宇宙的起源与未来

《宇宙的起源与未来》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、宇宙的起源与未来(时光悄悄流淌2008-09-3011:21:29)在宇宙的进化中，我们人类只是其中渺小的一部分，宇宙有产生、发展与灭亡的阶段，人类也有产生、发展与灭亡的阶段，万物的规律不能改变。在这些短暂的生命中，我们只要能像恒星一样有一小段的闪光的时间，这就是我们一生的意义。在过去的几十年中，天文学家们已逐渐认识到现在宇宙的年龄约为100亿至150亿年之间，这段时间若与人类历史或者地质年代相比简直太长了。但从某种意义上说，宇宙仍然是个新生儿，人生历程才刚刚开始，宇宙自身许多的神奇故事还没有上演呢！

2、在天文学家们的日常工作中，经常讨论一些也许多少亿年也不会发生的事情。比如，根据恒星演化的理论，在大约11亿年以后，我们的太阳将变得非常热，被煎熬的地球由于不再适于生命的存在而变得一片荒凉。70亿年以后，它将成为一个庞大的红巨星。接着在随后的几亿年的时间里，它将耗尽自己的核能，外壳变暗成为一颗白矮星，进而开始了一个漫长的逐渐暗淡的过程。这些严肃的事实让人不禁会问，是不是天上所有的星星都有一天会走到自己生命的尽头？是否有一天每颗星都已熄灭而又灭有更多的产生出来？如果所有的星都已逝去了，宇宙中将会发生什么事

3、情？生命会在以个无星的环境中存在吗？生命是否还有其它奇怪的形式？并且很快我们就会问到这样一个终结问题：宇宙是否存在一个最终状态，在此以后又重新开始的可能也没有？以上这些问题中部分问题的答案正在逐渐变得清晰。大致而言，宇宙的前途有三种可能：封闭、平直和开放。对封闭宇宙猛烈的攻击始于1969年MartinRees（现在是英国皇家天文学家）的一篇开创性的文章。而后，IamalIslam和FreemanDyson推动了开放和平直宇宙模型的长远发展。在此，根据Rees,Islam,Dyson的理论以及现在人类对

4、物理和天文的最新理解，为大家描绘出遥远未来宇宙的一幅图象。正象我们的描述与前人的描述在一些细节上有所不同一样，随着天文学和物理学的发展，这些描述同样也会被重写。一个开放的宇宙大爆炸理论空前成功地解释了我们现在的宇宙及其特性，特别是在有关宇宙膨胀、微波背景辐射及各种轻元素的不同丰度等方面，而几乎所有的通常意义上的物质都是由这些轻元素组成的。始自大爆炸的宇宙将面临三种不同的命运：一个封闭的宇宙将由于自身引力作用而最终走向塌缩，开放的宇宙将永远膨胀下去，平直宇宙则介于二者之间，它也会永远膨胀下去，膨胀速度不

5、断减慢，但永远不会达到静止。最后的结局从宇宙开始就已决定了。它取决于宇宙的总体密度，一个被宇宙学家称之为Ω的值。平直宇宙，处于准确的平衡状态，其Ω值被定义为1。如果Ω大于1，哪怕仅超过一点点，宇宙就会拥有足够的质量也可以说是能量，从而靠其自身引力阻止膨胀的趋势，把所有的物质拣回到一个难以想象的奇点，如果Ω小于1，宇宙正以快与其"逃逸速度"的速度在膨胀，且会继续膨胀下去。我们到目前还没有完全确定哪一种可能性是正确的。但一个最终判决正在到来，基于近来几种方式的天文观测表明Ω在0.2至0.3之间。这么低的值

6、的可能性很大。许多理论学家倾向于Ω等于1。但不论观测还是理论都没有得出过大于1的结论。如果Ω小于或等于1，那么宇宙将回存活足够长的时间以允许许多有趣的事件发生。封闭的宇宙则不会让所有激动人心的事件全部发生。在这篇文章中，我们暂且认为宇宙会永远膨胀，并可以持续到无穷的时间。暴胀时代对于宇宙的极早期，我们知之甚少，虽然如此，现代物理还是把答案归咎于大爆炸。理论物理学家已经提出了一些看似可行的观点来解释宇宙的开始。一般认为存在许多次大爆炸，而非一次，不断地从以前形成的时空中产生出来，每次大爆炸，宇宙都迅速涨

7、大，并从产生它的母体中分离，这个新的宇宙与其它宇宙相互隔离并且是以其自有的方式演化。对于我们存在的这个宇宙，对数时间轴有一个确切的始点：10E-44秒，这个时间称为普朗克时间，被认为是时间的量子单位，不能把时间划分得比这儿再小了，正如一种基本粒子电子不能再分割成更小的成分一样。根据现有理论，时间轴上下一个重要的事件于发生于10E-7量级之后，即10E-37秒的时候，在此时新生的宇宙具有难以置信的高温和密度。超高能量的量子场使空间以很大的加速度在膨胀。与此同时，产生了非常小的密度起伏，否则这个微小寂寞的

8、宇宙将充满光滑又毫无特征的能量场。这些微小的变化随空间的膨胀而保留了下来。他们以后便成为了我们现在所看到的星系、星系团和大尺度结构的种子。在10E-32秒的时候，这样的暴涨停止了，随后宇宙膨胀的步子温和多了。这里要提醒大家注意的是：暴胀理论预言的宇宙Ω0等于1，至少也是理论的最简单情况。物理学家正设法使这种理论能产生出开放的宇宙来。辐射为主的时代下一个不断冷却且不断膨胀的时代持续了10E43个数量级，直至宇宙的年龄为一万年，在这段时间里，宇宙中除了光滑单