宇宙竟然起源于一个点?

时间:2023-12-10 10:59:02

目前人类能够探测到的最远地方距离地球138.2亿光年(2013年3月21日公布了“普朗克”太空探测器拍摄的宇宙微波背景辐射全景图,这个全景图表明宇宙的年龄为138.2亿岁),从理论上来说,人类目前所知的宇宙年龄至少应该是138.2亿年。光年就是指光在真空中沿直线传播一年的距离,约为94600亿千米,在这个数字的基础上乘以138.2亿,就可以想见宇宙的浩渺和宽广。

或者我们可以进行对比,比如地球很大,但是太阳比它大了130多万倍,而太阳在整个银河系中渺小得可怜,据说整个银河系中大约存在1000亿颗到4000亿颗类似于太阳这样的恒星。银河系看起来非常大,不过在整个宇宙中,人类目前能够观测到的星系就多达1000亿个。通过层层对比,就会发现宇宙的大远远超乎我们的想象。

宇宙竟然起源于一个点?

那么如此大的宇宙究竟是怎样出现和形成的呢?是不是它一开始就保持如此大的体量呢?科学家对此提出了各种观点,但最流行的一种观点是宇宙爆炸论,这个理论的核心就是宇宙来源于一个奇点,宇宙是在这个奇点的基础上爆炸和扩张形成的。

宇宙中存在一条或一条以上的类时或类光的不完备测地线,这些测地线会趋向于某一个点,这个点就是时空中的奇点。这个定义让人感到难以理解,事实也是如此,最出色的物理学家也难以找到更加简单通俗的语言来定义它。总而言之,奇点没有任何边界,没有所谓的空间大小。它不是漆黑一片的虚空中的一个点,而是最初的整个宇宙。没人能清楚它是什么时候出现的,因为在那之前根本没有时间,也没人知道它有多大,是什么形状,因为在它之外并没有空间的存在。聪明的物理学家爱因斯坦做了一个通俗的比喻:“假如一个物体的能量或者质量足够大,它就会将包裹在外面的橡皮膜刺出一个洞,而这个洞就很可能是奇点。”但这样的描述仍旧不能完全形容奇点的存在。

这个奇点几乎是无限小的,但它是如何创造出如此庞大的宇宙的呢?这里就涉及了大爆炸的理论。1929年,美国天文学家埃德温·哈勃发现不管从哪一个方向观看,远处的星系都在以300~1800千米/秒的速度远离地球而去。这意味着宇宙正在扩张或者说膨胀。依据自己的观测,哈勃很快提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,而科学家们也在此基础上提出了宇宙大爆炸的理论。他们认为宇宙发生了大爆炸,并且至今仍在不断膨胀。

更加惊人的是,宇宙的雏形几乎在短时间之内就形成了,为了理解这一点,科学家几乎耗尽了心血。比如大约在膨胀进行到10-37秒(一说是10-35秒)时,宇宙快速膨胀,强力、电弱力、万有引力开始出现;10-5秒(一说是10-6秒)之后,质子和中子出现;大爆炸后0.01秒,以光子、电子、中微子为主,质子和中子仅占十亿分之一,这个时候,宇宙呈现热平衡态,体系急剧膨胀,温度和密度不断下降。要理解这些惊人的数字非常困难,总而言之,宇宙几乎是在刹那间诞生的,而且变化巨大。

而在爆炸发生后的1分钟时间里,大量的热量开始产生,温度高达上亿摄氏度,氢和氦开始产生。过了3分钟之后,宇宙基本上完成了造物过程,大约98%的物质被创造出来。可以说,只用了短短3分钟,宇宙就从奇点状态中形成了基本的格局,此后则一直以惊人的速度膨胀。