宇宙大爆炸的原因可以查明是因为它最能符合我们观测到的数据。
大爆炸理论是对宇宙起源的主要解释。无论这听起来多么荒谬,您将会发现,它之所以被广泛接受,是因为它最能符合我们观测到的数据。它受到了其他一些理论的质疑,但作为宇宙学中最被广泛接受的观点,它占据了上风。
宇宙微波背景辐射是一种几乎均匀的电磁波背景,可以在宇宙中看到。它来自大爆炸留下的余热,描绘了整个宇宙。它也是我们能看到的最古老的光。然而,我们的肉眼是看不见它们的,因为光已经传播了数十亿年,这拉长了它的波长,或者说将其从红外可见光“红移”到了微波波段。
产生的原理:
爆炸之初,物质只能以电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀,导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。
“宇宙并非永恒存在,而是从虚无创生”的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永恒宇宙的可能性,但是,所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。
宇宙的多样化过程从时间诞生那一刻起就开始了。在大爆炸后的最初几秒钟里,宇宙中只有 夸克夸克(英语:quark)是一种参与强相互作用的基本粒子,也是构成物质的基本单元。夸克互相结合,形成一种复合粒子,叫强子。强子中最稳定的是质子和中子,它们是构成原子核的单元 ,数分钟内它们开始组合成亚原子粒子。到第一个小时结束时,宇宙中出现了数十种粒子,但只有两种元素——氢和氦。
在之后的3亿年间,移动的氢原子和氦原子聚集起来构成不断膨胀的星云团,最后坍塌为燃烧的恒星。恒星的热核反应产生了数十种原子质量更大的元素,于是,宇宙在不断进行化学反应的过程中提高了多样性。最终,一些“富含金属”的恒星爆炸形成超新星,将重元素喷射到太空中,这些物质又经过数百万年重新聚合为新恒星。经过类似于泉涌的运动,第二代和第三代恒星炼炉释放更多中子融入到金属元素中,产生其他类型的重金属,直到全部约100种稳定金属都出现。元素和粒子的多样性不断提高,还引发了更多种类的恒星、星系和轨道旋转行星的诞生。有些行星表面覆盖着活跃的地壳板块,在这些行星上,地质力量改造地表,将各类元素重新分配到新的晶体和岩石中,一段时间后就会形成新型矿石。地球上结晶矿物的种类数量增加到细菌种类数量的3倍。有些地质学家相信,除了地质过程,生化过程也是今天我们发现的4300种矿物中绝大多数种类的成因。
生命的出现大大加快了宇宙多样化进程。从40亿年前的极少数物种开始,地球生物物种的数量和种类经过地质时期的剧烈增长后,现在已发展到3000万种。这样的增长在几个方面表现出不均衡性。在地球发展史的某些时期,来自太空的大规模干扰(例如小行星撞击)彻底摧毁了多样化过程的成果。有时生物的一些特定分支在多样性方面没有多少进展,甚至出现短暂的倒退。但是总的来说,整个地质时期,生命——作为一个整体——的多样性得到了扩展。实际上,从恐龙时代开始,仅仅2亿年间生命类型的多样性提高了一倍。生物的差异从总体上看呈现指数级的扩大趋势,可以在脊椎动物、植物和昆虫这些领域发现这种火箭式的增长。
技术元素使多样性趋势进一步提速。 科技 发明的物种数量每年都在加速上升,要精确统计 科技 发明的数量很难,因为技术创新不像大多数生物那样具有确定的繁育范围。我们可以统计理念,这是所有发明的基础。 每一篇科学论文至少提出一个新理念 ,过去50年期刊文章的数量经历了爆炸式增长。每一项专利也代表了一种理念,最后的统计结果显示仅在美国就有700万项专利申请,这个数字还在呈指数级增长。
技术元素内部随处可见多样性的扩展。诸如长达70英尺的潜水艇这样的水下人造物种类似于蓝鲸这样的生物有机体。飞机与鸟类相仿。我们的住所不过是更好的巢穴。但是 技术元素还会 探索 生物从未冒险进入的领域 。我们知道没有生物使用无线电波,而技术元素创造了数以百计的各类无线通信物种。虽然鼹鼠[yǎn shǔ] 在地球上打洞的 历史 已有数百万年,但是与它以及其他任何生物相比,双层隧道挖掘机个头大得多、速度快得多、被坚硬岩石阻遏的情况少得多,以至于我们可以认为这些人造鼹鼠占据了新的地球生态位。X光机具有在生物界还未发现的视觉能力。再举几个例子,没有任何生物具有素描刻蚀、夜光电子表和航天飞机的相应能力。技术元素的多样性在生物进化过程中找不到对应物,这种现象越来越普遍,因此可以说技术元素的确扩展了多样性。
技术元素的多样性已经超出我们的认知能力范围。每个人都有这么多种不认识的事物。认知能力研究者发现,现代生活中大约有3000种为人熟知的名词类别。这项统计包括人造物品和生物有机体,例如,大象、飞机、棕榈树、电话和椅子。这些是不加思考就可以辨识的事物。研究人员得出3000这个估计数字,依据的是下面几条线索:词典里的名词数量,普通6岁儿童的词汇量包含的事物数量,初级人工智能学习机可以识别的事物数量。他们估计,平均每种名词类别含有10个经过命名的条目。普通人也许会举出10种椅子、10种鱼、10种电话、10种床。因此大部分人的生活中会接触到的事物粗略估计有3万种,或者说至少有3万种事物是能够辨识的。即使我们知道一类事物的名称,也叫不出遇到的大多数生物和 科技 发明种类的具体名称。我们能认出鸟,但可能不知道是什么种类的鸟。我们知道草,但叫不出草的名称。看到手机,我们知道那是手机,但不知道是哪种型号。用手按压,我们可以区别厨刀、瑞士军刀和枪尖,但不一定能分辨燃油泵和水泵。
在技术元素的某些分支,技术的多样性正在降低。今天,灭火集尘器、马车鞭、手摇织布机和牛车的创新越来越少。我怀疑过去50年是否有人发明过新式奶油搅拌器(尽管很多人仍在发明“更好的”老鼠夹)。手摇织布机总是以艺术品的形式展现在大众面前。牛车并没有彻底退出 历史 舞台,只要世界上还有牛出生,牛车也许永远不会消失。可是因为牛车功能与过去完全相同,所以显然属于稳定的技术,历经岁月而保持不变,如同马蹄铁。大多数采用几乎要被淘汰的技术的人造制品都显示了相似的恒定性。同时扩张中的技术元素的其余部分源源不断地诞生技术创新、理念和制造品,这些人们司空见惯的活水将淹没上述 科技 死水区。
宇宙大爆炸引发了什么,它引发了 科技 的多样性,复杂性。也正因为 科技 的多样性,复杂性,给 科技 增添了不同的色彩,让 科技 更加炫丽多彩!也让 科技 更有神秘之感!
二十世纪二十年代,哈勃等人发现宇宙膨胀。宇宙膨胀的一个自然(但不是逻辑必然)的推论,就是时间越早,宇宙密度越大,所以宇宙可能起源于一个密度无穷大的“奇点”。这就是大爆炸宇宙学。不过,当时还没有大爆炸(Big Bang)这个火爆而个性鲜明的名字。大爆炸这个名字的由来也有一番曲折。1949 年,Hoyle 在 BBC 的广播中第一次使用了大爆炸这个词来描述宇宙起源。Hoyle 本人是大爆炸宇宙学的反对者。他认为,宇宙膨胀的时候,宇宙中物质不断产生出来(稳恒态宇宙学),宇宙没有开始。他提出“大爆炸”这个名字,或许是想说明宇宙“bang”的一声炸出来,听起来很荒谬。无怪乎,“大爆炸”这个来自黑粉的名字,70 多年来反复被人误解。那么,大爆炸究竟是什么呢?前面讲到宇宙极早期,密度无穷大的“奇点”,是大爆炸一个非常粗略的定义。
说粗略,是因为“无穷大”并不是一个当前物理学可以检验的物理概念。我们只能描述有限的密度。所以,用现代的观点,“大爆炸”就是宇宙密度太大,再往前发生过什么,当时(二十至八十年代)的物理不能描述了而已。所以“大爆炸”其实很普通,但是当时的科学家或许比较自信,确实往往把大爆炸讲成宇宙起源。现有的宇宙大爆炸理论还不完善,还有参数极其不准确。就算大爆炸现象发生于138亿年以前,也不排除138亿年以前宇宙就已经存在。大爆炸起始于奇点,该奇点同样有可能是超大黑洞合并,并且合并后的黑洞超过了极限,(目前人类对这个极限认识还比较缺乏),引起了类似超新星爆发的情形。而古老的宇宙物质被推开到可观测宇宙之外,少量存留在可观测宇宙之内的部分代表就是HD140283 这类恒星。
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