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目前，看似全面的關(guān)于宇宙起源和進(jìn)化的理論被稱為暴漲理論，即大爆炸宇宙論。這個(gè)理論解釋了我們的宇宙是如何從高溫和高密度的奇點(diǎn)中誕生的，以及如何膨脹和冷卻的。正是這樣，太空以每秒超光速的速度擴(kuò)張并冷卻，因此隨著宇宙的膨脹，熟悉的基本粒子和力可以產(chǎn)生宇宙本底輻射和各種復(fù)雜的粒子。大爆炸發(fā)生后約三分鐘，氫和氦的比率在宇宙學(xué)上已經(jīng)確定，宇宙背景光子和中微子的數(shù)量也已經(jīng)確定。此外，在快速“膨脹”期間，宇宙物質(zhì)密度的不規(guī)則性以及引力輻射的背景得到了證實(shí)。 根據(jù)威爾金森微波各向異性探測(cè)器(WMAP)衛(wèi)星的壯觀結(jié)果，以及宇宙背景探測(cè)器（COBE）和其他一些對(duì)宇宙本底輻射的高精度研究的結(jié)果，現(xiàn)已確定宇宙已有137億年的歷史，其空間幾何形狀完全是“扁平的”。此外，在普通恒星和氣體中引力物質(zhì)的數(shù)量只有5%。可觀測(cè)的其余宇宙引力“質(zhì)量”是暗物質(zhì)(27%)，還有額外的暗能量(68%)。正是這種暗能量導(dǎo)致我們的宇宙加速膨脹，而這種情況已經(jīng)被遙遠(yuǎn)的超新星觀測(cè)到了。 多年來(lái)，大爆炸宇宙學(xué)一直有幾個(gè)潛在的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但除了穩(wěn)恒狀態(tài)學(xué)說(shuō)之外，沒(méi)有一個(gè)能吸引更多感興趣的支持者。原因是他們沒(méi)能預(yù)測(cè)或者解釋一些被廣泛認(rèn)為是對(duì)任何宇宙理論的關(guān)鍵檢驗(yàn)的基本觀測(cè)，甚至是對(duì)大爆炸理論的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手！ 德西特宇宙論（1917年） - 宇宙被認(rèn)為是完全沒(méi)有物質(zhì)的，但是由于非零宇宙學(xué)常數(shù)的存在，宇宙隨著時(shí)間以指數(shù)方式膨脹。這駁斥了幾乎現(xiàn)存的所有觀測(cè)事實(shí)，包括遵循線性哈勃定律的實(shí)際膨脹率，而不是隨時(shí)間的指數(shù)膨脹定律。還有，宇宙中的物質(zhì)密度不是零，是因?yàn)槲覀冊(cè)谶@里，還有很多其他的恒星和星系！ 愛(ài)因斯坦靜態(tài)宇宙論（1917年） - 宇宙不會(huì)膨脹，并且在時(shí)間上是靜態(tài)的。宇宙學(xué)常數(shù)被精確地調(diào)整來(lái)平衡物質(zhì)的吸引力傾向。和解析宇宙學(xué)一樣，它也不符合現(xiàn)代觀測(cè)，因?yàn)橛钪媸请S時(shí)間線性膨脹的。它對(duì)這個(gè)常數(shù)的值的微小擾動(dòng)也是不穩(wěn)定的。 勒梅特宇宙論（1924年）- 宇宙始于沒(méi)有宇宙學(xué)常數(shù)的“大爆炸”。最初的狀態(tài)是一個(gè)巨大的放射性原子，包含了宇宙中接近絕對(duì)零度的所有物質(zhì)。這個(gè)理論與觀測(cè)到的膨脹相一致，但卻無(wú)法解釋宇宙背景輻射的存在，以及宇宙中氫、氦和氘的豐度，因?yàn)樗枰粋€(gè)大質(zhì)量的“超級(jí)原子”在大爆炸的瞬間衰變。 宇宙恒穩(wěn)態(tài)理論（1950年）-由弗雷德·霍伊爾和托馬斯·戈?duì)柕绿岢龅模摾碚撜J(rèn)為宇宙一直在不斷膨脹，新的星系是在星系間的空間中，一個(gè)原子接一個(gè)原子地產(chǎn)生的。這個(gè)理論在20世紀(jì)50年代和60年代達(dá)到鼎盛時(shí)期，但一直無(wú)法令人信服地解釋宇宙背景輻射的來(lái)源，為什么宇宙背景輻射是各向同性的，為什么它的溫度固定在2.7k，它也沒(méi)有提供任何線索，為什么氫、氦和氘應(yīng)該有一個(gè)普遍的豐度比。 冷大爆炸宇宙論(1965年）-由哈佛大學(xué)的大衛(wèi)·萊澤提出，它認(rèn)為大爆炸發(fā)生了，但初始狀態(tài)是絕對(duì)零度，由純氫固體組成。隨著宇宙的膨脹，這些碎片分裂成星系大小的云。它沒(méi)有解釋宇宙背景場(chǎng)的來(lái)源，也沒(méi)有解釋為什么宇宙背景場(chǎng)在2.7k的溫度下是各向同性的。 哈格多恩宇宙論(1968年)-物理學(xué)家羅伯特·哈格多恩提出，大爆炸理論的所有細(xì)節(jié)可能都是真實(shí)的，只是宇宙早期的極限溫度約為1萬(wàn)億度，因?yàn)槲镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)有一個(gè)基本粒子的無(wú)限梯子，電子、中子就是由這些基本粒子構(gòu)成的。夸克的存在使得宇宙早期的極限溫度遠(yuǎn)高于1000萬(wàn)億度，這一發(fā)現(xiàn)駁斥了這一觀點(diǎn)。 布蘭斯-迪克宇宙論(1955年）-愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論引力方程被修改為包含一個(gè)標(biāo)量場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)使得引力常數(shù)的值，在數(shù)十億年間緩慢變化。這也導(dǎo)致了宇宙早期歷史的改變。對(duì)重力常數(shù)變化的實(shí)驗(yàn)研究表明，在過(guò)去的20-30億年里，重力常數(shù)沒(méi)有變化。這將導(dǎo)致地月系的進(jìn)化被顯著改變太陽(yáng)的進(jìn)化被嚴(yán)重改變。這兩種效應(yīng)都沒(méi)有被觀察到。 舊膨脹論和大爆炸宇宙論（1980年）- 艾倫·古特在1980年提出的一種“玩具”模型。宇宙大爆炸后10-34秒結(jié)束的暴脹時(shí)代造成了真空中無(wú)數(shù)“氣泡”的成核，這些氣泡融合在一起，形成了物質(zhì)和輻射的光澤，形成了一個(gè)非常塊狀的結(jié)構(gòu)。然而，宇宙背景輻射顯示，自大爆炸后30萬(wàn)年以來(lái)，宇宙非常平滑，至少一萬(wàn)分之一。沒(méi)有證據(jù)表明這是一個(gè)動(dòng)蕩不安的過(guò)渡時(shí)期。 振蕩大爆炸宇宙學(xué)（1930年）—這是對(duì)大爆炸宇宙論的一種可能的修正，不同之處僅在于當(dāng)前的膨脹將被一個(gè)塌縮階段所取代，然后是一個(gè)膨脹階段等等。沒(méi)有證據(jù)表明曾經(jīng)有過(guò)先前的膨脹-塌縮階段。宇宙似乎也沒(méi)有足夠的物質(zhì)使其成為一個(gè)注定在未來(lái)再次衰退的“封閉”宇宙，這是任何未來(lái)振蕩周期的一個(gè)重要要求。 添加了中微子家族的大爆炸宇宙論（1970年）-大爆炸宇宙論大體上是正確的，除了為了解決“缺失”或“暗物質(zhì)”問(wèn)題以外，必須向宇宙中添加新的中微子家族。這將改變氦和氘相對(duì)于氫的宇宙豐度比，使得當(dāng)前觀測(cè)值不再可能。也沒(méi)有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明存在超過(guò)3種中微子，而且這些中微子已經(jīng)與測(cè)量到的宇宙豐度一致。 時(shí)間宇宙論（1970年），由麻省理工學(xué)院I.賽格爾提出。它提出時(shí)空有一個(gè)不同于大爆炸宇宙學(xué)基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。就我們所知，主要的分歧在于宇宙膨脹的速度，這是距離和膨脹速度之間的二次定律，而不是線性哈勃定律。這個(gè)提議似乎與過(guò)去30-40年間觀測(cè)到的遙遠(yuǎn)星系不一致。也許大爆炸宇宙學(xué)還有其他的分歧，但是精密測(cè)時(shí)宇宙學(xué)還沒(méi)有深入到足以在這些其他領(lǐng)域做出可測(cè)試的預(yù)測(cè)。 阿爾文宇宙論（1960年）-由物理學(xué)家漢斯·阿爾文提出，宇宙包含等量的物質(zhì)和反物質(zhì)。宇宙學(xué)中的許多其他觀測(cè)事實(shí)都沒(méi)有得到解釋。如果物質(zhì)和反物質(zhì)的比例相等，宇宙中應(yīng)該有一些區(qū)域，由于湮滅過(guò)程，這些區(qū)域相互接觸，產(chǎn)生x射線或伽馬射線。從來(lái)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)如此大規(guī)模的背景，可以歸因于質(zhì)子或電子的湮滅。 等離子宇宙論(1970年)-宇宙中的物質(zhì)，從最大的尺度來(lái)看，不是中性的，而是有一個(gè)非常微弱的凈電荷，幾乎無(wú)法探測(cè)到。這使得電磁力支配著宇宙中的萬(wàn)有引力，所以我們觀察到的所有現(xiàn)象都不僅僅是萬(wàn)有引力的產(chǎn)物。這是一個(gè)有趣的理論，但是否認(rèn)它們的重要性，它不能輕易解釋宇宙背景輻射的起源，它的各向同性和溫度，以及氦和氘的豐度。 對(duì)于任何理論，我同意的宇宙學(xué)檢驗(yàn)的基本觀察是： 1.宇宙正在膨脹。-這是一個(gè)跨越整個(gè)可觀測(cè)宇宙的大尺度觀測(cè)，所以它一定是“宇宙學(xué)的” 2.存在一個(gè)宇宙背景輻射場(chǎng)，可以在微波頻率上探測(cè)到。為什么它不發(fā)生在其他頻率上，而且只能在微波區(qū)域看到，覆蓋了天空的每個(gè)方向？ 3.對(duì)地球/太陽(yáng)/銀河系運(yùn)動(dòng)引起的相對(duì)論性多普勒效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償后，宇宙微波背景場(chǎng)是可測(cè)量的各向同性的，優(yōu)于10萬(wàn)分之幾。- 這是這種現(xiàn)象的一個(gè)大尺度屬性，與銀河系或其他星系毫無(wú)關(guān)系，因此它一定是一個(gè)宇宙學(xué)特征。 4.宇宙微波背景輻射場(chǎng)正是黑體輻射場(chǎng)。我們知道許多其他種類的輻射，但沒(méi)有一種有確切的黑體光譜。只有宇宙背景輻射是一個(gè)完美的黑體，達(dá)到了我們測(cè)量其光譜能力的極限。 5.宇宙微波背景輻射場(chǎng)的溫度是2.7k-為什么是2.7k？為什么不是5.019723k呢?只有大爆炸宇宙學(xué)才能預(yù)測(cè)，溫度接近3攝氏度的遺跡輻射，而不是其他值。 6.確實(shí)存在一個(gè)與當(dāng)前膨脹速率和宇宙背景溫度相一致的氦氫普適豐度比。-無(wú)論我們觀察遙遠(yuǎn)星系中恒星、行星甚至是氣體云的組合，我們似乎總能找到一個(gè)“普適的”恒定比例，即氦與氫、氘與氫的比例。一定有某種解釋，與我們的太陽(yáng)系或銀河系無(wú)關(guān)。 7.氘相對(duì)于氫和氦的宇宙豐度與當(dāng)前膨脹速度和密度下的預(yù)期水平是一致的。-如果宇宙膨脹得更快，那么氦和氘等重元素形成的時(shí)間就會(huì)更短。 8.只有三種中微子。雖然我們還沒(méi)有證實(shí)在遙遠(yuǎn)的星系附近也是如此，但我們確實(shí)看到了同樣的元素和物理現(xiàn)象，特別是超新星，它的物理現(xiàn)象非常敏感地取決于不同類型的中微子的數(shù)量，以及潛在的“弱相互作用”物理現(xiàn)象的恒定性。 9.夜空沒(méi)有太陽(yáng)表面那么明亮。-一個(gè)簡(jiǎn)單而深刻的觀察，只有通過(guò)宇宙中恒星的正確分布、它們的年齡和宇宙的膨脹才能解決。 10.宇宙背景輻射場(chǎng)在100,000到1000,000分之一的水平上，略微起伏不定。為什么會(huì)這樣？為什么是這個(gè)數(shù)目？ 11.沒(méi)有任何物體的年齡，無(wú)可爭(zhēng)議地大于宇宙的膨脹年齡。——我們的宇宙附近似乎沒(méi)有超過(guò)200億年的非常古老的恒星，盡管它們的性質(zhì)應(yīng)該很容易辨認(rèn)，并且是我們所看到的最古老恒星的物理和演化的簡(jiǎn)單延伸。 12.在宇宙背景輻射場(chǎng)中，每一個(gè)質(zhì)子和中子，大約有1000萬(wàn)個(gè)光子。-這是一個(gè)重要的“熱力學(xué)”數(shù)字，它告訴我們宇宙到目前為止是如何演化的。為什么它的熵這么大？ 13.所觀察到的星系聚集的程度與一個(gè)有限年齡小于200億年的膨脹宇宙是一致的。-一次直接的觀測(cè)再次告訴我們，引力在今天的宇宙中并沒(méi)有很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)作用于建立大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 14.沒(méi)有比鋰更重的元素具有普遍的豐度比。-是什么過(guò)程產(chǎn)生了這些重元素？ 15.宇宙曾經(jīng)對(duì)它自己的輻射是不透明的。-這必須遵循從黑體形狀的宇宙背景輻射。 16.現(xiàn)在的宇宙完全由物質(zhì)主宰，而不是物質(zhì)和反物質(zhì)的混合物。只有少數(shù)幾個(gè)大爆炸宇宙學(xué)的競(jìng)爭(zhēng)者試圖解釋這個(gè)直接的觀察。 就是這樣。這不是一個(gè)臺(tái)球游戲，母球(數(shù)據(jù))是仔細(xì)排列，使大爆炸理論出來(lái)看起來(lái)不可避免。其他理論也被反復(fù)邀請(qǐng)去嘗試它們的最佳方案，結(jié)果總是一樣的。支持者甚至不得不進(jìn)行干預(yù)，讓他們的理論對(duì)這些宇宙學(xué)數(shù)據(jù)做出簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)。 大爆炸宇宙學(xué)最大的預(yù)言在于它的基礎(chǔ)。它基于廣義相對(duì)論的無(wú)誤性，以及這一理論如何解釋極端條件下的重力。它的基本預(yù)測(cè)已經(jīng)被多次檢驗(yàn)，新的奇異現(xiàn)象，如倫澤·瑟林效應(yīng)和重力波也已經(jīng)被預(yù)測(cè)和理論證實(shí)。這似乎是一個(gè)完美的解釋，為什么恒星系統(tǒng)能運(yùn)作，但如果它是準(zhǔn)確的，那么除了我們能看到的5%的恒星和氣體，我們還需要宇宙中大量的暗物質(zhì)和暗能量。這是個(gè)大問(wèn)題。 暗物質(zhì)不僅存在于宇宙尺度，而且存在于星系這么小的區(qū)域。事實(shí)上，早在威爾金森微波各向異性探測(cè)器（WMAP）進(jìn)行第一次研究之前，它就在星系中被發(fā)現(xiàn)了。我們的銀河系似乎擁有比我們所能探測(cè)到的所有發(fā)光物質(zhì)和氣體云，多六倍的圍繞其中心的引力物質(zhì)。事實(shí)上，我們所研究的任何大型物質(zhì)系統(tǒng)，都存在暗物質(zhì)問(wèn)題。一些物理學(xué)家把這解釋為廣義相對(duì)論本身的實(shí)際崩潰，但是他們的支持者無(wú)法找到一種延伸或替代廣義相對(duì)論，使暗物質(zhì)消失。與此同時(shí)，物理學(xué)家們還沒(méi)有在世界各地的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)室或其他實(shí)驗(yàn)室中檢測(cè)到任何暗物質(zhì)候選粒子。 所以暗物質(zhì)可以被添加到大爆炸宇宙學(xué)中，但是我們還不知道它是什么樣的物質(zhì)，也不知道廣義相對(duì)論本身是否存在一些微小的錯(cuò)誤。 作者: Dr. Odenwald's FY: 頭鐵獺 如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除 轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處 選文：天文志愿文章組- 翻譯：天文志愿文章組-頭鐵獺 審核：天文志愿文章組- 終審：天文志愿文章組- 排版：天文志愿文章組-零度星系 美觀：天文志愿文章組- 參考資料 1.WJ百科全書(shū) 2.天文學(xué)名詞 3.原文來(lái)自：http://www./FAQs/a11461x.html 本文由天文志愿文章組-頭鐵獺翻譯自Dr. Odenwald's的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)于三十日以內(nèi)聯(lián)系運(yùn)營(yíng)者刪除。 注意：所有信息數(shù)據(jù)龐大，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，還請(qǐng)各位讀者海涵以及歡迎斧正。 結(jié)束，感謝您的閱讀與關(guān)注 全文排版：天文在線（零度星系） 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