宇宙大爆炸理论,如今的物理界几乎全体一致地接受这个理论,但宇宙有个起点这个事实让我们有一系列关于起点的问题,比如说为什么宇宙有个开始,它到底是怎么开始的?
但接受大爆炸理论和想象它的影响是两码事,理论细节上还有问题,那就是爆炸的问题。
20世纪末期,科学家检验着大爆炸问题,随着这个理论已经被普遍接受,最大的问题之一就是外太空的温度奇怪地一致。物理学家不接受同一温度充满宇宙,几乎在他们看到的每一个地方,宇宙这么大,不可能这边的温度与那边的一样,就像你放满凉水的澡盆,要在一边加入热水,等澡盆水温一致需要时间,因为热的分子需要时间让温度均匀。宇宙还没有老到可以让温度均等,大爆炸理论解释不了为什么遥远的两点有相同的温度。
上世纪80年代,物理学家阿兰-古斯有一个观点,可能宇宙的热容量很小,如此小的热容量就有足够的时间使不同的点交换而达到同一温度。
在理论上古斯认为宇宙的膨胀速度超过光速,快过宇宙的速度极限,这就是暴胀理论。在该理论创造的早期,科学家相信有4种自然力的存在,包括引力,电磁力,它们组合成一个超级力。
在大爆炸中超级力分为四个已知力:强核力,弱核力,引力和电磁力,但在分离之前,在宇宙非常小的时候,爱因斯坦的理论指出无论什么都快不过光还不适用,可能那会发生了什么事,导致宇宙膨胀得比光还快,导致了宇宙的一致性,就在宇宙还很小的时候。
古斯表示,我们还不能精确地知道它到底发生在什么时候,很可能发生在引力刚刚和其他的3个力分开的时候。如果膨胀真的发生的话,会导致温度的一致性。
2001年6月,美国航空航天局(NASA)发射了一颗卫星,可以测定古斯的膨胀理论是不是事实。微波各向异性探测器任务是拍摄大爆炸余热的照片,换句话说,NASA想要一个宇宙小时候的照片,他们可以和现在的宇宙做一对比。
2003年2月科学家得到了回音,一个宇宙小时候的照片,当它38万岁的时候。清晰的数据让科学家惊讶,与人们早期想象的一样,膨胀理论是对的,那些模型代表要生长的种子已经成为今天的星球和星系。古斯的膨胀理论的强力旁证,数据还给出年龄,位置,形状和宇宙进化的线索。
之前,其他科学对天文学有看法,因为天文学的理论比数据还要多,直到测到过去的数据,高精度地测到大爆炸很短之后的数据,科学家可以描述一个又一个的模型,推演出众多的结果,比如宇宙的尺寸,年龄,宇宙膨胀的速度,宇宙的组成等。
感谢微波各向异性探测器卫星这样的现代工具,物理学家如今有了大爆炸之后的事件模型。大爆炸之后百万分之一秒,形成了比原子还要小的气泡,这就是宇宙,它不可想象的小,不可想象的热。
在气泡中,四种已知的自然力,引力,电磁力,强核力和弱核力组成了一个超力。大爆炸发生时引力突然从超力中分离,大爆炸之后宇宙逐渐冷却并散发出了能量,宇宙开始了复合膨胀,这个复合膨胀保持了宇宙的一致性,并由微波各向异性探测器图片证实。
在宇宙大爆炸发生还不到一秒钟的时候,超力分离为自然力。大约三分钟后,宇宙的温度降到大约一百万度,冷却到原子核可以形成,接着形成了氢原子,部分氢聚合成了氦。38万年之后,光线穿越了黑暗,由彭齐亚斯和威尔森找到的辐射就发生在那时!
10亿年之后,群星形成,产生了氮,氧和碳等重元素。大约90亿年后,质量和引力结合形成了完美的恒星,压力导致核心发热,热量引发核聚变,星际风暴吹散了残余的气体,所遗留的尘埃形成圆环,最终形成行星和卫星。
其中有一大块星云被太阳系碎片反复撞击,其温度高到足以使氢氧化成水形成了大气,液态水积在星球的表面,水下神秘的化学反应最终产生生命,这就是地球和地球生命的形成!