大爆炸和宇宙历史的详细介绍
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观点展示过程
人们怎么能推测可能有过大爆炸呢？这要靠天文观测和研究。我们的太阳只是银河系中1200亿颗恒星中的一颗。比如我们的银河系、太阳系外星系和千千。从观测中发现，那些遥远的星系正在离我们远去。星系离得越远，飞得越快，从而形成膨胀的宇宙。
对此，人们开始反思，如果我们反向看这些星系向各个方向远离，它们可能是从同一个源头发射的。宇宙之初是否存在难以想象的大爆炸？后来我们观测到了充满宇宙的微波背景辐射，也就是说大约654.38+03.7亿年前BIGBANG产生的余波虽然微弱但确实存在。这一发现是对BIGBANG的有力支持。
大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派，它可以令人满意地解释宇宙中的一些基本问题。《生活大爆炸》虽然是在20世纪40年代提出的，但从20世纪20年代开始萌芽。20世纪20年代，许多天文学家观察到许多河外星系的谱线与地球上同一元素的谱线相比有波长变化，即红移现象。
到1929，美国天文学家哈勃总结出了星系谱线红移的恒星与星系到地球的距离成正比的规律。他在理论上指出，如果谱线的红移是多普勒效应的结果，那就意味着河外的星系正在离我们远去，向远处撤退，离我们越远的星系速度越快。这正是宇宙膨胀的形象。
1932年，勒迈特首次提出现代大爆炸理论:整个宇宙首先聚集在一个“原始原子”中，然后大爆炸发生，碎片向四面八方散落，形成了我们的宇宙。美籍俄罗斯天体物理学家加莫夫最早将广义相对论融入宇宙理论，提出了大爆炸的宇宙学模型:宇宙从高温高密度的原始物质开始，初始温度超过几十亿度。随着温度持续下降，宇宙开始膨胀。
大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响力的理论。它诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，但一直默默无闻。20世纪40年代，美国天体物理学家加莫夫等人正式提出大爆炸理论。根据这一理论，宇宙在遥远的过去处于极端高温大密度状态，被形象地称为“原始火球”。所谓的原始火球就是一个无穷小的点，现在宇宙还会继续膨胀，也就是无限的。有可能当宇宙爆炸的能量达到极限时，宇宙会变成一个原始的火焰，也就是一个无穷小的点。火球爆炸后，宇宙会开始膨胀，物质密度逐渐变薄，温度逐渐降低，直到今天的状态。这个理论可以自然地解释河外天体的谱线红移现象，也可以满意地解释许多天体物理问题。直到20世纪50年代，人们才开始广泛关注这一理论。
20世纪60年代，彭齐亚斯和威尔逊发现了大爆炸理论的新的有力证据，他们发现了宇宙背景辐射。后来，他们证实宇宙背景辐射是大爆炸留下的遗迹，从而为大爆炸理论提供了重要依据。在测量银晕气体的射电强度时，他们意外地探测到一种波长为7.35cm的微波噪声，无论天线转向何处，无论昼夜、春夏秋冬，这种神秘的噪声都是连续而稳定的。相当于一个黑体在三K摄氏度时发出的辐射。天文学家对这一发现非常兴奋。他们早就估计，大爆炸之后，总会有一些东西留到今天。随着时间的流逝，平衡的每一个阶段都应该有相应的等效温度。因此，彭齐亚斯和威尔逊获得了1978诺贝尔物理学奖。
霍金身上体现了20世纪科学的智慧和毅力。他对宇宙起源后10 ~ 43秒以来的宇宙演化给出了清晰的解释。宇宙的起源:一开始是比原子还小的奇点，后来是大爆炸。宇宙大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙理论。然而，到目前为止，大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，我们仍然不知道宇宙开始爆炸前后的图景。
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理论观点
大爆炸理论的主要思想是，我们的宇宙曾经有一段从热到冷的进化史。在此期间，宇宙系统不是静止的，而是不断膨胀的，使得物质的密度从稠密演化到稀疏。这个由热到冷，由密到稀的过程，就像一次巨大的爆炸。根据宇宙大爆炸的宇宙学，宇宙大爆炸的全过程是在宇宙早期，温度极高，在1000亿度以上。物质的密度也相当大，整个宇宙系统处于平衡状态。宇宙中只有一些基本粒子，比如中子、质子、电子、光子、中微子。但是因为整个系统在膨胀，温度下降很快。当温度下降到大约100亿度时，中子开始失去自由存在的条件，它们或者衰变，或者与质子结合形成重氢、氦等元素。正是从这个时期开始，化学元素开始形成。当温度进一步下降到654.38+000万度时，形成化学元素的早期过程结束(见元素合成论)。宇宙中的物质主要是质子、电子、光子和一些较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减少，宇宙主要是气态物质。气体逐渐凝结成气体云，然后进一步形成各种恒星系统，成为我们今天看到的宇宙。
自加莫夫在1948年建立大爆炸概念以来，宇宙学家们通过几十年的努力，为我们勾勒出了这样一部宇宙史:
大爆炸开始时，大约是6543.8+037亿年前，体积极小，密度极高，温度极高。
大爆炸前，宇宙从量子背景出现在10~43秒。
大爆炸前10~35秒，同样的场被分解为强力、弱电力和引力。
10万亿度大爆炸前10~5秒形成的质子和中子。
大爆炸后0.01秒1000亿度，主要是光子、电子和中微子，质子中子只占1亿的一部分，处于热平衡，系统迅速膨胀，温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒，300亿度后，中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后，1秒后，1000亿度，中微子向外逃逸，正负电子发生湮灭反应，核力不足以束缚中子和质子。
宇宙大爆炸后13.8秒后三十亿度，氘和氦稳定核(化学元素)形成。
大爆炸后35分钟，3亿度，核过程停止，无法形成中性原子。
宇宙大爆炸后30万年，3000度，中性原子通过化学结合形成，宇宙主要由气态物质组成，在自引力作用下逐渐凝聚成密度很高的气体云，直至恒星和恒星系统。
根据哈勃常数，也可以推断宇宙是从大约6543.8+05亿年前的一个奇点开始的。
温格·博蒙特说:“爆炸1/100秒时，温度为1000亿摄氏度，宇宙处于最简单的热平衡状态。纯能量产生的光子中夹杂着正负电子，甚至幻影中微子也浸泡在这种热汤中(也就是我们所说的基本粒子浓汤)。光子与质子的比例是10比1。爆炸1秒后，温度降至1000亿摄氏度，中微子开始脱离热平衡。三分钟是划时代的时间。温度降至654.38+0亿摄氏度，正负电子湮灭完成。宇宙主要由光、正负中微子组成，核粒子只占很小的份额，其中氢和氦的比例为73∶27。另一个是湮灭中像核粒子一样稀少的额外电子。之后的70万年里什么都没发生，直到温度降到3000摄氏度，自由电子逐渐成为自己的主人，与原子核形成氢和氦，于是物质脱离了辐射的热平衡，宇宙变得透明。
大爆炸模型
一个被广泛接受的宇宙进化理论。主要观点是，宇宙是由一个“大爆炸”从一个极高温度和密度的状态中创造出来的。至少发生在6543.8+00亿年前。这个模型基于两个假设:第一个是爱因斯坦的广义相对论，可以正确描述宇宙物质的引力效应；二是所谓的宇宙学原理，即宇宙中观察者看到的东西与观察的方向或位置无关。这个原理只适用于宇宙的大尺度，也意味着宇宙是无边无际的。所以宇宙大爆炸源并不是发生在空间的某一点，而是同时发生在整个空间。有了这两个假设，我们就可以从某个时间(称为普朗克时间)开始计算宇宙的历史，但在此之前，究竟是什么物理定律在起作用，现在还不清楚。此后，宇宙迅速膨胀，密度和温度从最初的极高状态降低。然后，一些表明质子衰变的过程也使得物质的数量远远超过反物质，就像我们今天看到的。很多基本粒子也可能出现在这个阶段。几秒钟后，宇宙温度降低，形成一些原子核。这个理论还预言可以形成一定数量的氢、氦、锂等核素，丰度与今天看到的一致。大约654.38+0万年后，宇宙进一步冷却，开始形成原子，而充满宇宙的辐射在太空中自由传播。这种辐射被称为宇宙微波背景辐射，已经被观测证实。除了原始物质和辐射，大爆炸理论还预测宇宙应该充满中微子，中微子是无质量或不带电的基本粒子。现在科学家们正在努力寻找这种物质。
大爆炸模型可以统一解释以下观察事实:
(一)理论认为所有的恒星都是在气温下降后诞生的，所以任何天体的年龄都应该比气温下降到今天的时期短，也就是不到200亿年。对各种天体年龄的测量证明了这一点。
(b)观测到河外天体的谱线有系统性的红移，红移大致与距离成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。
(c)氦在各种天体上相当丰富，大部分是30%。恒星核反应的机制不足以解释为什么会有这么多氦。根据宇宙大爆炸理论，早期的温度很高，产生氦的效率也很高，可以解释这个事实。
(d)根据宇宙膨胀速度和氦丰度，可以具体计算出各个历史时期的宇宙温度。
根据大爆炸理论，宇宙诞生于654.38+037亿年前的一个微小点，从这个微小点诞生了时空、质量和能量，使小的物质粒子聚集成大质量的物质，最终形成星系、恒星和行星。在大爆炸之前，宇宙中没有物质，没有能量，甚至没有生命。
但是，大爆炸理论无法回答大爆炸之前的宇宙是什么样的，或者说大爆炸的原因是什么？根据大爆炸理论，宇宙没有开端。它只是一个循环的过程，从大爆炸到黑洞，这是宇宙产生和毁灭以及重生的过程。
这只是一个想法，不是一个完美的理论。
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争吵
虽然大爆炸理论并不成熟，但它仍然是宇宙形成的主流理论。关键是有一些证据支持大爆炸理论。更传统的证据如下:
(a)红移
从地球的任何方向看，遥远的星系都在离我们远去，因此可以推断宇宙正在膨胀，离我们越远的星系离得越快。
哈勃定律
哈勃定律是关于星系之间的速度和距离的某种关系。它仍然解释了宇宙的运动和膨胀。
V=H×D
其中V(千米/秒)是出发速度；H(Km/sec/Mpc)是哈勃常数，为50；D(Mpc)是星系之间的距离。1 MPC = 326万光年。
(c)丰富的氢和氦
模型预测氢占25%，氦占75%，已经被实验证实。
(d)微量元素丰富
对于这些微量元素，模型中的估计丰度与测量的丰度相同。
(e)3K宇宙背景辐射
根据大爆炸理论，宇宙因膨胀而冷却，今天的宇宙中应该还有辐射余烬。在1965，测量了3K的本底辐射。
(f)跟踪背景辐射的不均匀性
证明了宇宙的初始状态是不均匀的，这就是现在的宇宙和现在的星系、星系团产生的原因。
(g)大爆炸理论的新证据
在2000年6月5日至2月的英国《自然》杂志上，科学家们表示，他们发现了可以用来证实大爆炸理论的新证据。
长期以来，有一种理论认为，宇宙原本是一个质量很大，体积很小，温度极高的点，然后这个点爆炸了，随着其体积的膨胀，温度不断降低。时至今日，宇宙大爆炸之初的宇宙中仍残留着被称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线。
在分析了数十亿年前宇宙中遥远的气体云从类星体吸收的光后，科学家发现其温度确实高于今天宇宙的温度。他们发现背景温度大约是零下263度。89摄氏度，高于目前《宇宙温度》中的实测温度-273.33摄氏度。
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反大爆炸理论家的声音
2004年5月22日，英国《新科学家》杂志发表了一封由34名科学家和工程师签名的致科学界的公开信。我们翻译它是为了让读者对《生活大爆炸》的人们的论点有所了解。这封公开信发布到网上后，有185名科学家(现在超过400名)签名:
如今，大爆炸理论越来越基于一些从未被经验观察到的假设和事物:膨胀、暗物质和暗能量是一些最令人震惊的例子。没有这些东西，我们会发现实际的天文观测和宇宙大爆炸理论的预测是有直接矛盾的。这种不断诉诸新假设来弥合理论与现实之间差距的做法，在任何其他物理学领域都是不可能被接受的。这至少反映出这个来历不明的理论在有效性上存在严重问题。
然而，如果没有这些牵强的因素，大爆炸理论就无法生存。如果没有暴胀这样的假设，大爆炸理论就无法解释实际观测中发现的均匀各向同性的宇宙背景辐射。因为那样的话，就无法解释为什么宇宙中遥远的地方温度相同，发出的微波辐射量相同。如果没有所谓的暗物质，与我们20多年来在地球上努力观测到的所有物质都不相容，那么大爆炸理论的预言与宇宙中物质的实际密度是完全矛盾的。暴胀所需的密度是核聚变所需的20倍，这可能是大爆炸理论中较轻元素来源的理论解释。在没有暗能量的情况下，根据大爆炸理论计算出的宇宙年龄只有80亿年，甚至比我们银河系很多恒星的年龄还要年轻几十亿年。
更重要的是，宇宙大爆炸理论从未被任何定量预测所验证。这一理论的辩护者所宣称的成功，全都归功于它能够迎合事后的实际观测结果，而且它在不断地添加可调参数，就像托勒密的地心说总是需要借助这一轮和偶数轮来证明自己一样。事实上，大爆炸理论并不是了解宇宙历史的唯一途径。“等离子体宇宙学”和“稳态宇宙学模型理论”都是关于这样一个不断演化的宇宙的假设。他们认为宇宙既没有起点也没有终点。这些模型，以及其他一些观点，也可以解释宇宙的基本现象，比如宇宙中较轻元素的比例，宇宙的背景辐射，遥远星系中谱线随距离增加而红移等。他们的一些预测甚至被实际观测所验证，这是宇宙大爆炸理论从未做过的。大爆炸的支持者认为这些理论不能解释所有观察到的天文现象。但这并不奇怪，因为他们的发展严重缺乏资金支持。事实上，直到今天，这样的问题和替代理论还不能被自由辩论和检验。大部分研讨会都是随波逐流，不允许研究者进行完全开放的观点交流。理查德。理查德·费曼曾说，‘科学是怀疑的文化’，但在今天的宇宙学领域，怀疑和异议是不被容忍的，年轻的学者也不敢对大爆炸的标准模型表达任何负面的想法。怀疑大爆炸理论的学者如果把自己的怀疑说出来，就会失去资助。即使是实际观测结果，也要根据是否能支持大爆炸理论的标准进行筛选。这样，所有不合标准的数据，比如谱线的红移，宇宙中锂和氦的比例，星系的分布，都被忽略甚至扭曲。这反映了一种膨胀的教条主义，与自由科学研究的精神完全不相容。如今在宇宙学研究领域，几乎所有的经费和实验资源都分配给了以宇宙大爆炸理论为课题的项目。科研经费来源有限，所有负责经费分配的评审委员会都被大爆炸理论的支持者控制。导致大爆炸理论在该领域具有全面的主导地位，这与理论的科学有效性无关。只资助从属于大爆炸理论的学科，抹杀了科学方法的一个基本原则:即理论必须不断地被实际观测所检验。这种限制使得不可能进行任何讨论和研究。为了治疗这一顽疾，我们呼吁资助宇宙学研究的机构将相当一部分资金留给与大爆炸理论相悖的替代理论和经验观测的研究课题。为了避免资金分配不公，负责资金分配的评委会可以由非宇宙学领域的天文学家和物理学家组成。将资金公平地分配给旨在验证大爆炸理论的研究项目及其替代理论的研究项目，将使我们能够以科学的方式找到关于宇宙历史演化的最可信的模型。
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大爆炸理论的缺陷
根据大爆炸理论，星系以及所有其他恒星和行星都诞生于所谓的奇点。这个奇点集中了宇宙中所有最原始的物质。科学家们对这个奇点的物理参数的评价是:温度为10 31 K，隐藏能量密度为10 98 erg/cm3(作为对比，恒星中最高温度为10^8 K，而中子星的物质密度为10 6544)。
我们很难想象奇点时期的宇宙是什么样子。当今流行的宇宙超结构理论认为，大爆炸后形成的微型黑洞遍布宇宙。这些黑洞没有原子核大，但质量相当于一颗小行星。不久前，有报道称，美国国家航空航天局计划在2007年发射一架大功率X射线望远镜“GLAST”。根据天体物理学家的计算，望远镜的灵敏度足以探测到微型黑洞的波动。宇宙超结构理论将最终被实验证实。
“大爆炸”理论最大的缺陷是，它无法回答大爆炸前这个奇怪的点从何而来。大爆炸理论已经存在了100多年，但令人惊讶的是，这一理论的发展必然会把人们对宇宙诞生和灭亡的认识引向神创论。毫不奇怪，教皇若昂·帕维尔二世早就在他的信中说，当代宇宙学与圣经中的论述不谋而合。
电磁宇宙想象——一种新的宇宙理论
近年来，我们关于电磁宇宙的想法已经回答了许多问题。电磁宇宙理论的基本观点体现在以下三个主要方面:第一，宇宙将永远存在；第二，宇宙中所有物质在各种频率范围内交换能量——从超低频到超高频；第三，宇宙中的一切活动都是循环的(行星诞生于黑洞，然后凝聚成黑洞)，遵循守恒定律(能量、电荷和物质)。
电磁宇宙理论的基本观点是，宇宙是一个环形系统，其中许多星系由宇宙磁场连接，螺旋环形宇宙磁场控制着所有的星系流。每一个星系群都被一个黑洞带隔开，黑洞带是星系孕育和产生的地方。一些科学家称之为星系的“生产室”。
根据电磁宇宙理论，黑洞创造了两种类型的星系，一种是由负电子和质子组成的物质世界，另一种是由正电子和反质子组成的所谓反物质世界。正是这两个世界之间巨大的物质和电荷差异，形成了赋予宇宙生命和发展的能量。
星系是在宇宙磁场的存在下诞生的，恒星系统和星系间物质的运动形成了宇宙的强大电流。就像地球大气中雷雨天的放电现象一样，黑洞中的放电现象成就了许多星系的诞生和死亡。如果说地球上的放电现象是瞬间的，那么黑洞的放电现象将会持续数十亿年，并最终决定我们周围将会形成一个什么样的世界。
根据电磁宇宙理论，宇宙大爆炸实际上是星系的诞生过程。因为宇宙中有无数的星系，所以可以推测大爆炸无时无刻不在发生，也就是说，宇宙中的星系的诞生和死亡每秒都在发生。原子弹的爆炸就是这样一个例子。
冷战时期，每次原子弹试爆，美国人安装在卫星上的传感仪器都会观测到爆炸。原子弹爆炸总是伴随着中子辐射。令科学家惊讶的是，该仪器将在每次爆炸后记录不间断的中子辐射。后来，天文学家的研究表明，爆炸在宇宙的每个区域都一直在发生。
电磁宇宙理论的问世将使大爆炸理论随着时间的推移被人们遗忘。因为物质和能量总是在相互转化，时间只是记录从一个事件到另一个事件的工具。事实上，时间是永恒的，生命的循环没有起点也没有终点。
一个新的宇宙理论:大爆炸正在发生。
据英国广播公司(BBC)2002年4月25日报道，美国普林斯顿大学的一位物理学家根据天文观测结果提出了一种新的宇宙理论，即宇宙仍在以加速的速度膨胀，称大爆炸在过去和未来一直在一次又一次地发生，我们现在的宇宙只是一系列大爆炸中的一个。虽然大爆炸的过程极其漫长(超过一万亿年)，但通过对这一理论预言的重力波的观测，
宇宙仍在膨胀。据报道，在过去的五年里，一个奇怪的现象引起了人们的注意。
向相反的方向跑
宇宙大爆炸产生的辐射波:从654.38+037亿年前的Big Bang开始，恒星和星系就开始分别向外飞行。理论上，相互依存的引力应该会减缓膨胀，但事实并非如此。事实上，扩张仍在加速。宇宙中有某种力量将恒星拉离星系。宇宙学家不知道这是什么力，但他们可以建立数学公式来描述这种现象。
普林斯顿大学的Steinhardt是宇宙新理论的提出者之一，他说，这些公式预言宇宙没有开始也没有结束，BIGBANG永远不会停止并一再发生。
爆炸周期
他说:“我们的图片表明，大爆炸不是时间的开始，而只是一系列爆炸周期中最近的一次。在这些循环中，宇宙经历加热、膨胀、冷却、停滞、空虚，然后再次膨胀。”根据这个理论，宇宙将继续膨胀大约一万亿年。这时公式计算出神秘的反重力的特性发生了变化，宇宙的某个角落又发生了一次大爆炸，一切又重新开始。
确认
你不必等待一万亿年来验证斯坦哈特的说法是否正确。对错很快就能决定。每一次大爆炸都会产生重力波，重力波会传遍整个宇宙。科学家们正在地球和太空建造新一代仪器来探测这些重力波。几年后会出现第一个探测结果，这将证实或否定宇宙无始无终的说法。