宇宙：從大爆炸到膨脹

宇宙

宇宙大爆炸

眾多的天文學理論一致認為，宇宙來源於150億年前的「創世大爆炸」。

宇宙大爆炸理論指出：宇宙最初只是一個體積極小、能量和物質密度卻大到無法想像的「粒子」，之後這個「粒子」突然發生了大爆炸，並且向四周無限擴展，各種射線呈放射狀散開，隨後逐漸凝固成質點，在大爆炸發生之初，物質只能以粒子的形態存在，之後宇宙不斷膨脹，溫度和密度也不斷下降。溫度下降並且逐漸冷卻之後，會逐步形成原子、原子核及分子，最後複合成通常的氣體；氣體又逐漸凝聚成星雲，而星雲會形成各種恆星及星系，最終經過150億年的演化才變成了今天的宇宙模樣。

宇宙大爆炸決定性證據

宇宙正在不斷膨脹

我們在很多天文書籍中都看到過這樣的描述：宇宙就像一個彩色的大氣球，氣球上的斑斑點點就是宇宙中的星系，隨著氣球被吹脹，氣球上的斑點也越離越遠。這便是宇宙不斷膨脹的理論。人類是如何知道宇宙正在膨脹呢？宇宙膨脹是由美國天文學家哈勃最早觀測出來的，1929年他發現遙遠的星系似乎正在離我們而去，為此哈勃還提出了體積概念。

那麼，哈勃體積是什麼呢？哈勃做出一個假設：如果你正站在一個球形氣泡的中央，在氣泡所包圍的區域里，所有的特體都會遠離你而去，那麼它們離去的速度將小於光速；而在哈勃體積之處，所有特體遠離的速度則會超過光速。按照宇宙大爆炸理論，宇宙的加速膨脹會讓各種星系及其他天體彼此離得越來越遠，宇宙物質及密度也會變得越來越稀疏，這樣一來，宇宙是不是會變得「空空蕩蕩」呢？

這時候又有另一種天文學理論橫空出世：如果宇宙的持續膨脹使得星系之間的距離變得足夠「巨大」，那麼就會有其他的全新物質從「虛無」中被創造出來，從而填補出現的宇宙「間隙」，以維護宇宙物質應有的密度。當然，還有天文學家提出了「暗物質」理論，他們認為，「暗物質」能夠促使宇宙在膨脹時受到自身引力的作用影響，從而形成特定的結構。

宇宙的最終結局

現代天文學飛速發展，天文學家對於宇宙大爆炸及其結局都有了一定的了解，不過宇宙的最終命運仍然是一個很棘手的問題，它會在「大撕裂」中四分五裂？還是在「大擠壓」中無限坍縮呢？或者一直膨脹下去，直到所有的宇宙能量都逐漸消逝？

宇宙膨脹何時才會結束，這和宇宙平均密度的大小有著密切的聯繫。如果宇宙的平均密度比臨界密度大，那麼宇宙引力將開始佔上風，膨脹也就此宣告結束，接下來宇宙將開始收縮。這時候的情況就像電影回放一樣，大爆炸發生後的所有變化都會反演，所有相互遠離的星系將開始相互靠攏，宇宙也會變得越來越稠密、越來越熾熱。在坍縮過程中，星系會彼此併合，恆星之間的碰撞也會越來越頻繁。

當然，以上只是天文學家的設想，而且只考慮到引力的作用。現實的情況卻可能更為複雜，甚至超出了現代人類的認知範圍。

作者： 科學原理一點通[責任編輯: 呂芮光]

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