一个有关“宇宙大爆炸”的问题

Question

“宇宙大爆炸”源于何处？
“宇宙大爆炸”会产生什么？
“宇宙大爆炸”有什么疑点？
不要回答得太复杂,太理论......

Answer 1

宇宙大爆炸理论

所有的天体都有其诞生和发展变化至直衰亡的历史。按天体物理学家的论断，宇宙空间也是在一次灾变中降生的，在一次绝无仅有的大爆炸中“诞生”的。

在大爆炸时刻，宇宙的体积是零，所以其温度是无限热的。大爆炸开始后，随着宇宙的膨胀，辐射的温度随之降低。大爆炸1秒钟之后，温度降低到了100亿度，这个温度是太阳中心的1千倍。此时的宇宙中主要包含光子、电子、中微子和它们的反粒子（光子的反粒子就是它本身），以及少量的质子和中子。。此时粒子的能量极高，它们相互碰撞并产生大量不同种类的正反粒子对。这些正反粒子对碰到一起时又会湮灭。但此时它们的产生率远大于湮灭率。

顺便一提的是，中微子和反中微子之间以及它们和其它粒子之间的相互作用非常微弱，所以它们并没有互相湮灭掉，以致于直到今天它们仍然存在。中微子的质量被认为是零，但1981年前苏联和1998、1999年日本的研究显示，中微子可能具有微小的质量。如果被证实的话，有助于我们间接地探测到它们。它们是“暗物质”的一种形式，具有足够的引力去阻止宇宙的膨胀并使其坍缩。

宇宙继续膨胀，温度的降低使得粒子不再具有如此高的能量。它们开始结合。与此同时，大部分正反电子相互湮灭，并产生了更多的光子。大爆炸100秒后，温度降到了10亿度，这相当于最热的恒星的内部温度。质子和中子由于强相互作用力（核力）而结合。一个质子和一个中子组成氚核（重氢）；氚核再和一个质子和一个中子形成氦核。根据计算，大约有四分之一的质子和中子转变为氦核，以及少量更重元素，如锂和铍。其余的中子衰变为质子，也就是氢核。

几个钟头之后氦和其它元素的产生停止下来。在这之后的100万年左右，宇宙什么也没有发生，只是膨胀。当温度降低到了几千度时，电子和原子核不能再抵抗彼此间相互的吸引力而结合成原子。由于宇宙存在着小范围的不均匀，区域性的坍缩开始发生。其中一些区域在区域外物体引力的作用下开始缓慢的旋转。当坍缩的区域逐渐缩小，由于角动量的守恒，它自转的速度就逐渐加快。当区域变得足够小时，自转的速度足以平衡引力的作用，象我们银河系这样的碟状星系就诞生了。另外一些区域由于没有得到旋转而形成椭圆形星系。这种星系的整体不发生旋转，但它的个别部分稳定地绕着它的中心旋转，因而也能平衡引力坍缩。

由于星系中的星云仍有不均匀性，它们被分割为更小的星云，并进一步收缩形成恒星。恒星由于引力坍缩产生的高温引发核聚变，聚变产生的能量又抵抗了继续收缩的趋势，恒星进入稳定地燃烧。质量越大的恒星燃烧的越快，因为它需要释放更多的能量才能平衡自身更强的引力。它们甚至会在1亿年这样短的时间里耗尽自己的燃料。

恒星有时会发生被称为“超新星”的巨大喷发，这种喷发令其它一切恒星都显得黯淡无光。这时一些恒星在晚期产生的重元素就会被抛回到星系中，并成为下一代恒星的原料。我们的太阳就是第二或第三代恒星，它含有大约2%的这种重元素。还有少量的重元素聚集并形成了绕恒星公转的行星，我们的地球也是其中之一。

对于宇宙的起源，我们仍然有很多问题：第一、为什么宇宙在大尺度如此的均匀？背景辐射的温度也一样？除非宇宙的不同区域刚好从同样的温度开始！第二、又为什么我们的宇宙会以如此接近临界的速率膨胀？如果它在大爆炸后1秒钟的时刻其膨胀速率只要小十亿亿分之一，那么我们的宇宙早以坍缩！第三、我们的宇宙非常光滑和规则，而从概率上来讲，紊乱的和无规则宇宙的数量应该占绝对优势，因为宇宙初始状态的选择是随机的。我们为何恰巧遇到这样渺茫的几率呢？

为了解释这些现象，麻省理工学院的学者阿伦·固斯提出了“暴涨宇宙模型”。他认为，早期的宇宙不是象现在这样以递减的速率膨胀，而是存在着一个快速膨胀的时期，宇宙的加速度膨胀使其半径在远远小于1秒钟的时间里增大了100万亿亿亿（1的后面跟30个0）倍。

固斯认为，大爆炸的状态是非常热和相当紊乱的。这些高温表明宇宙中的粒子具有极高的能量。在如此的高温下，强相互作用力、弱相互作用力和电磁力都被统一成为一个力；当宇宙膨胀并变冷，力之间的对称性由于粒子能量降低而被破坏，强力、弱力和电磁力变得彼此不同。这就好象液态水在各个方向上性质都相同，而结冰形成晶体后，就变成了各向异性，水的对称性在低能态被破坏了。

当宇宙暴涨时，它所有的不规则性都被抹平，就如同吹涨一个气球时，它上面的皱摺都被抹平一样。

暴涨模型还能解释为什么宇宙中存在着这么多物质。在量子理论里，粒子可以从“粒子——反粒子对”的形式从能量中创生出来。这些粒子和反粒子具有正能量，而这些粒子的质量产生的引力场具有负能量（因为靠得较近的物体比分开得较远的物体能量低），宇宙的总 能量为零，这保证了能量守恒不被破坏。零的倍数仍然为零，在暴涨时期宇宙体积急剧加倍的过程中，可以制造粒子的总能量变得非常之大，以致于我们的宇宙现在大约拥有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿（1后面跟80个零）个粒子。固斯是这样形容这件事的：“宇宙是最彻底的免费午餐！”

宇宙形成之初的景象

梦想家 ( 99/11/1,10:18 )

我们往往以为，要看到过去，就必须乞灵于时光隧道旅行。其实，这是误解：由于光的传递需要时间，所以只要在晚上仰望穹苍，那么所见从远距离来的星光就已经是过去的景象。例如银河系核心离太阳大约3万光年，因此目前所见的银核光谱是在3 万年前，亦即新石器时代出现之前的情况；同样，距离为5，000万光年的M87星云在望远镜中所显示的，则是5，000万年前，即远在人类出现之前，甚至非洲和南美洲大陆板块还未分离之时的景象。两年之前，我们曾在本栏报导，对一个约16亿光年之遥的星云的观测显示，在16亿年前宇宙的背景温度高达7.4 K，远远超过目前银河系附近的2.7 K。

宇宙从「大爆炸」（the big bang）形成至今，年龄估计约130亿年左右。那么有没有可能观察更遥远，譬如说100亿光年以外（亦即100亿年以前）的天体，以测定宇宙混沌初开之时的景象呢？以沙弗（P.A.Shaver）为首的一组英国天文学家最近证实，“类星体”在远距离开始变得稀少，到了相当于宇宙年龄6.5%左右那么远的距离，它就根本不存在了。类星体是星云互相碰撞或者星云核心塌缩而产生的异常规象，因此必须先有星云才会有类星体出现。但早期宇宙是一个高密度而相对均匀的质球，它需要相当时间才会由于微细的密度涨落和重力作用而产生空间不均匀结构，亦即前星云结构。所以，在宇宙早期类星体不可能存在。沙弗的研究结果，多少从实际观测上证验了这一构想。

其实，在过去二十年间，已经有不少这一方面的工作，但都受到下列问题困扰：远方星云（包括类星体）以极高径向速度运动，且速度与距离成正比——这就是由于大爆炸而造成所谓宇宙膨胀。这径向速度造成了星云光谱的红移（见方块中的解释），但那同时又使得星云所发的光变为红光，从而论弥漫在星云之间的微尘吸收。因此，见不到极遥远的类星体很可能是由于上述吸收作用造成，而并非其不存在。

沙弗等人解决这个问题的关键在于：大部分类星体会同时发出可见光和无线电波，可见光的红移程度是测定距离所必须的，但它可能被微尘吸收，而无线电波却不会被吸收。因此，倘若能为每一个可能是类星体的无线电源找到相应的可见光源，并且由是确定其距离，那么就可以有信心确定最远的类星体距离有类星体（quasars）是1968年发现的特异天体。令人惊诧的是，它亮度（luminosity，即每秒所发出的幅射能量）极高，相当于甚至超过整个星云（每一星云包含10的9次方至10的11次方颗星）。亮度是这样推算的：由于类星体的谱线显示了极高的红移系数z，由是可以推断它有极高的后退速度；但根据哈勃定律，星体的距离与后退速度成正比，因而又可以推知它有极远的距离，并且因而可以从它的表观（apparent）亮度算出它的惊人本有（intrinsic）亮度。另一方面，类星体显示出极迅速的闪烁。也就是说，它可以在几秒钟之内，大幅改变亮度。由于合它表面任何两点产生同步变化的讯号不能快过光速，所以又可以从它闪烁的特徵时间估计它表面直径的上限。这样，就发现类星体的表面积远小于星云，只和一颗恒星相若。其所以称为类星体，就是由于其亮度近于星云，大小则像恒星，所以无从简单判断其性质和构造。

类星体的本质，曾经今天文学家长期感到迷惑。现在他们多少趋向于同意，类星体是所谓活跃星云的核心，亦即是由于星云相撞或者其中心由于重力塌缩而形成巨大黑洞之后，又不断吸人大量物质所造成的现象。类星体是宇宙进化的产物，所以它出现的高峰，集中在宇宙目前年龄大约20%，亦即宇宙形成之后大约25忆年的时代。在这之后（也就是说，在较接近太阳的距离）类星体密度大大减少，那是早已研究清楚的；至于在此之前类星体密度的减少，则是本文讨论的题目。多远和属于甚么年代，而不必担心由于微尘的吸收而有所遗漏了。这一需要有系统和大量高度精密观测的工作，正就是沙弗小组最近完成的。

他们首先将整个南半球天空所有已知具有类星体无线电波谱型的射电源加以精确定位，然后在其位置一一寻找到了相应的可见光源，并且辨明这些光源的形态、红移程度和距离。这样所得结果是：最遥远的类星体的红移系数是z = 4.46，那说明它发光的时间离宇宙形成之初只有89亿年，亦即目前宇宙年龄的6.5%左右。在更远的距离（相当于z>5和更早的年代）尽管还有许多其他发光星体，但具有其特殊无线电谱型的类星体则并不存在。由是证明，早期宇宙是没有发射强无线电波的类星体的。他们并且认为，有理由相信同样结果还适用于所有类星体。

倘若这一结论可以站得住脚的话，那未我们对星云开始形成的年代也得到了一个估计，即不迟于大爆炸之后8.9亿年。

再现宇宙诞生

在纽约长岛的沙林深处，物理学家正准备进行一项返回宇宙诞生那一刻的实验。今年5月，物理学家埋藏在美国能源部布鲁克黑文国家实验室内的“时间机器”将开始把黄金原子内的电子分隔出来，并把它们加速至光速的99．995％，然后将一对对的原子猛力撞击在一起，撞击力度之大足以产生比太阳酷热1万倍的气温。但这些都不会构成危险，因为每次撞击所产生的总能量只像蚊子降落到屏风般大小。

科学家们相信，第一批原子约在宇宙诞生后一秒钟才出现，因此把它们撕开来就会重新创造宇宙诞生前的状况。物理学家可以想象得到那个领域，有如一个高温的小粒状等离子体大锅，里面既不存在原子，也没有质子和中子。参与这次研究的耶鲁大学物理学家哈里斯称：“我们希望能制造出小粒状等离子体，然后切实地去探索及了解它的特性。”

大爆炸理论：拼凑起来的故事?

[美国《纽约时报》3月8日文章]题：从前有个大爆炸理论

曾几何时。有个似乎十分简单的设想，即宇宙始于一次大爆炸。

宇宙诞生的故事慢慢拼凑起来。“大爆炸”方程式甚至还可以用于预测宇宙历史早期形成的质量较轻元素(氢、氢和锂)的相对数量。而且“大爆炸”理论还与观测结果十分吻合，这真是不可思议。

但是这种理论上的乐园已经难有好日子过了。最近几年，“大爆炸”理论不能自圆其说的问题接踵而来，宇宙不再那么循规蹈矩了。

最新打击

最新的打击是上个月出现的。人们长期以来一直认为，星系彼此之间的引力与宇宙扩张相抗衡，向心引力刚好与离心张力形成平衡，使宇宙得到控制。理论学家们看到2月27日一期的《科学》杂志时肯定会深感震惊，因为这期杂志报告了宇宙在加膨胀的证据，这表明存在某种尚无法解释的与引力作用相反的斥力。

虽然还未成定论，但是它却是理论学家一直绞尽脑汁要弄明白的一系列惊人结论中最新出现的一个。由于天文学家们的观测工具越来越灵敏，所以就必须不断往原始的“大爆炸”理论中塞进一个又一个用心良苦的假设——先是宇宙诞生大爆炸之后随即出现过短暂的“膨胀期”、存在大量看不见并无法解释的“暗物质”，现在则可能是正使宇宙加速扩张的某种神秘的东西。

理论起源

爱因斯坦是最先模模糊糊领悟到后来称为“大爆炸”的人之一，他对这种设想深恶痛绝。1917年，他意识到他的广义相对论意味着宇宙或者在收缩，或者在膨胀。他给他的方程增加了一个项，后来称之为宇宙常数，这是一个附加因素，可以使宇宙体积的变化忽略不计。

后来，天文学家们收集到了确凿的证据，表明星系的确在膨胀，离开地球的距离以及彼此间的距离越来越远。爱因斯坦因此有个著名的论断，认为其宇宙常数是他的“最大错误”。

“大爆炸”理论几乎从问世以来就一直命运多舛。

通过间接测量星系之间的距离以及星系漂移的速度，著名天文学家埃德温·哈勃得出结论认为，宇宙大爆炸距今已有20亿年历史了。但是地质学家利用铀衰变为铅的速度却计算出地球本身的年龄为40亿年。

这一矛盾很快得到了解决。星系的移动速度是根据星系光线红移量测定的，这有点像远去的轮船汽笛声，音量急剧下降。对星系距离的测量甚至就更不确切了。人们不得不进行这样的推理，即如果能够在某个天体附近并一览无余地盯着看的话，该天体的亮度该有多大。通过将这种假设的固有亮度与实际上抵达地球的光线亮度相比较，我们就能估算出该天体与地球之间的距离了。直到1965年前后，该理论的拥护者还没有怀疑者多，当时天文学家阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了无处不在的背景辐射，这是最初大爆炸留下的余光。再加上对最初大爆炸后形成丰富轻元素的预言得到验证，大爆炸理论似乎可以盖棺定论了。

不断修正

但并不是所有事情都能得到解 释。例如，为什么无论在哪里出现 的背景辐射都有完全一样的温度 呢?这种吻合似乎过于完美，而显得不真实自然。还有更令人不可思议的，那就是宇宙匪夷所思的形状。一个“封闭”的宇宙是弯曲的，所以宇宙万物最终会崩溃。而一个“开放”的宇宙则将无限扩张。但是无论如何，我们自己的宇宙似乎是“平的”，介乎这两者之间。

除非存在宽厚仁慈的独裁者，否则宇宙中一切怎么能够如此和谐呢?

1979年时出现了一个答案，当时物理学家艾伦·古思提出了—个假设，认为在最初大爆炸之后，宇宙紧接着进入超高速疯狂扩张期，宇宙体积成倍成倍地膨胀。该膨胀期只持续远远不到一秒钟的刹那间。但是计算结果表明，这就足以使辐射变得均匀，并使弯曲展平——消除了大爆炸留下的波纹，于是又恢复了宇宙常数。

但是宇宙学家们随后又开始感到不安了，因为宇宙辐射过于均匀；这表明宇宙最初是均质单一的，后来莫名其妙地演化成我们今天所见到的不规则的宇宙，中间点缀着恒星、星系和巨大星系团。要想让这么多的物质凝结起来，似乎宇宙的年龄还不够大，引力也不够强。于是就出现了另一次修正。宇宙学家们已经发现，理论上存在的暗物质可以让“大爆炸”理论自圆其说。如果宇宙中存在足够多的这种看不见的物质，那么这种物质就可以产生额外的引力，促使形成巨型结构。

“大爆炸”理论变得不再简单明了，现在甚至似乎变得越来越复杂了。

以正在发生爆炸的恒星超新星作为测量距离的信标(因为可以用超新星闪烁的速度来估计它们的实际亮度)，天文学家们最近几周很不清愿地得出这样一个结论，即宇宙可能正在莫名其妙地加速扩张。

还可能出现这样的情况，光学错觉让天文学家看走了眼。与此同时，理论学家们又在忙着修补漏洞

美专家最新测量结果表明 宇宙大爆炸理论需要修正

新华社今日上午专电 美国科学家对银河系中央区域氘元素含量的最新测量结果表明，目前的宇宙大爆炸理论标准模型可能需要一些修正。

美国物理研究所的唐·路博维希等科学家在新一期英国《自然》杂志上报告说，他们研究了距银河系中心仅32光年的射手座星云的光谱，结果发现氘的丰度比按照大爆炸理论标准模型计算出的结果高出约10万倍。

科学家对这些氘的来历进行了多种猜测。例如，如果在过去数十亿年里银河系中央曾经存在过一个类星体，它消亡后会留下大量氘元素。或者在宇宙射线的作用下，碳等重元素会崩解产生氘。但计算表明，类星体残留的氘应当比现在多得多，而银河系中央区域的宇宙射线密集程度又不足以使碳产生这么多氘。这样，就只剩下一种解释，即这些氘是从银河系外部区域跌落到银河系中央的，它们产
生于宇宙刚刚诞生后不久。新测量结果表明，宇宙大爆炸理论参数需要修正。

Answer 2

宇宙大爆炸理论

所有的天体都有其诞生和发展变化至直衰亡的历史。按天体物理学家的论断，宇宙空间也是在一次灾变中降生的，在一次绝无仅有的大爆炸中“诞生”的。

在大爆炸时刻，宇宙的体积是零，所以其温度是无限热的。大爆炸开始后，随着宇宙的膨胀，辐射的温度随之降低。大爆炸1秒钟之后，温度降低到了100亿度，这个温度是太阳中心的1千倍。此时的宇宙中主要包含光子、电子、中微子和它们的反粒子（光子的反粒子就是它本身），以及少量的质子和中子。。此时粒子的能量极高，它们相互碰撞并产生大量不同种类的正反粒子对。这些正反粒子对碰到一起时又会湮灭。但此时它们的产生率远大于湮灭率。

顺便一提的是，中微子和反中微子之间以及它们和其它粒子之间的相互作用非常微弱，所以它们并没有互相湮灭掉，以致于直到今天它们仍然存在。中微子的质量被认为是零，但1981年前苏联和1998、1999年日本的研究显示，中微子可能具有微小的质量。如果被证实的话，有助于我们间接地探测到它们。它们是“暗物质”的一种形式，具有足够的引力去阻止宇宙的膨胀并使其坍缩。

宇宙继续膨胀，温度的降低使得粒子不再具有如此高的能量。它们开始结合。与此同时，大部分正反电子相互湮灭，并产生了更多的光子。大爆炸100秒后，温度降到了10亿度，这相当于最热的恒星的内部温度。质子和中子由于强相互作用力（核力）而结合。一个质子和一个中子组成氚核（重氢）；氚核再和一个质子和一个中子形成氦核。根据计算，大约有四分之一的质子和中子转变为氦核，以及少量更重元素，如锂和铍。其余的中子衰变为质子，也就是氢核。

几个钟头之后氦和其它元素的产生停止下来。在这之后的100万年左右，宇宙什么也没有发生，只是膨胀。当温度降低到了几千度时，电子和原子核不能再抵抗彼此间相互的吸引力而结合成原子。由于宇宙存在着小范围的不均匀，区域性的坍缩开始发生。其中一些区域在区域外物体引力的作用下开始缓慢的旋转。当坍缩的区域逐渐缩小，由于角动量的守恒，它自转的速度就逐渐加快。当区域变得足够小时，自转的速度足以平衡引力的作用，象我们银河系这样的碟状星系就诞生了。另外一些区域由于没有得到旋转而形成椭圆形星系。这种星系的整体不发生旋转，但它的个别部分稳定地绕着它的中心旋转，因而也能平衡引力坍缩。

由于星系中的星云仍有不均匀性，它们被分割为更小的星云，并进一步收缩形成恒星。恒星由于引力坍缩产生的高温引发核聚变，聚变产生的能量又抵抗了继续收缩的趋势，恒星进入稳定地燃烧。质量越大的恒星燃烧的越快，因为它需要释放更多的能量才能平衡自身更强的引力。它们甚至会在1亿年这样短的时间里耗尽自己的燃料。

恒星有时会发生被称为“超新星”的巨大喷发，这种喷发令其它一切恒星都显得黯淡无光。这时一些恒星在晚期产生的重元素就会被抛回到星系中，并成为下一代恒星的原料。我们的太阳就是第二或第三代恒星，它含有大约2%的这种重元素。还有少量的重元素聚集并形成了绕恒星公转的行星，我们的地球也是其中之一。

对于宇宙的起源，我们仍然有很多问题：第一、为什么宇宙在大尺度如此的均匀？背景辐射的温度也一样？除非宇宙的不同区域刚好从同样的温度开始！第二、又为什么我们的宇宙会以如此接近临界的速率膨胀？如果它在大爆炸后1秒钟的时刻其膨胀速率只要小十亿亿分之一，那么我们的宇宙早以坍缩！第三、我们的宇宙非常光滑和规则，而从概率上来讲，紊乱的和无规则宇宙的数量应该占绝对优势，因为宇宙初始状态的选择是随机的。我们为何恰巧遇到这样渺茫的几率呢？

为了解释这些现象，麻省理工学院的学者阿伦·固斯提出了“暴涨宇宙模型”。他认为，早期的宇宙不是象现在这样以递减的速率膨胀，而是存在着一个快速膨胀的时期，宇宙的加速度膨胀使其半径在远远小于1秒钟的时间里增大了100万亿亿亿（1的后面跟30个0）倍。

固斯认为，大爆炸的状态是非常热和相当紊乱的。这些高温表明宇宙中的粒子具有极高的能量。在如此的高温下，强相互作用力、弱相互作用力和电磁力都被统一成为一个力；当宇宙膨胀并变冷，力之间的对称性由于粒子能量降低而被破坏，强力、弱力和电磁力变得彼此不同。这就好象液态水在各个方向上性质都相同，而结冰形成晶体后，就变成了各向异性，水的对称性在低能态被破坏了。

当宇宙暴涨时，它所有的不规则性都被抹平，就如同吹涨一个气球时，它上面的皱摺都被抹平一样。

暴涨模型还能解释为什么宇宙中存在着这么多物质。在量子理论里，粒子可以从“粒子——反粒子对”的形式从能量中创生出来。这些粒子和反粒子具有正能量，而这些粒子的质量产生的引力场具有负能量（因为靠得较近的物体比分开得较远的物体能量低），宇宙的总 能量为零，这保证了能量守恒不被破坏。零的倍数仍然为零，在暴涨时期宇宙体积急剧加倍的过程中，可以制造粒子的总能量变得非常之大，以致于我们的宇宙现在大约拥有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿（1后面跟80个零）个粒子。固斯是这样形容这件事的：“宇宙是最彻底的免费午餐！”

宇宙形成之初的景象

梦想家 ( 99/11/1,10:18 )

我们往往以为，要看到过去，就必须乞灵于时光隧道旅行。其实，这是误解：由于光的传递需要时间，所以只要在晚上仰望穹苍，那么所见从远距离来的星光就已经是过去的景象。例如银河系核心离太阳大约3万光年，因此目前所见的银核光谱是在3 万年前，亦即新石器时代出现之前的情况；同样，距离为5，000万光年的M87星云在望远镜中所显示的，则是5，000万年前，即远在人类出现之前，甚至非洲和南美洲大陆板块还未分离之时的景象。两年之前，我们曾在本栏报导，对一个约16亿光年之遥的星云的观测显示，在16亿年前宇宙的背景温度高达7.4 K，远远超过目前银河系附近的2.7 K。

宇宙从「大爆炸」（the big bang）形成至今，年龄估计约130亿年左右。那么有没有可能观察更遥远，譬如说100亿光年以外（亦即100亿年以前）的天体，以测定宇宙混沌初开之时的景象呢？以沙弗（P.A.Shaver）为首的一组英国天文学家最近证实，“类星体”在远距离开始变得稀少，到了相当于宇宙年龄6.5%左右那么远的距离，它就根本不存在了。类星体是星云互相碰撞或者星云核心塌缩而产生的异常规象，因此必须先有星云才会有类星体出现。但早期宇宙是一个高密度而相对均匀的质球，它需要相当时间才会由于微细的密度涨落和重力作用而产生空间不均匀结构，亦即前星云结构。所以，在宇宙早期类星体不可能存在。沙弗的研究结果，多少从实际观测上证验了这一构想。

其实，在过去二十年间，已经有不少这一方面的工作，但都受到下列问题困扰：远方星云（包括类星体）以极高径向速度运动，且速度与距离成正比——这就是由于大爆炸而造成所谓宇宙膨胀。这径向速度造成了星云光谱的红移（见方块中的解释），但那同时又使得星云所发的光变为红光，从而论弥漫在星云之间的微尘吸收。因此，见不到极遥远的类星体很可能是由于上述吸收作用造成，而并非其不存在。

沙弗等人解决这个问题的关键在于：大部分类星体会同时发出可见光和无线电波，可见光的红移程度是测定距离所必须的，但它可能被微尘吸收，而无线电波却不会被吸收。因此，倘若能为每一个可能是类星体的无线电源找到相应的可见光源，并且由是确定其距离，那么就可以有信心确定最远的类星体距离有类星体（quasars）是1968年发现的特异天体。令人惊诧的是，它亮度（luminosity，即每秒所发出的幅射能量）极高，相当于甚至超过整个星云（每一星云包含10的9次方至10的11次方颗星）。亮度是这样推算的：由于类星体的谱线显示了极高的红移系数z，由是可以推断它有极高的后退速度；但根据哈勃定律，星体的距离与后退速度成正比，因而又可以推知它有极远的距离，并且因而可以从它的表观（apparent）亮度算出它的惊人本有（intrinsic）亮度。另一方面，类星体显示出极迅速的闪烁。也就是说，它可以在几秒钟之内，大幅改变亮度。由于合它表面任何两点产生同步变化的讯号不能快过光速，所以又可以从它闪烁的特徵时间估计它表面直径的上限。这样，就发现类星体的表面积远小于星云，只和一颗恒星相若。其所以称为类星体，就是由于其亮度近于星云，大小则像恒星，所以无从简单判断其性质和构造。

类星体的本质，曾经今天文学家长期感到迷惑。现在他们多少趋向于同意，类星体是所谓活跃星云的核心，亦即是由于星云相撞或者其中心由于重力塌缩而形成巨大黑洞之后，又不断吸人大量物质所造成的现象。类星体是宇宙进化的产物，所以它出现的高峰，集中在宇宙目前年龄大约20%，亦即宇宙形成之后大约25忆年的时代。在这之后（也就是说，在较接近太阳的距离）类星体密度大大减少，那是早已研究清楚的；至于在此之前类星体密度的减少，则是本文讨论的题目。多远和属于甚么年代，而不必担心由于微尘的吸收而有所遗漏了。这一需要有系统和大量高度精密观测的工作，正就是沙弗小组最近完成的。

他们首先将整个南半球天空所有已知具有类星体无线电波谱型的射电源加以精确定位，然后在其位置一一寻找到了相应的可见光源，并且辨明这些光源的形态、红移程度和距离。这样所得结果是：最遥远的类星体的红移系数是z = 4.46，那说明它发光的时间离宇宙形成之初只有89亿年，亦即目前宇宙年龄的6.5%左右。在更远的距离（相当于z>5和更早的年代）尽管还有许多其他发光星体，但具有其特殊无线电谱型的类星体则并不存在。由是证明，早期宇宙是没有发射强无线电波的类星体的。他们并且认为，有理由相信同样结果还适用于所有类星体。

倘若这一结论可以站得住脚的话，那未我们对星云开始形成的年代也得到了一个估计，即不迟于大爆炸之后8.9亿年。

再现宇宙诞生

在纽约长岛的沙林深处，物理学家正准备进行一项返回宇宙诞生那一刻的实验。今年5月，物理学家埋藏在美国能源部布鲁克黑文国家实验室内的“时间机器”将开始把黄金原子内的电子分隔出来，并把它们加速至光速的99．995％，然后将一对对的原子猛力撞击在一起，撞击力度之大足以产生比太阳酷热1万倍的气温。但这些都不会构成危险，因为每次撞击所产生的总能量只像蚊子降落到屏风般大小。

科学家们相信，第一批原子约在宇宙诞生后一秒钟才出现，因此把它们撕开来就会重新创造宇宙诞生前的状况。物理学家可以想象得到那个领域，有如一个高温的小粒状等离子体大锅，里面既不存在原子，也没有质子和中子。参与这次研究的耶鲁大学物理学家哈里斯称：“我们希望能制造出小粒状等离子体，然后切实地去探索及了解它的特性。”

大爆炸理论：拼凑起来的故事?

[美国《纽约时报》3月8日文章]题：从前有个大爆炸理论

曾几何时。有个似乎十分简单的设想，即宇宙始于一次大爆炸。

宇宙诞生的故事慢慢拼凑起来。“大爆炸”方程式甚至还可以用于预测宇宙历史早期形成的质量较轻元素(氢、氢和锂)的相对数量。而且“大爆炸”理论还与观测结果十分吻合，这真是不可思议。

但是这种理论上的乐园已经难有好日子过了。最近几年，“大爆炸”理论不能自圆其说的问题接踵而来，宇宙不再那么循规蹈矩了。

最新打击

最新的打击是上个月出现的。人们长期以来一直认为，星系彼此之间的引力与宇宙扩张相抗衡，向心引力刚好与离心张力形成平衡，使宇宙得到控制。理论学家们看到2月27日一期的《科学》杂志时肯定会深感震惊，因为这期杂志报告了宇宙在加膨胀的证据，这表明存在某种尚无法解释的与引力作用相反的斥力。

虽然还未成定论，但是它却是理论学家一直绞尽脑汁要弄明白的一系列惊人结论中最新出现的一个。由于天文学家们的观测工具越来越灵敏，所以就必须不断往原始的“大爆炸”理论中塞进一个又一个用心良苦的假设——先是宇宙诞生大爆炸之后随即出现过短暂的“膨胀期”、存在大量看不见并无法解释的“暗物质”，现在则可能是正使宇宙加速扩张的某种神秘的东西。

理论起源

爱因斯坦是最先模模糊糊领悟到后来称为“大爆炸”的人之一，他对这种设想深恶痛绝。1917年，他意识到他的广义相对论意味着宇宙或者在收缩，或者在膨胀。他给他的方程增加了一个项，后来称之为宇宙常数，这是一个附加因素，可以使宇宙体积的变化忽略不计。

后来，天文学家们收集到了确凿的证据，表明星系的确在膨胀，离开地球的距离以及彼此间的距离越来越远。爱因斯坦因此有个著名的论断，认为其宇宙常数是他的“最大错误”。

“大爆炸”理论几乎从问世以来就一直命运多舛。

通过间接测量星系之间的距离以及星系漂移的速度，著名天文学家埃德温·哈勃得出结论认为，宇宙大爆炸距今已有20亿年历史了。但是地质学家利用铀衰变为铅的速度却计算出地球本身的年龄为40亿年。

这一矛盾很快得到了解决。星系的移动速度是根据星系光线红移量测定的，这有点像远去的轮船汽笛声，音量急剧下降。对星系距离的测量甚至就更不确切了。人们不得不进行这样的推理，即如果能够在某个天体附近并一览无余地盯着看的话，该天体的亮度该有多大。通过将这种假设的固有亮度与实际上抵达地球的光线亮度相比较，我们就能估算出该天体与地球之间的距离了。直到1965年前后，该理论的拥护者还没有怀疑者多，当时天文学家阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了无处不在的背景辐射，这是最初大爆炸留下的余光。再加上对最初大爆炸后形成丰富轻元素的预言得到验证，大爆炸理论似乎可以盖棺定论了。

不断修正

但并不是所有事情都能得到解 释。例如，为什么无论在哪里出现 的背景辐射都有完全一样的温度 呢?这种吻合似乎过于完美，而显得不真实自然。还有更令人不可思议的，那就是宇宙匪夷所思的形状。一个“封闭”的宇宙是弯曲的，所以宇宙万物最终会崩溃。而一个“开放”的宇宙则将无限扩张。但是无论如何，我们自己的宇宙似乎是“平的”，介乎这两者之间。

除非存在宽厚仁慈的独裁者，否则宇宙中一切怎么能够如此和谐呢?

1979年时出现了一个答案，当时物理学家艾伦·古思提出了—个假设，认为在最初大爆炸之后，宇宙紧接着进入超高速疯狂扩张期，宇宙体积成倍成倍地膨胀。该膨胀期只持续远远不到一秒钟的刹那间。但是计算结果表明，这就足以使辐射变得均匀，并使弯曲展平——消除了大爆炸留下的波纹，于是又恢复了宇宙常数。

但是宇宙学家们随后又开始感到不安了，因为宇宙辐射过于均匀；这表明宇宙最初是均质单一的，后来莫名其妙地演化成我们今天所见到的不规则的宇宙，中间点缀着恒星、星系和巨大星系团。要想让这么多的物质凝结起来，似乎宇宙的年龄还不够大，引力也不够强。于是就出现了另一次修正。宇宙学家们已经发现，理论上存在的暗物质可以让“大爆炸”理论自圆其说。如果宇宙中存在足够多的这种看不见的物质，那么这种物质就可以产生额外的引力，促使形成巨型结构。

“大爆炸”理论变得不再简单明了，现在甚至似乎变得越来越复杂了。

以正在发生爆炸的恒星超新星作为测量距离的信标(因为可以用超新星闪烁的速度来估计它们的实际亮度)，天文学家们最近几周很不清愿地得出这样一个结论，即宇宙可能正在莫名其妙地加速扩张。

还可能出现这样的情况，光学错觉让天文学家看走了眼。与此同时，理论学家们又在忙着修补漏洞

美专家最新测量结果表明 宇宙大爆炸理论需要修正

新华社今日上午专电 美国科学家对银河系中央区域氘元素含量的最新测量结果表明，目前的宇宙大爆炸理论标准模型可能需要一些修正。

美国物理研究所的唐·路博维希等科学家在新一期英国《自然》杂志上报告说，他们研究了距银河系中心仅32光年的射手座星云的光谱，结果发现氘的丰度比按照大爆炸理论标准模型计算出的结果高出约10万倍。

科学家对这些氘的来历进行了多种猜测。例如，如果在过去数十亿年里银河系中央曾经存在过一个类星体，它消亡后会留下大量氘元素。或者在宇宙射线的作用下，碳等重元素会崩解产生氘。但计算表明，类星体残留的氘应当比现在多得多，而银河系中央区域的宇宙射线密集程度又不足以使碳产生这么多氘。这样，就只剩下一种解释，即这些氘是从银河系外部区域跌落到银河系中央的，它们产
生于宇宙刚刚诞生后不久。新测量结果表明，宇宙大爆炸理论参数需要修正。

Answer 3

宇宙大爆炸
宇宙大爆炸仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。

大约在50亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的，现在只能从理论研究的基础上描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质，形成了当今的宇宙形态，人类就是在这一宇宙演变中诞生的。

人们是怎样能推测出曾经可能有过宇宙大爆炸呢？这就要依赖天文学的观测和研究。我们的太阳只是银河系中的一两千亿个恒星中的一个。像我们银河系同类的恒星系 —— 河外星系还有千千万万。从观测中发现了那些遥远的星系都在远离我们而去，离我们越远的星系，飞奔的速度越快，因而形成了膨胀的宇宙。

对此，人们开始反思，如果把这些向四面八方远离中的星系运动倒过来看，它们可能当初是从同一源头发射出去的，是不是在宇宙之初发生过一次难以想像的宇宙大爆炸呢？后来又观测到了充满宇宙的微波背景辐射，就是说大约在150亿年前宇宙大爆炸所产生的余波虽然是微弱的但确实存在。这一发现对宇宙大爆炸是个有力的支持。

宇宙大爆炸的观点:

1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学模型：宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。

1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。

20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释.

宇宙的起源：最初是比原子还要小的奇点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而，至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。

宇宙大爆炸理论:大爆炸理论

大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说，英文说法为Big Bang，也称为大爆炸宇宙论。大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，但一直寂寂无闻。直到50年代，人们才开始广泛注意这个理论。

大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。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，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。

大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：

a）理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。

b）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。

c）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。

d）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。

按照大爆炸理论，宇宙是150亿年前从一个极小的点诞生的，从那里诞生了时间和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质，最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前，宇宙中没有物质，没有能量，甚至没有生命。

但是，大爆炸理论无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者说发生这次大爆炸的原因是什么？按照大爆炸理论，宇宙没有开端。它只是一个循环不断的过程，从大爆炸到黑洞的周而复始，便是宇宙创生与毁灭并再创生的过程。

这只是一个设想，并不是一个完美的理论。

大爆炸理论虽然并不成熟，但是仍然是主流的宇宙形成理论的关键就在于目前有一些证据支持大爆炸理论，比较传统的证据如下所示：

a）红位移

从地球的任何方向看去，遥远的星系都在离开我们而去，故可以推出宇宙在膨胀，且离我们越远的星系，远离的速度越快。

b）哈勃定律

哈勃定律就是一个关于星系之间相互远离速度和距离的确定的关系式。仍然是说明宇宙的运动和膨胀。

V＝H×D

其中，V（Km/sec）是远离速度；H（Km/sec/Mpc）是哈勃常数，为50；D（Mpc）是星系距离。1Mpc＝3.26百万光年。

c）氢与氦的丰存度

由模型预测出氢占25％，氦占75％，已经由试验证实。

d）微量元素的丰存度

对这些微量元素，在模型中所推测的丰存度与实测的相同。

e）3K的宇宙背景辐射

根据大爆炸学说，宇宙因膨胀而冷却，现今的宇宙中仍然应该存在当时产生的辐射余烬，1965年，3K的背景辐射被测得。

f）背景辐射的微量不均匀

证明宇宙最初的状态并不均匀，所以才有现在的宇宙和现在星系和星团的产生。

g）宇宙大爆炸理论的新证据

在2000年12月份的英国《自然》杂志上，科学家们称他们又发现了新的证据，可以用来证实宇宙大爆炸理论。

长期以来，一直有一种理论认为宇宙最初是一个质量极大，体积极小，温度极高的点，然后这个点发生了爆炸，随着体积的膨胀，温度不断降低。至今，宇宙中还有大爆炸初期残留的称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线。

科学家们在分析了宇宙中一个遥远的气体云在数十亿年前从一个类星体中吸收的光线后发现，其温度确实比现在的宇宙温度要高。他们发现，背景温度约为-263. 89摄氏度，比现在测量的-273.33的宇宙温度要高。

虽然已有上述证据存在，但是宇宙是否起源于大爆炸学说，仍然缺乏足够多的令人信服的证据。

宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派，它能较满意地解释宇宙学的一些根本问题。宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出，但20年代以来就有了萌芽。20年代时，若干天文学者均观测到，许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比，都有波长变化，即红移现象。

到了1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律。他在理论中指出：如果认为谱线红移是多普勒效果的结果，则意味着河外星系都在离开我们向远方退行，而且距离越远的星系远离我们的速度越快。这正是一幅宇宙膨胀的图像。

40年代美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为，宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态，这种状态被形象地称为“原始火球”。以后，火球爆炸，宇宙就开始膨胀，物质密度逐渐变稀，温度也逐渐降低，直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象，也能圆满地解释许多天体物理学问题。1964年美国人彭齐亚斯和威尔逊又发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据。

该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。

参考资料：http://www.zxskj.com/bbs/bbs_detail.asp?bid=1&aid=550

Answer 4

宇宙大爆炸仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。

大约在50亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的，现在只能从理论研究的基础上描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质，形成了当今的宇宙形态，人类就是在这一宇宙演变中诞生的。

人们是怎样能推测出曾经可能有过宇宙大爆炸呢？这就要依赖天文学的观测和研究。我们的太阳只是银河系中的一两千亿个恒星中的一个。像我们银河系同类的恒星系 —— 河外星系还有千千万万。从观测中发现了那些遥远的星系都在远离我们而去，离我们越远的星系，飞奔的速度越快，因而形成了膨胀的宇宙。

对此，人们开始反思，如果把这些向四面八方远离中的星系运动倒过来看，它们可能当初是从同一源头发射出去的，是不是在宇宙之初发生过一次难以想像的宇宙大爆炸呢？后来又观测到了充满宇宙的微波背景辐射，就是说大约在150亿年前宇宙大爆炸所产生的余波虽然是微弱的但确实存在。这一发现对宇宙大爆炸是个有力的支持。

宇宙大爆炸的观点:

1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学模型：宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。

1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。

20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释.

宇宙的起源：最初是比原子还要小的奇点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而，至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。

宇宙大爆炸理论:大爆炸理论

大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说，英文说法为Big Bang，也称为大爆炸宇宙论。大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，但一直寂寂无闻。直到50年代，人们才开始广泛注意这个理论。

大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。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，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。

大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：

a）理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。

b）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。

c）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。

d）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。

按照大爆炸理论，宇宙是150亿年前从一个极小的点诞生的，从那里诞生了时间和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质，最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前，宇宙中没有物质，没有能量，甚至没有生命。

但是，大爆炸理论无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者说发生这次大爆炸的原因是什么？按照大爆炸理论，宇宙没有开端。它只是一个循环不断的过程，从大爆炸到黑洞的周而复始，便是宇宙创生与毁灭并再创生的过程。

这只是一个设想，并不是一个完美的理论。

大爆炸理论虽然并不成熟，但是仍然是主流的宇宙形成理论的关键就在于目前有一些证据支持大爆炸理论，比较传统的证据如下所示：

a）红位移

从地球的任何方向看去，遥远的星系都在离开我们而去，故可以推出宇宙在膨胀，且离我们越远的星系，远离的速度越快。

b）哈勃定律

哈勃定律就是一个关于星系之间相互远离速度和距离的确定的关系式。仍然是说明宇宙的运动和膨胀。

V＝H×D

其中，V（Km/sec）是远离速度；H（Km/sec/Mpc）是哈勃常数，为50；D（Mpc）是星系距离。1Mpc＝3.26百万光年。

c）氢与氦的丰存度

由模型预测出氢占25％，氦占75％，已经由试验证实。

d）微量元素的丰存度

对这些微量元素，在模型中所推测的丰存度与实测的相同。

e）3K的宇宙背景辐射

根据大爆炸学说，宇宙因膨胀而冷却，现今的宇宙中仍然应该存在当时产生的辐射余烬，1965年，3K的背景辐射被测得。

f）背景辐射的微量不均匀

证明宇宙最初的状态并不均匀，所以才有现在的宇宙和现在星系和星团的产生。

g）宇宙大爆炸理论的新证据

在2000年12月份的英国《自然》杂志上，科学家们称他们又发现了新的证据，可以用来证实宇宙大爆炸理论。

长期以来，一直有一种理论认为宇宙最初是一个质量极大，体积极小，温度极高的点，然后这个点发生了爆炸，随着体积的膨胀，温度不断降低。至今，宇宙中还有大爆炸初期残留的称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线。

科学家们在分析了宇宙中一个遥远的气体云在数十亿年前从一个类星体中吸收的光线后发现，其温度确实比现在的宇宙温度要高。他们发现，背景温度约为-263. 89摄氏度，比现在测量的-273.33的宇宙温度要高。

虽然已有上述证据存在，但是宇宙是否起源于大爆炸学说，仍然缺乏足够多的令人信服的证据。

宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派，它能较满意地解释宇宙学的一些根本问题。宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出，但20年代以来就有了萌芽。20年代时，若干天文学者均观测到，许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比，都有波长变化，即红移现象。

到了1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律。他在理论中指出：如果认为谱线红移是多普勒效果的结果，则意味着河外星系都在离开我们向远方退行，而且距离越远的星系远离我们的速度越快。这正是一幅宇宙膨胀的图像。

40年代美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为，宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态，这种状态被形象地称为 “原始火球”。以后，火球爆炸，宇宙就开始膨胀，物质密度逐渐变稀，温度也逐渐降低，直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象，也能圆满地解释许多天体物理学问题。1964年美国人彭齐亚斯和威尔逊又发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据。

该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。

Answer 5

宇宙大爆炸仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。

大约在50亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的，现在只能从理论研究的基础上描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质，形成了当今的宇宙形态，人类就是在这一宇宙演变中诞生的。

人们是怎样能推测出曾经可能有过宇宙大爆炸呢？这就要依赖天文学的观测和研究。我们的太阳只是银河系中的一两千亿个恒星中的一个。像我们银河系同类的恒星系 —— 河外星系还有千千万万。从观测中发现了那些遥远的星系都在远离我们而去，离我们越远的星系，飞奔的速度越快，因而形成了膨胀的宇宙。

对此，人们开始反思，如果把这些向四面八方远离中的星系运动倒过来看，它们可能当初是从同一源头发射出去的，是不是在宇宙之初发生过一次难以想像的宇宙大爆炸呢？后来又观测到了充满宇宙的微波背景辐射，就是说大约在150亿年前宇宙大爆炸所产生的余波虽然是微弱的但确实存在。这一发现对宇宙大爆炸是个有力的支持。

宇宙大爆炸的观点:

1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学模型：宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。

1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。

20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释.

宇宙的起源：最初是比原子还要小的奇点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而，至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。

宇宙大爆炸理论:大爆炸理论

大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说，英文说法为Big Bang，也称为大爆炸宇宙论。大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，但一直寂寂无闻。直到50年代，人们才开始广泛注意这个理论。

大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。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，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。

大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：

a）理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。

b）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。

c）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。

d）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。

按照大爆炸理论，宇宙是150亿年前从一个极小的点诞生的，从那里诞生了时间和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质，最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前，宇宙中没有物质，没有能量，甚至没有生命。

但是，大爆炸理论无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者说发生这次大爆炸的原因是什么？按照大爆炸理论，宇宙没有开端。它只是一个循环不断的过程，从大爆炸到黑洞的周而复始，便是宇宙创生与毁灭并再创生的过程。

这只是一个设想，并不是一个完美的理论。

大爆炸理论虽然并不成熟，但是仍然是主流的宇宙形成理论的关键就在于目前有一些证据支持大爆炸理论，比较传统的证据如下所示：

a）红位移

从地球的任何方向看去，遥远的星系都在离开我们而去，故可以推出宇宙在膨胀，且离我们越远的星系，远离的速度越快。

b）哈勃定律

哈勃定律就是一个关于星系之间相互远离速度和距离的确定的关系式。仍然是说明宇宙的运动和膨胀。

V＝H×D

其中，V（Km/sec）是远离速度；H（Km/sec/Mpc）是哈勃常数，为50；D（Mpc）是星系距离。1Mpc＝3.26百万光年。

c）氢与氦的丰存度

由模型预测出氢占25％，氦占75％，已经由试验证实。

d）微量元素的丰存度

对这些微量元素，在模型中所推测的丰存度与实测的相同。

e）3K的宇宙背景辐射

根据大爆炸学说，宇宙因膨胀而冷却，现今的宇宙中仍然应该存在当时产生的辐射余烬，1965年，3K的背景辐射被测得。

f）背景辐射的微量不均匀

证明宇宙最初的状态并不均匀，所以才有现在的宇宙和现在星系和星团的产生。

g）宇宙大爆炸理论的新证据

在2000年12月份的英国《自然》杂志上，科学家们称他们又发现了新的证据，可以用来证实宇宙大爆炸理论。

长期以来，一直有一种理论认为宇宙最初是一个质量极大，体积极小，温度极高的点，然后这个点发生了爆炸，随着体积的膨胀，温度不断降低。至今，宇宙中还有大爆炸初期残留的称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线。

科学家们在分析了宇宙中一个遥远的气体云在数十亿年前从一个类星体中吸收的光线后发现，其温度确实比现在的宇宙温度要高。他们发现，背景温度约为-263. 89摄氏度，比现在测量的-273.33的宇宙温度要高。

虽然已有上述证据存在，但是宇宙是否起源于大爆炸学说，仍然缺乏足够多的令人信服的证据。

宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派，它能较满意地解释宇宙学的一些根本问题。宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出，但20年代以来就有了萌芽。20年代时，若干天文学者均观测到，许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比，都有波长变化，即红移现象。

到了1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律。他在理论中指出：如果认为谱线红移是多普勒效果的结果，则意味着河外星系都在离开我们向远方退行，而且距离越远的星系远离我们的速度越快。这正是一幅宇宙膨胀的图像。

40年代美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为，宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态，这种状态被形象地称为“原始火球”。以后，火球爆炸，宇宙就开始膨胀，物质密度逐渐变稀，温度也逐渐降低，直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象，也能圆满地解释许多天体物理学问题。1964年美国人彭齐亚斯和威尔逊又发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据。

该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。