宇宙的起源演化論

時間：2022-10-08 12:15:27 資料我要投稿

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宇宙的起源演化論

　　宇宙（Universe）在物理意義上被定義為所有的空間和時間（統(tǒng)稱為時空）及其內(nèi)涵，包括各種形式的所有能量，比如電磁輻射、普通物質(zhì)、暗物質(zhì)、暗能量等，其中普通物質(zhì)包括行星、衛(wèi)星、恒星、星系、星系團和星系間物質(zhì)等。宇宙還包括影響物質(zhì)和能量的物理定律，如守恒定律、經(jīng)典力學、相對論等。以下是小編幫大家整理的宇宙的起源演化論，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助！

宇宙的起源演化論

　　宇宙的起源演化論

　　宇宙空間是無限永恒不的，空間既不會膨脹也不會收縮，更不會彎曲。物質(zhì)是無限的，在140多億年前，原始物質(zhì)充斥著整個宇宙空間，物質(zhì)和空間是一個混沌體，所有空間被原始物質(zhì)填充。原始物質(zhì)穩(wěn)定且蘊含完整的能量。原始物質(zhì)比重很小，無色透明。原始物質(zhì)被壓縮在、宇宙無限空間內(nèi)，在宇宙壓強的作用下，原始物質(zhì)的密度是均勻的。原始物質(zhì)經(jīng)歷了無限長的時間，始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。宇宙空間內(nèi)沒有星系物質(zhì)，沒有塵埃，沒有光。宇宙空間內(nèi)只有原始物質(zhì)。直到140億年前的一天，宇宙孕育了一個空洞。由于宇宙空洞的出現(xiàn)，原始物質(zhì)的穩(wěn)定和萬有引力平衡被破壞，在萬有引力作用下，原始物質(zhì)以宇宙空洞為中心向外擴散。由于原始物質(zhì)的擠壓、使得原始物質(zhì)內(nèi)部形成高溫高壓，當原始物質(zhì)內(nèi)部的溫度和壓強，超過原始物質(zhì)臨界聚變爆炸的溫度和壓強時，原始物質(zhì)先后發(fā)生聚變爆炸，并高速向外延續(xù)，原始物質(zhì)聚變爆炸生成原子物質(zhì)、并釋放出宇宙微波背景輻射，宇宙壓強隨著溫度的降低而消失。在萬有引力作用下原子物質(zhì)慢慢匯聚成很多星系。星系之間并慢慢加速膨脹。我們今天看到的宇宙物質(zhì)大約已經(jīng)擴散了140億年。宇宙星系物質(zhì)向外膨脹、是因為星系內(nèi)的物質(zhì)少、星系外圍物質(zhì)多促成的。

　　現(xiàn)代宇宙學說的主流，是宇宙大爆炸理論，宇宙大爆炸理論的主要理論及數(shù)據(jù)觀測依據(jù)，包括有以下幾點：

　　1 多普勒效應：多普勒效應指出。波在波源移向觀查者時頻率變高，而在波源遠離觀測者時頻率變低。多普勒在1842年提出他的這一理論。

　　2 哈勃先生的觀測結果。美國天文學家哈勃先生在天文觀測中發(fā)現(xiàn)大部分星系光譜是紅移的。根據(jù)多普勒效應，幾乎所有星系都遠離我們而去。而且星系紅移的大小是和星系離開我們的距離成正比，星系離我們越遠，它離開我們運動的速度越快。他在1929年提出以上結論。

　　3 1965年，彭基亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射。后來他們證實宇宙微波背景輻射是大爆炸時留下的遺跡，他們認為，宇宙微波背景輻射給宇宙大爆炸理論提供了重要證據(jù)。宇宙大爆炸理論認為，宇宙微波背景輻射是來自遙遠的天體輻射來的光線，由于宇宙的膨脹紅移得更厲害，以致于現(xiàn)在只能作為微波輻射被我們所觀測。

　　4 1922年弗利德曼對于宇宙作出以下的假定，我們不論往哪個方向看，也不論在任何地方進行觀察，宇宙看起來都是一樣的。

　　以上1，2，3點是基于科學觀測得出的結論和數(shù)據(jù)，是可以相信的，第4點是一個科學假設，目前還沒有什么人提出有力的反駁論點。一切似乎合情合理，而且都是根據(jù)可靠的觀測數(shù)據(jù)，大部分的星系光譜都是紅移的，星系紅移的大小也不是雜亂無章，而是和星系離開我們的距離成正比。星系越遠，則它離開我們運動得越快。來自更遙遠的光線甚至紅移得更厲害，以致于現(xiàn)在只能作為微波輻射被我們所觀測。由此推測，在時間上往回追溯，必定在過去某一時刻宇宙中的物質(zhì)集結在一起，密度極高。比利時的勒梅特、設想宇宙早期處于極端稠密的狀態(tài)，像一個巨大的發(fā)射性原子核。在1932年，他提出宇宙起源于這個被稱為原始原子的爆炸的想法。1948年，伽莫夫等人又將宇宙膨脹跟形成聯(lián)系起來。這就是宇宙大爆炸理論的前身。

　　宇宙大爆炸理論的缺陷和錯誤：

　　1 如果有人說研究宇宙物質(zhì)運動，不用考慮運動定律或萬有引力的因素，有科學常識的人，是不會接受這樣的說法，宇宙大爆炸理論，沒有考慮運動定律和萬有引力的因素，或者說，這種學說得不到普適的運動原理和萬有引力原理的合理解釋。宇宙大爆炸之后，在萬有引力作用下星系物質(zhì)，應該減速膨脹。宇宙物質(zhì)卻在加速膨脹，根據(jù)已知的任何力學知識，一個物體要做加速運動，必須要有一個力作用于它，沒有任何力的作用而做加速運動，顯然是不可思議的。這也明顯違背運動定律和萬有引力定律。該理論將種種無法解釋的現(xiàn)象或原因，都歸結為一種未知因素，而寧愿引入種種假設，使宇宙理論越來越復雜，顯然不是明智而可取的科學態(tài)度，如果僅僅為了某種假說的需要，甚至僅僅為了解釋某種現(xiàn)象，而必須放棄甚至不惜違背已知的普適的物理定律，不僅顯得蒼白無力，更是得不嘗失。

　　2 宇宙大爆炸理論存在另外一個明顯的問題。研究宇宙物質(zhì)運動不用考慮速度和動能的因素，一定不會被科學所認同。根據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙物質(zhì)在過去某一時刻，集結在一起，目前的科學家們普遍認為這一時刻在137億年前，科學家們普遍認為這就是宇宙的年齡。我們現(xiàn)在假設這個理論是正確的，看我們會推導出什么樣的結論。根據(jù)宇宙大爆炸的理論，在宇宙大爆炸的那一刻，地球物質(zhì)和所有天體物質(zhì)處在同一位置，宇宙大爆炸之后，經(jīng)過漫長的演化過程，宇宙成為目前我們觀測到的現(xiàn)狀。又根據(jù)我們目前的精密觀測儀器，我們可以觀測到離我們130多億光年的天體，同時我們在地球相對應的一側也能觀測到一個130多億光年的天體。也就是說，這兩個星系在130多億年前，以距離地球現(xiàn)在的位置130多億光年，或者說在130多億年前，這兩個天體已經(jīng)分離了260億光年的距離。在137億年前宇宙還沒有爆炸，那么這兩個天體分開260億光年，用了大約7億年的時間，它們分開的速度至少比光速還快39倍。現(xiàn)在我們觀測到130億年前那些遙遠的星系，是在加速膨脹，也就是說在這之前是越來越慢的，這樣使得理論和現(xiàn)實觀測完全不符。

　　3 宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，作為宇宙大爆炸理論的重要證據(jù)，讓人無法理解，我們知道，根據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙膨脹之初溫度一定超高，宇宙微波背景輻射一定超強，宇宙越膨脹溫度越低，宇宙微波背景輻射一定會越弱。銀河系高速移動，證實銀河系沒有在宇宙大爆炸中心位置，那么我們測得的宇宙微波背景輻射各個方向一定不是相同的，宇宙大爆炸起點方向,宇宙微波背景輻射一定很強，在地球相對一側宇宙微波背景輻射一定很弱。我們不知道宇宙膨脹用了多少時間，可宇宙膨脹之初的強大宇宙微波背景輻射一定還在傳播�？墒俏覀兘裉煊^測的宇宙微波背景輻射，各個方向幾乎完全是相同的，理論和實際觀測完全不符。

　　宇宙起源理論主要理論及數(shù)據(jù)觀測依據(jù)，包括有以下幾點：

　　1 光速定律，如果光源高速遠離觀測者，觀測者到光源的這段距離，光的傳播速度會減慢。光的頻率會降低。如果光源高速移向觀測者，觀測者到光源的這段距離，光的傳播速度會加快，光的頻率會增高。也就是說我們和宇宙微波背景輻射源，沒有137億光年遠。 2 哈勃先生的觀測結果。美國天文學家哈勃先生在天文觀測中發(fā)現(xiàn)大部分星系光譜是紅移的。幾乎所有星系都遠離我們而去。而且星系紅移的大小是和星系離開我們的距離成正比，星系離我們越遠，它離開我們運動的速度越快。他在1929年提出以上結論。

　　3 1965年，彭基亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射。宇宙微波背景輻射是來自、高速遠離我們的天體輻射，由于輻射時物質(zhì)高速移動，以致于現(xiàn)在只能作為微波輻射被我們所觀測。

　　4 根據(jù)反萬有引力定律。當物質(zhì)的密度小于外圍空間的物質(zhì)密度，物質(zhì)之間就會相互排斥。當物質(zhì)的密度大于外圍空間的物質(zhì)密度，物質(zhì)之間就會相互吸引，星系之間膨脹，是因為星系的物質(zhì)密度小于宇宙的物質(zhì)密度。

　　5 原始物質(zhì)的聚變是在向外高速擠壓時爆炸，釋放的宇宙微波背景輻射。宇宙微波背景輻射源是高速遠離我們的。當原始物質(zhì)在爆炸時、把物質(zhì)往回推，使得這些物質(zhì)形成星系時的紅移，遠比宇宙微波背景輻射紅移的要少。

　　6 原始物質(zhì)大爆炸是連鎖推進的，爆炸的力度都一樣，他所釋放的宇宙微波背景輻射，各個方向一定是相同的。這和我們今天的檢測結果完全一致。

　　宇宙的起源與演化理論：

　　宇宙空間是無限永恒不的，空間既不會膨脹也不會收縮，更不會彎曲。宇宙物質(zhì)是無限的，在140多億年前，原始物質(zhì)充斥著整個宇宙空間，物質(zhì)和空間是一個混沌體，所有空間都被原始物質(zhì)填充。原始物質(zhì)穩(wěn)定且蘊含完整的能量。原始物質(zhì)比重很小，無色透明。原始物質(zhì)被壓縮在、宇宙無限的空間內(nèi)，在宇宙壓強的作用下，原始物質(zhì)的密度是均勻的。原始物質(zhì)的萬有引力，始終保持平衡狀態(tài)。原始物質(zhì)經(jīng)歷了無限長的時間，始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。宇宙空間內(nèi)沒有星系物質(zhì)，沒有塵埃，沒有光。宇宙空間內(nèi)只有原始物質(zhì)。直到140億年前的一天。因特殊原因，使得宇宙空間內(nèi)原始物質(zhì)的某一區(qū)域，形成一個宇宙空洞�？斩磧�(nèi)原始物質(zhì)減少，空洞內(nèi)萬有引力也隨之消弱，當內(nèi)外萬有引力的差值超過宇宙壓強時，萬有引力鏈條斷裂，原始物質(zhì)開始遠離宇宙空洞方向擴散，這樣宇宙空洞就會逐漸加大，打破宇宙原有原始物質(zhì)的萬有引力平衡狀態(tài)。在萬有引力作用下原始物質(zhì)向外擠壓，使得宇宙空洞周圍很大區(qū)域的原始物質(zhì)，處于高溫高壓狀態(tài)，當原始物質(zhì)的某個位置，溫度和壓強超過臨界聚變爆炸的溫度和壓強時，原始物質(zhì)發(fā)生聚變爆炸，聚變產(chǎn)生超高溫高壓，釋放出宇宙微波背景輻射，聚變是在原始物質(zhì)溫度最高，壓強最大位置。聚變使得物質(zhì)急劇膨脹壓強急劇升高，外圍原始物質(zhì)高速向外連鎖聚變。宇宙空洞內(nèi)沒有原始物質(zhì)，也就是說宇宙空洞沒有聚變發(fā)生，更不會有宇宙微波背景輻射。原始物質(zhì)聚變生成氘，氚，氦等原子物質(zhì)，因氘、氚、氦粒子占用空間很小，聚變后的宇宙空間，宇宙壓強消失，聚變空間內(nèi)的氘，氚，氦粒子占用空間很小，這些物質(zhì)處在自由漂浮狀態(tài)，在萬有引力作用下先后匯聚成恒星和星系，這些恒星和星系經(jīng)過漫長的演化，我們的太陽和地球誕生了。有些原始物質(zhì)沒能發(fā)生聚變，就是今天的暗物質(zhì)。宇宙空洞和原始物質(zhì)聚變，使得星系內(nèi)的物質(zhì)密度降低，在萬有引力作用下。星系物質(zhì)會慢慢向物質(zhì)多的方向漂移。使得星系物質(zhì)之間慢慢加速膨脹。星系物質(zhì)已經(jīng)擴散了140億年。從原始物質(zhì)聚變開始，慢慢形成今天的宇宙。

　　我們熟悉的物質(zhì)被地球吸引，地球被太陽吸引，太陽被銀河系吸引，我們從以上經(jīng)驗分析，在萬有引力作用下、宇宙中所有物質(zhì)都應該向一起收縮。然而宇宙星系的運動卻和我們的經(jīng)驗完全相反，星系之間是向外膨脹。宇宙星系物質(zhì)的移動是向外的。這一現(xiàn)象、是因為星系內(nèi)的物質(zhì)少、星系外圍物質(zhì)多促成的。在140多億年前、原始物質(zhì)被均勻地壓縮在、宇宙無限的空間內(nèi)，原始物質(zhì)蘊含著完整的能量，由于宇宙空洞的出現(xiàn)，打破宇宙原始物質(zhì)的萬有引力平衡狀態(tài)，使得原始物質(zhì)的能量被逐級釋放，最終形成今天的宇宙。我們看到，星際之間加速膨脹，不需要牽強的附加假設條件，不需要暗能量的推力，在萬有引力的作用下，星系物質(zhì)的移動不會停止，只是方向上在我們看來是向外的。宇宙的起源與演化理論，是建立在前人不斷積累的實踐觀測數(shù)據(jù)，和已知科學理論上的唯物辯證的宇宙觀。

　　宇宙的起源演化論篇1

　　中微子，關乎宇宙起源之謎

　　曹俊

　�、偃毡尽绊敿壣駥敝形⒆犹綔y器項目已正式啟動，計劃于2027年開始收集數(shù)據(jù)。該項目由日本主導、英國和加拿大等國參與，目的是闡明物質(zhì)的起源及基本粒子的“大統(tǒng)一理論”，揭開宇宙起源之謎。

　�、谥形⒆邮怯钪嬷袛�(shù)量最多的基本粒子之一。基本粒子是已知的最小粒子，它們不能像原子那樣被分成更小的粒子，是構造宇宙中一切的基本元素。而中微子又是最輕的物質(zhì)粒子，迄今還未能測出它的確切質(zhì)量，但至少比電子還要輕100萬倍。它們無處不在，如太陽發(fā)光、核反應堆發(fā)電、巖石的天然放射性衰變等核物理過程中都會產(chǎn)生，就連我們每個人也會因體內(nèi)的鉀-40衰變而每天發(fā)射約4億個中微子。

　�、壑形⒆拥淖畲筇攸c就是幾乎不與任何物質(zhì)反應。不管是人體還是地球，在它看來，都是極為空曠、可以自由穿梭的空間。我們感覺不到它的存在，科學上探測也極為困難。因此，中微子的發(fā)現(xiàn)和研究過程，飽含著幾代科研人員的心血。

　　④1930年，奧地利科學家泡利為了解釋原子核衰變中能量似乎不守恒的現(xiàn)象，預言了中微子的存在，認為就是這種“永遠找不到的粒子”偷偷帶走了能量。經(jīng)過20多年的尋找，美國科學家科萬和萊因斯終于在核反應堆旁探測到中微子，證明了它的存在。萊因斯因此獲得了1995年諾貝爾物理學獎。

　�、�1968年，美國科學家戴維斯在地下1500米深的廢棄金礦中進行實驗，首次探測到了來自太陽的中微子，證實太陽無窮無盡的能量來自氫核聚變。1987年，日本科學家小柴昌俊在第一代神岡實驗中，探測到了來自超新星的中微子。他們二人因此都獲得了2002年諾貝爾物理學獎。此后，戴維斯進一步提高測量精度，卻發(fā)現(xiàn)太陽中微子的數(shù)量比理論預言的要少得多，被稱為“太陽中微子失蹤之謎”。此后，小柴昌俊的學生梶田隆章發(fā)現(xiàn)，宇宙射線在大氣層中產(chǎn)生的中微子也比預期少，稱為“大氣中微子丟失之謎”。

　�、拗形⒆訛槭裁幢阮A計的.少？1998年，梶田隆章在升級后的第二代神岡實驗中發(fā)現(xiàn)，大氣中微子比預期少，是因為在飛行過程中自發(fā)變成了其他種類的中微子，這一現(xiàn)象就是中微子振蕩。他也因此獲得了2015年諾貝爾物理學獎。

　�、咧形⒆诱袷幀F(xiàn)象證明了中微子有質(zhì)量，盡管質(zhì)量極其小，但會影響宇宙的起源和演化。根據(jù)已知的物理規(guī)律，在宇宙早期，正反物質(zhì)應該成對產(chǎn)生，數(shù)量是一樣的。但在現(xiàn)在的宇宙中，并沒有發(fā)現(xiàn)大量反物質(zhì)存在的跡象。為什么宇宙只由正物質(zhì)構成？反物質(zhì)到哪里去了？這是宇宙起源必須回答的關鍵問題。中微子振蕩會帶來一個意外的結果，即正反粒子的行為可以不一樣，很有可能造成反物質(zhì)消失。因此，全面了解中微子振蕩，是破解“反物質(zhì)消失之謎”的重要一環(huán)。

　　⑧由于中微子難以探測，解決這些謎團需要巨大的探測器，獲取更精確的數(shù)據(jù)。日本前兩代神岡實驗堅持自己的優(yōu)勢方向，掌握核心技術，持之以恒地探索，取得了巨大突破。此次啟動的第三代實驗“頂級神岡”將建造一個26萬噸的水探測器，造價約8億美元。此前，中國的江門中微子實驗和美國的深層地下中微子實驗也已開始建設。三個實驗間既競爭又互補，聯(lián)合分析能顯著提高發(fā)現(xiàn)能力。新一代的中微子實驗，也許有一天可以揭開宇宙起源的謎題。

　　12．下列對本文的理解和分析，正確的一項是（）（3分）

　　A．基本粒子中微子最大的特點是不與任何物質(zhì)反應，科學上探測也極其困難。

　　B．科學家科萬和萊因斯探測到中微子，進而發(fā)現(xiàn)了原子核衰變中能量不守恒的現(xiàn)象。

　　C．“太陽中微子數(shù)量比理論預言少得多”的發(fā)現(xiàn)，被稱為“大氣中微子丟失之謎”。

　　D．文中幾位科學家獲諾貝爾獎的事例，體現(xiàn)了大膽預言、小心求證的科學探索精神。

　　13．簡析第②段中畫線句的作用？（2分）

　　14．請解釋“中微子振蕩現(xiàn)象”，并說明其可能產(chǎn)生的結果。（4分）

　　答案：

　　12．D

　　13．劃線句采用作比較的說明方法，將中微子質(zhì)量和電子質(zhì)量進行對比，突出說明了中微子是最輕的粒子的特點。

　　14．中微子震蕩現(xiàn)象是指大氣微子在飛行過程中自發(fā)變成其他種類中微子的現(xiàn)象。其可能產(chǎn)生的結果有：證明了中微子有質(zhì)量，會影響宇宙的起源與演化；中微子震蕩可能會造成反物質(zhì)消失；也許有一天會揭開宇宙起源之謎。

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