宇宙的年龄到底多大了
发布时间:2013-04-06 浏览次数:

    浩渺的宇宙无声而又漫长地存在了这么久,让人不免心生好奇:宇宙究竟是个啥模样?从何处来,往何处去呢?

欧洲航天局2013年3月21日公布了迄今为止最为详细的宇宙微波背景辐射图,这些图像披露了宇宙诞生38万年后的景象,同时将宇宙的年龄定格为138.2亿岁。

远古传说:宇宙”是什么

   “宇宙”这个词,最初只是“宇”和“宙”两个独立的字眼,出自《文子·自然》:“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇。”《尸子》中也有记载:“上下四方曰宇,往古来今曰宙。” 意思很简单,“宇”代表上下四方,即所有的空间,“宙”代表古往今来,即所有的时间,所以“宇宙”这个词有“所有的时间和空间”的意思。

    对日出而作,日落而息的古人来说,不管是头顶的苍天,还是脚踏的土地,无一不充满着神秘。为此,对于宇宙的来历,古人幻想出了各种各样的起源。其中,最为中国人熟知的,莫过于盘古开天辟地。在西方传说中,同样有一个能与盘古相提并论的创始者,那就是上帝。不管是盘古开天,还是上帝造人,说到底都是人类丰富想象力的结晶。如何从科学的角度了解宇宙,成为从古至今,无数智者苦苦探求的话题。

理论初现:从“天圆地方”,到哥白尼“日心说”

    在中国古代,关于宇宙的结构主要有三派学说,即盖天说、浑天说和宣夜说。盖天说认为大地是平坦的,天像一把伞覆盖着大地,也就是大家最熟知的“天圆地方”理论;浑天说认为天地的结构就像一个鸡蛋,地在中心,天在周围环绕;宣夜说则认为天是无限而空虚的,星辰就悬浮在空虚之中。

    从公元前六世纪到公元一世纪,在古代希腊和罗马,关于宇宙的构造也有过许多学说。如毕达哥拉斯学派的中心火焰说;赫拉克利特的日心说;柏拉图的正多面体宇宙结构模型等等。

   进入中世纪后,宇宙学成为一门具体学科,西方普遍认同地心说。地心说最初由古希腊学者欧多克斯提出,即地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,在各自的轨道上绕地球运转。地心说是世界上第一个行星体系模型,虽然后来被证实是错误的,但曾得到亚里士多德等人的认同和发展,对人们研究宇宙有过里程碑作用。

   16世纪,波兰科学家哥白尼出版了著作《天球运行论》,并且提出了在当时惊世骇俗的“日心说”。哥白尼认为,太阳才是银河系的中心,所有星球都是围绕太阳旋转。这一理论使天文学从宗教神学的束缚下解放出来,自然科学从此获得了新生。

现代宇宙学

    现在我们通常理解的宇宙,是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体,是一切空间和时间的综合。如果非要用语言来形容它的形状,那应该是呈现多重镶嵌模式,各种不同的空间、时间的完美融合。在得出这一概念以前,科学家尝试了多种理论,去解释宇宙的状态。

   认识阶段1——宇宙是稳定态的,存在仅为两三百万年

   早在18世纪,有科学家利用当时的测量仪器指出,宇宙存在仅为两三百万年,且无法追溯源头,但将无限存在下去。不少科学家提出了稳恒态宇宙模型,它认为宇宙在大尺度上的物质分布和物理性质是不随时间变化的,稳恒不变。不仅在空间上是均匀的,各向同性的,而且在时间上也是稳定的。这个理论得到了包括爱因斯坦在内的诸多科学家的广泛认可,但到了20世纪下半叶被观测所推翻。

    认识阶段2——天体在加速远离,离我们越远速度越大

   二十世纪初,天文学家惊奇地发现,许多遥远天体辐射的光谱谱线都存在“红移”现象。在当时,天文学家还不知道很多这类天体并非起源于银河系,而是和银河系同一级别的河外星系。美国天文学家埃德温·哈勃和合作者在1929年发表研究论文,声称越远的天体,光谱红移值越大。红移”是什么?要理解这个概念,其实很简单。“当一辆火车从远而近驶来,我们听到的声音,越来越尖锐,先是频率不断增加,声音的波长减小;在火车擦身而过后,频率又逐渐减小,波长增大——这就是著名的‘多普勒效应’”。红移意味着天体发出的电磁波波长增加。哈勃的这个发现告诉我们,宇宙中的星系在不断离我们远去,而且,离我们越远,远离速度也就越大。哈勃的惊人发现,标志着现代宇宙学的诞生。

    认识阶段3——宇宙起源于一个“点”,是个“无穷小”的点

    天文学家由哈勃的发现倒推出一个猜想:既然天体之间距离越来越远,那么在很久以前,它们说不定汇聚在一起,也就是说宇宙是从一个点开始的。从这一观点物理学家进一步推测:在过去,宇宙曾经处于一个极高密度且极高温度的状态。目前人类在大型粒子加速器上所进行的实验结果有力地支持了这一猜想。自然而然,“稳恒宇宙”这一概念被推翻。科学家现在普遍相信,宇宙原来是从一个很小的“点”开始,不断膨胀到现在的状态。这个“点”被科学家们称为“奇点”,并非现代物理学能完全理解的一个时空。用吴雪峰的话来说,“无穷小”。从一个无穷小的“点”,演变成现在浩渺无边的宇宙,中间所经历的最初过程,就是为人熟知的宇宙大爆炸。宇宙大爆炸模型是20世纪50年代由物理学家伽莫夫等人提出的。

    认识阶段4——爆炸中诞生宇宙,地球上的金属也源自爆炸

    宇宙的起源是“奇点”。大爆炸发生后,宇宙中的物质开始是聚集在一个小的体积内,温度很高。而随着宇宙的膨胀温度逐步下降,大概在宇宙诞生3分钟后核合成时代结束,目前占宇宙中发光物质大多数的质子、中子等就是在这个时候形成的。除此之外,大爆炸还产生了多种元素。“最主要的是产生氢、氦和锂等元素,而比较重的元素是在恒星内部通过核反应产生。当恒星死亡时,含有重元素的物质会通过超新星爆炸散布到周围的星际空间,然后进入下一代恒星星体,进一步产生更重的元素;地球上的金属元素,就是从几十亿年前爆炸了的恒星内部来的。”“这也对推算某个天体的年龄有帮助,一般来说,天体内存在的重元素越多,它的‘年纪’越大。”虽然宇宙在大尺度上物质几乎均匀分布,但一旦由于某种原因(比如扰动)存在某些密度稍大的区域,这些区域内的物质将通过万有引力吸引周围的物质,其质量和密度就变得更大了。现在天文学家发现的星系、恒星、气体云等天体和结构,都是这样。

                          暗物质与暗能量,万有斥力”,让宇宙加速膨胀

     根据科学家的推断,大爆炸之后,各种星系都在加速远离,宇宙在迅速胀大。那么问题又来了:不是存在万有引力吗?不管宇宙膨胀得有多快多大,最终难道不应该减速,并且缩回来吗?然而事实却与之相反,早在十多年前,科学家就发现,宇宙大爆炸最初是“暴涨”阶段,此后宇宙也一直是在加速度膨胀。这意味着我们的宇宙可能处于一种人类还不了解、还未认识到的物质控制、作用之下。科学家把这种神秘的物质称为“暗物质”、将其具备的作用称为“暗能量”。这种暗能量,可以称为万有斥力,能够在星系之间产生排斥作用,使得它们无法缩回,显然,在一定阶段,暗能量比万有引力要大得多。”

链接

    今年3月21日欧洲航天局公布了最新的宇宙学参数。今天,暗能量占了宇宙总物质能量密度的68.5%,暗物质占了26.6%,而我们人类所了解的可见物质仅占宇宙所有物质能量的4.9%。国际上现在有许多大项目在对暗物质和暗能量开展研究。我国科学家也在抓紧研究暗物质和暗能量。中国科学院紫金山天文台有2个项目围绕这方面进行研究。一是通过中科院先导项目的暗物质探测卫星,一是国家发改委十二五重大科学建设项目“中国南极天文台”。对暗物质和暗能量的研究目前还处于初期阶段,它们的物理本质是什么,还需要人类继续探索。 

 
广州代孕公司培训教育机构,讲解广州代孕价格说明,广州代孕妈妈的保健和安全,首选第一中学广州代孕机构,一中广州代孕网为您推荐最好广州代孕公司,2017年一如既往竭诚为您服务! 更多广州代孕相关信息请访问本站相关栏目!——返回首页