隱匿獨游 2019-06-07 00:10
宇宙史話(一)宇宙發(fā)源于不均勻的“無”
150億年前宇宙從“無”誕生。所謂“無”,是一個不論光和物質(zhì),甚至時間和空間,都完全不存在的世界。
就在這片不勻均的“無”中,突然誕生了一個超微小宇宙,也就是宇宙的起源之地。圍繞著它發(fā)生了無數(shù)精彩的故事,太陽、地球、生命和人類都在其中。
從“無”誕生的宇宙是不是只有我們這個宇宙呢?
科學家猜測,可能有好多個宇宙誕生之后又泯滅了。如果真是如此,或許也會有一些宇宙像我們的宇宙這樣,持續(xù)成長而存在迄今。在這些宇宙里面應該也會誕生生命吧!
“無”
宇宙史話(二)超微小宇宙在一瞬間“暴脹”
宇宙誕生(10的44次方)秒之后使急速展開。
在這短短的時間內(nèi),它由(10的34次方)厘米的超微小宇宙迅速膨脹了(10的100次方)倍,這稱為“暴脹”(inflation)。
所謂(10的34次方)秒,就是1秒的一兆分之一的一兆分之一的一百億分之一這么短暫的時間。在這段都來不及眨一次眼睛的時間內(nèi),宇宙便由不足原子大小擴張到了以太陽系為計量單位的大小。
從“無”誕生的宇宙中,為什么會擁有引發(fā)如此急速膨脹的能量呢?或許是因為宇宙誕生時,便具有空間相斥的真空高能量,它提供了”暴脹“的原動力。
超微小宇宙
宇宙史話(三)創(chuàng)世大爆炸
暴脹最激烈的期間,處于高能量狀態(tài)的偽真空發(fā)生“相變”,轉(zhuǎn)化成處于低能量狀態(tài)的普通真空。水轉(zhuǎn)化成能量較低的冰時會放出熱,同樣地,相變時也會放出熱能。
隨著暴漲的結(jié)束,宇宙所擁有的偽真空的能量全部以熱能的形式釋放出來,誕生了充滿光的炙熱火球宇宙“大爆炸”(bigbang)。
大爆炸的初期也制造了物質(zhì),這是因為熱能可以轉(zhuǎn)化成物質(zhì)。
與此同時,具有相反電荷的反物質(zhì)也和物質(zhì)一起被制造出來。物質(zhì)和反物質(zhì)一旦相遇便會發(fā)出光而成對消滅,但因為反物質(zhì)比物質(zhì)稍微少了一點點,所以現(xiàn)今宇宙只剩下未消滅而殘存下來的物質(zhì)。
我們眼中的宇宙
宇宙史話(四)不透明宇宙
我們的身體是由各種物質(zhì)組成的,這些物質(zhì)的起源可以回溯到大爆炸初期。
在大爆炸初期制造的物質(zhì)是夸克、電子等這類被稱為“基本粒子”的東西。大爆炸之后,隨著時間的流逝,宇宙的溫度一點一滴地下降,這是因為宇宙不斷膨脹的緣故。
如此一來,夸克開始聚集形成質(zhì)子和中子。
宇宙誕生3分鐘后,陸續(xù)誕生了由1個質(zhì)子構成的氫原子核、質(zhì)子和中子結(jié)合的氛原子核、質(zhì)子和中子各2個結(jié)合的氨原子核等等。
原子
宇宙中充滿了因大爆炸而產(chǎn)生的光,但是光被在宇宙中任意飛舞的電子碰撞,無法直線行進而呈散射狀態(tài)。
這就如同汽車的頭燈照入霧中時,燈光會被霧的粒子散射而無法一直看到遠處,此時的宇宙也是類似這樣的不透明狀態(tài)。
宇宙史話(五)宇宙的放晴
宇宙誕生之后經(jīng)過大約30萬年,宇宙的溫度下降到3000K左右,這使得原子核和電子能夠結(jié)合構成原子。
氫原子核和1個電子結(jié)合構成氫原子,氨原子核和2個電子結(jié)合構成氨原子,原子核和1個電子結(jié)合構成氣原子。
由于電子被原子核捕捉,光不再被散射,終于能夠沿直線前進了,這過程被稱為“宇宙的放晴”。
放晴
放晴瞬間的宇宙模樣現(xiàn)在還能夠觀測得到,但是比這更早以前的樣子,由于當時宇宙是黑暗的,我們是無法觀測到的。換句話說,對應于宇宙放晴之時的地方,就是能夠憑借光觀測到的“宇宙盡頭”。
還有,放晴時的宇宙并非處處均勻,而是呈不均勻狀態(tài),一旦形成密度較高的部分,物質(zhì)便會逐漸聚集過來。
這種密度的不均勻的地方可能就是現(xiàn)今宇宙中的星系團和星系等天體的“種子”。
宇宙史話(六)星系形成
宇宙一邊持續(xù)膨脹一邊降低溫度,在這個過程中制造出星系及星球等天體。
由于宇宙并不均勻,所以由氫和氨構成的氣體逐漸聚集在密度較高的部分,氣體團塊隨著密度逐漸提高而更加收縮,終于在內(nèi)部產(chǎn)生了星球。接著誕生的是星系。
星系在宇宙中并非零零散散地分布著,在一個巨大的氣體團塊里面會有好幾個星系集體產(chǎn)生。它們彼此串聯(lián)成網(wǎng)眼的形狀,形成“宇宙大規(guī)模構造”。
宇宙大規(guī)模構造
剛誕生的星系究竟是什么形狀呢?
在哈勃太空望遠鏡等利器的協(xié)助之下,我們可以看到遠在120億光年之處的星系的模樣,那里的星系大多是扁扁的橢圓盤。
宇宙史話(七)銀河系形成
宇宙中的星系超過1000億個,我們的銀河系是其中的一個。
銀河系是個具有旋渦構造、直徑約10萬光年的巨大星系,其構成的星球超過2000億顆以上,在其中心區(qū)域密集著古老星球,形成橢圓球狀的“凸核”。
銀河系
橫跨夜空的天河有一部分格外粗大,那就是凸核的部分,也就是銀河系的中心方向。
在稱為“旋臂”的旋渦部分,現(xiàn)在仍有新的星球不斷誕生,而我們的地球所處的太陽系,現(xiàn)在正位于旋臂之一的獵戶臂中偏向銀河系中心這一側(cè)的邊緣。
銀河系外圍分布著球狀星團,猶如把整個銀河系團團包圍一般。球狀星團是與銀河系大約同時誕生之古老星球的集團,從球狀星團的年齡可以推估銀河系大概是在120億年前誕生的。
宇宙史話(八)星球的死亡孕育出生命
星球不會永遠發(fā)光。
在截至目前為止的宇宙歷史中,已經(jīng)有無數(shù)的星球曾經(jīng)誕生而又死亡。
星球的壽命取決于其重量,重量與太陽相當?shù)男乔虼蠹s存活100億年,較重的星球也有活不過1000萬年的。較輕的星球仍在第一代,或是好不容易剛剛邁入第二代,但是較重的星球早已歷經(jīng)數(shù)不清的世代交替了。
閃爍的星星
宇宙誕生之后,最初形成的星球是由氫和氨等較輕的元素構成,星球內(nèi)部發(fā)生核融合反應,首先是氫和氫結(jié)合成為氨,接著從氨產(chǎn)生碳,然后產(chǎn)生氧、氛、鎂、硫、鈣、鐵等較重的元素。
重星在臨終時會發(fā)生超新星爆炸,把含有這些元素的氣體釋放到宇宙中。這些氣體再度集結(jié)形成星球,在走完一生時發(fā)生超新星爆炸……這樣的過程一再反復,使得構成生命的元素逐漸齊備。
在生命誕生的啼聲背后,隱藏著的是眾星的壯烈悲鳴。
宇宙史話(九)太陽誕生
大約50億年前,銀河系里一顆星球發(fā)生超新星爆炸,代表星球死亡的超新星爆炸也是新星球誕生的動因。
超新星爆炸產(chǎn)生的震波把周圍的氣體壓縮,使得氣體發(fā)生密度的不均勻而開始收縮,于是產(chǎn)生了星球。
后來,在銀河系的一隅,一顆星球發(fā)出了初生的啼聲,我們的太陽誕生了。
(恒星)太陽
氣體聚集收縮,內(nèi)部變成高溫、高密度,于是中心部位發(fā)生核融合反應,氫和氫結(jié)合成為氨,并且產(chǎn)生龐大的能量,使得原始太陽開始散發(fā)光芒。
在原始太陽收縮的過程中,周圍的殘留氣體由于星球的旋轉(zhuǎn)而徐徐聚集成圓盤狀,這就是原始太陽系星云。在原始太陽系星云里面,微塵聚集形成微行星。
原始太陽系星云和微行星都含有大量之因超新星爆炸所產(chǎn)生的重元素,此時約當宇宙誕生之后100億年,地球誕生的條件已經(jīng)逐漸齊備了。
后面的故事大家耳熟能詳,我們的母親――地球,就誕生在這個死寂的宇宙中。
渺小的我們