 34 fois
Article de vulgarisation scientifique
Réimpression Veuillez indiquer la source

宇宙的形成始于最初的爆炸,这一观点不仅体现在爱因斯坦的理论中,还被视为宇宙学领域的核心指导原则。科学界普遍认为,在这场灾难性的爆炸之前,宇宙经历了特定的发展阶段。所谓的爆炸描述的是宇宙在极端的温度和密度条件下诞生的瞬间,大约发生在138亿年前,这一时期被称为“膨胀”。

在膨胀期间,宇宙以难以想象的速度迅速扩张,使其体积在极短的时间内翻倍,从不超过原子大小的状态迅速扩展到如今庞大的规模,包含了约3500亿个星系。这种极速扩张的过程如同魔法一般神奇。随着为这一过程提供能量的动力逐渐消散到太空,温度上升,物质粒子形成,我们现在称之为大爆炸的现象便出现了。

但是,关于引发膨胀的原因以及导致其结束的机制,仍然存在许多疑问。

关于膨胀持续的时间,我们无法给出确切的答案。我们对那个时期知之甚少,缺乏精确的数据。起初,一个微小而致密的物质球体开始膨胀,最终演变出原子、分子、恒星和星系,形成了我们今天所见的宇宙。然而,大爆炸之前发生了什么,以及那一刻之前的宇宙处于何种状态,这些问题仍然悬而未决。

在宇宙膨胀的过程中,宇宙的大小在不到一秒的时间里至少扩大了80倍。这个过程是由未知能量填充外太空真空所触发的瞬时膨胀,使得宇宙变得空旷而寒冷,为大爆炸创造了条件。

一些理论假设认为,膨胀并非突然停止,而是逐步、部分地结束。每一次膨胀过程的终止,都意味着一个新的宇宙的诞生。这些理论被称为“永久膨胀理论”,提出在这一过程中不断有新的宇宙形成,甚至可能是无限多个宇宙,超出了我们可以观察到的范围。

现代宇宙学正在积极探寻一些尚未完全解决的谜题的答案。宇宙膨胀的概念——即宇宙在大爆炸前极速扩张——为我们理解自身起源提供了新的视角。尽管如此,我们可能永远无法完全揭开在此之前所发生事件的神秘面纱。

多元宇宙理论为我们提供了一个观察无数宇宙的新视角,每个宇宙都有其独特的物理定律和常数。这些理论为解释为何我们的宇宙拥有如此理想的生命条件提供了可能的解释。如果存在着无数个具有不同物理定律组合的宇宙,那么必然存在一个最适合生命起源和维持的宇宙。

然而,值得注意的是,尽管宇宙膨胀的概念是现代宇宙学的基础,但关于多个宇宙的推测在科学上仍然是合理的假设。这一领域的研究仍在继续,科学家们孜孜不倦地寻找这些引人入胜的问题的答案。

我们的世界在不断变化,科学也不会停滞不前。现代宇宙学家正积极探索解释大爆炸之前过程的理论。其中一种理论是宇宙膨胀的概念,据此理论,在大爆炸前的时期,宇宙极其寒冷和空洞,其膨胀是由空间本身发出的能量引起的。

还有其他理论。其中之一是关于宇宙中存在额外维度的假设。根据这个假设,我们可以想象自己生活在广阔的多元宇宙中的一张纸上。在这个多元宇宙中,可能还有其他也在空间中移动的“纸片”或宇宙。这就提出了一个问题:当这些“薄片”相互碰撞时会发生什么。有一种理论认为,大爆炸是两个这样的“薄片”或膜碰撞的结果。

这些假设虽然颇具推测性,但实际上它们有着数学基础。此外,其中一些理论得到了实验的支持。例如,宇宙微波辐射是测试宇宙早期状态理论的关键工具。大爆炸后残留的辐射可以告诉我们很多有关那段时间发生的过程的信息。

我们知道我们所在的宇宙角落已经存在了138亿年。这正是光从我们肉眼可见的宇宙最遥远区域传播所需的时间。然而,我们的宇宙充满了许多奥秘和秘密。根据这些测量,我们可以推测宇宙超出了我们在“泡沫”中看到的范围。它延伸多远仍是个谜。我们还未能解答这个问题,但最新的科学发现和物理学测量表明宇宙可能是无限的。我们仍在努力寻找大爆炸之前发生了什么、我们可观测的宇宙有多大以及我们看到的部分之外还有什么等问题的答案。

然而,在思考万物的起源之后,我们经常忽视一个重要的问题:我们的宇宙将如何完成它的旅程?目前,最合理的假设是宇宙膨胀将持续无限期进行的观点。这一说法是基于一个令人惊讶的事实——宇宙的膨胀率随着时间的推移而增加。这种现象对我们来说是一个谜,因为直到此时,人们普遍认为引力作用于吸引力的方向,因此,从大爆炸那一刻开始的宇宙膨胀应该会减慢。我们还面临这样的问题:宇宙中是否有足够的物质来减缓其膨胀速度,使其停止膨胀并开始收缩。然而,表明宇宙膨胀正在加速的新发现表明,这个过程将持续下去,直到发生根本不同的事情。

Section des commentaires

Pas encore de commentaire, ajoutez le premier.

弦圈热门内容

暗物质:奇异黑洞可能是暗物质的副产品

对于我们能看到的每一公斤物质,无论是你桌上的电脑,还是遥远的恒星和星系,都有5公斤不可见的物质渗透在我们的周围。这种“暗物质”是一种神秘的存在,它规避了所有形式的直接观测,然而却通过它对可见物体的无形牵引力让我们感受到它的存在。图片来源网络五十年前,物理学家斯蒂芬·霍金提出了一个关于暗物质可能是什么的想法:一个黑洞群体,它们可能在大爆炸后不久就形成了。这样的“原始”黑洞不会是我们今天探测到的巨人,而是微观区域的超密物质,它们会在大爆炸后的第一枚万亿分之一秒形成,然后崩溃并散布在宇宙中,以一种可以解释我们今天所知的暗物质的方式牵引周围的时空。现在,麻省理工学院的物理学家发现,这个原始过程也会产生一些意想不到的伴侣:更小的黑洞,它们拥有前所未有的称为“色荷”的核物理属性的数量。这些最小的,“超负荷”的黑洞将是一种全新的物质状态,它们可能在诞生后不久的一小部分秒内蒸发。然而,它们仍可能影响了一个关键的宇宙学转变:第一次原子核被锻造的时候。物理学家假设,带色荷的黑洞可能影响了融合核的平衡,在一种天文学家将来可能通过未来测量检测到的方式。这样的观测将有说服力地指向原始黑洞作为今天所有暗物质的根源 ...

cover

如果一个人身体死了但大脑活在营养液中,是不是活在虚拟世界里?

在现代科幻电影的奇异世界中,常常会出现这样的场景:一个人的身体已经死亡,但大脑却被保存在营养液中,继续在虚拟世界里体验着生命。《黑客帝国》中的就是这样一种构想,人类的大脑通过电信号与计算机系统连接,生活在一个被编程的虚幻世界中。然而,这种幻想并非纯粹的娱乐创作,它也反映了人们对大脑与身体关系的深层思考。哲学家希拉里·普特南提出的“缸中之脑”假想,把这种思考推向了极致。他设想了一个邪恶科学家通过手术将人的大脑取出,放置在营养液中维持生命,再通过计算机程序向大脑输入信息,制造出一个人工的虚拟现实。在这个假想中,被操作的大脑仍然可以体验到生活的一切,但所有的感知和记忆都可能是虚假的。这样的假想引发了一个问题:如果一个人的大脑被置于这样的环境中,那他或她是否真的活在虚拟世界里?揭秘大脑的复杂运作机制要探讨这个问题,我们需要从大脑的运作机制入手。每个人体内都存在着一个错综复杂的神经系统,这个系统由神经纤维构成,包括各种神经组织,如大脑和脊髓。这些神经组织负责将神经信号传递给身体的各个器官,同时也将各个器官的信号传递回大脑和脊髓。正是通过这样的信号传递,我们才能感受到外部世界的各种刺激,并做出相应 ...

cover

最新发现:火星上有大量液态水,多到可覆盖整个火星,且水深1.6公里

多年来的探测数据表明,在火星表面存在着大量类似地球河道和河床的地形结构,其长度往往可达数百公里,明显是由液态水长时间侵蚀和冲刷而形成的,而火星表面的很多盆地和低洼地区,其边缘还存在着类似海岸线的特征。除此之外,在火星表面,还发现了广泛分布的水合矿物以及类似于地球上由水过程形成的沉积岩,这些分层岩石通常显示出交错层理等特征,被认为有水流过时形成的痕迹。所以科学家据此认为,在遥远的过去,火星表面曾经也存在由大量液态水形成的江河湖海,而那时的火星很可能也像地球一样宜居。然而我们都知道,现在的火星表面是一片干涸的荒芜世界,那么,火星上的水到哪里去了呢?对此,一个常见的观点就是,由于火星太小,其核心早早地冷却了,这会导致其磁场的消失,在没有了磁场的保护之后,火星的大气就被太阳风持续剥离,这导致了火星表面的气压显著下降,使得液态水无法在表面存在,于是水开始蒸发并被太阳风不断地“吹”走,而火星大气的变薄还导致了火星表面的温度急剧下降,于是剩余的液态水都冻结起来,形成了火星两极的冰盖或隐藏在火星地下的冰土之中。(↑火星北极的冰盖)可以看到,这样的解释是比较合理的,该观点也因此得到了较多的认同,所以人们 ...

光速存在极限是因为处理器有局限?

长期以来,物理学家一直在努力解释,为什么宇宙一开始就具备条件适合生命进化?为什么物理定律和常数,恰好是允许恒星、行星以及生命最终能出现的非常具体的数值?而让宇宙膨胀的那种力,暗能量,就比理论认为的要弱得多。实际应该是让宇宙物质全都聚集在一起,而不是像观察到的在膨胀撕裂。一个常见的答案是我们生活在一个无限多的宇宙中,即多重宇宙,所以我们不应该对其中至少有一个宇宙 会变成我们这个宇宙感到惊讶。但另一个看上去天方夜谭的答案,却越来越被重视,那就是我们的宇宙是被一个外在的计算机模拟出来的,这个计算机有人(或许是一个先进的外星物种)在微调各种参数。这个看上去很离谱的理论,目前已经得到信息物理学这门科学分支的理论支持。信息物理学认为时空和物质并不是宇宙的本质。相反,我们所处的物理现实,本质上是由信息比特组成的,而我们感受到的时空体验就是从这些信息比特中产生的。而所谓的温度,只是原子聚集在一起运动的另一种说法。从根本上说,没有一个原子具有温度。这极大地让科学家相信,我们的整个宇宙,实际上只是计算机模拟出来的事实,存在巨大可能性。不过,这个想法并不是最近才提出的。早在1989 年,传奇物理学家约翰·阿 ...

cover

有感而发,给小猫咪讲讲康德

前言:某日某夜,路遇小猫,小猫两步一回头,最后谨慎地坐在我脚边蹭我,我兴致忽起,遂边投喂边给小猫讲起来康德1 给猫讲康德在【牛顿猫】和【莱布尼茨猫】发展了微积分后,猫界对自然哲学的 研究就突飞猛进,而大众对猫的【认识论】依旧停滞不前,基础不牢,则地动山摇,科学认知的大厦有摇摇欲坠的风险。此时的认识论两派打架,分别是以【莱布尼茨猫】为代表的【纯粹理性派】,和以【休谟猫】为代表的【经验派】。那时候【亚里士多德猫】主义派把知识判断分为两类,【分析的】和 【综合的】。【分析】意思的可以从主体对象上直接得到的,比如这句话“一 只聪明的小猫 ”,“聪明 ”这一个特性可以直接从我们的主体,也就是这整 句话分析得到,我们就会说“小猫 ”的特性是“聪明 ”;而【综合】则代表其包括了其他的经验性的东西, 比方说“小猫 ”的特性是“吃小鱼干 ”, 我们从“一只聪明的小猫 ”这句话里,得不出“吃小鱼干 ”这个特性,“小猫 ”和“吃小鱼干 ”这作为认识到的经验我们曾见过,会很自然地联系起来。那么猫如何认识这个世界的呢?当然是靠芝士(知识)! 一只小猫天生就会喝奶,它不需要任何感观经验,这叫【先天知识】,一只小猫 ...