宇宙大爆炸究竟是什么?
讓我們通過一個(gè)故事來了解大爆炸吧!
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有一顆雞蛋,名叫羅伯特。羅伯特是一顆宇宙蛋,他的身體里充滿了能量。但是,奇怪的事情發(fā)生了,或許是因?yàn)樗w內(nèi)的力量失衡,羅伯特砰地一聲炸開了。
現(xiàn)在,羅伯特的殘骸四周空無一物,沒有原子,沒有電子;也沒有引力,電磁力,弱力或是強(qiáng)力。當(dāng)然,如果沒有物質(zhì),就不會產(chǎn)生任何引力。
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但是,當(dāng)這些能量從雞蛋內(nèi)迸發(fā)出的那一刻,它便無拘無束,擁有更多的空間,于是它開始膨脹。
隨著能量從羅伯特體內(nèi)散發(fā),他生下了三個(gè)孩子,分別叫做:
夸克(上夸克和下夸克,他們是同時(shí)出生的)
電子姐妹
中微子兄弟
當(dāng)這3個(gè)孩子呱呱墜地之時(shí),另外一邊,又有3個(gè)孩子在反羅伯特(Anti-Robert)的肚子里出生,他們分別是:
反夸克
正電姐妹(正電子)
反中微子兄弟
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同時(shí),其他像羅伯特一樣的存在也帶來了頂夸克和底夸克。
這些孩子們遍布各處,等到了上學(xué)的年紀(jì),他們就能互相見到了。好吧,正如你所想,羅伯特的孩子與反羅伯特的孩子見了面難免會打架,他們勢必會消滅對方,于是他們身上爆發(fā)出更多的能量。有一些孩子會遠(yuǎn)離斗爭,而有一部分會為了激發(fā)更多的能量而毀滅自己,與此同時(shí)會產(chǎn)生更多的“孩子”。
后來,羅伯特的孩子和鄰居的孩子長大成人,他們學(xué)會使用互聯(lián)網(wǎng)從而找到了自己的集體屬性,所以就發(fā)生了接下來的一切。
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1下夸克+2頂夸克=質(zhì)子
2下夸克+1頂夸克=中子
是的,就是這樣產(chǎn)生了質(zhì)子與中子。之后,空間進(jìn)一步冷卻,同時(shí)也在不斷擴(kuò)張膨脹,他們的下一代也在繼續(xù)前進(jìn)。
這時(shí)已經(jīng)是質(zhì)子與中子的時(shí)代了。一顆質(zhì)子開始與同地區(qū)的中子約會,他們最終感情好到無法分離。他們的結(jié)合催生了第一顆氫原子。同樣是這樣的結(jié)合,2顆質(zhì)子與2顆中子決定建立一段穩(wěn)定的關(guān)系并共筑家園,于是產(chǎn)生了第一顆氦原子。
此時(shí)的宇宙充斥著氫氣與氦氣,其中氫氣占75%,氦氣占25%。如今氫氣有了自己的鄰域,稱之為“氫氣云”(見下圖)。隨著時(shí)間的流逝,氫氣云在空間中不斷地行進(jìn),當(dāng)距離彼此越來越近時(shí),其中的引力作用使他們相互混合,圍繞一個(gè)中心旋轉(zhuǎn),這就像我們用攪拌機(jī)榨蘋果汁一樣。在高溫高壓的條件下形成了其他元素,這些元素組成了我們所熟知的元素周期表。
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(如圖所示:氫鄰域,氫氣云)
另外,氦鄰域也進(jìn)行了同樣的過程,他們的組合形成了恒星,我們的太陽就是這樣產(chǎn)生的。
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這就是大爆炸后幾百萬年間發(fā)生的事情。
如果你看過美國Sitcom出品的生活大爆炸,那你一定對下面這首歌曲不陌生。
Our whole universe was in a hot dense state,(我們的宇宙處于高溫致密狀態(tài))
Then nearly fourteen billion years ago expansion started. Wait...(之后在大約140憶年前開始膨脹,等等…)
The Earth began to cool,(地球開始冷卻)
The autotrophs began to drool,(自養(yǎng)生物開始流口水)
Neanderthals developed tools,(尼安德塔人制作出工具)
We built a wall (we built the pyramids),(我們建造了一堵墻【我們建造了金字塔】)
Math, science, history, unraveling the mysteries,(數(shù)學(xué),科學(xué),歷史,謎底即將揭開)
That all started with the big bang!(這一切都始于大爆炸)
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什么都沒有爆炸
爆炸是以超聲沖擊波的形式通過媒介傳播的,同時(shí)釋放出大量的能量來維持并驅(qū)使沖擊波。
如果大爆炸確實(shí)發(fā)生了,那么它并不是一次爆炸,也沒有沖擊波。它會在各個(gè)地方同時(shí)發(fā)生,人們在此時(shí)此刻也會看到。
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大爆炸應(yīng)該說是一次宇宙物質(zhì)含量的相變。從我們的物理學(xué)不能夠充分描述的早期狀態(tài),到極端等離子狀的粒子湯,再到真實(shí)存在的不透明等離子體,最后,到如今的透明等離子。我們只能直接的觀察到從不透明到透明等離子體的相變,也就是宇宙微波背景輻射。
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有些早期狀態(tài)的某些狀態(tài)似乎與我們今天觀測到的宇宙宇宙事件不同,但這使我們有了膨脹的概念,而且可以肯定在物質(zhì)變成透明狀態(tài)之時(shí),其周邊的空間就已經(jīng)在擴(kuò)大了(也很有可能是在這之前的一段時(shí)間內(nèi),否則微波背景會看起來完全不一樣)。
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因此,這更像是在宇宙膨脹的推動下,從真正的高溫狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在相當(dāng)寒冷的狀態(tài)。在早期某一階段呈凍結(jié)狀態(tài)的時(shí)候,所有物質(zhì)被注入大量的能量,并自此開始膨脹。又或許是,物質(zhì)在原始狀態(tài)時(shí)就已經(jīng)含有大量能量,所以空間開始膨脹。以當(dāng)前非常有限的理解很難去描述原始的相變,但這一切造就了如今的空間與時(shí)間。
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作者: quora
FY: 夏月星夕
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