“普朗克”带来的喜和忧

自2009年发射升空以来，“普朗克”探测器一直在绘制来自婴儿宇宙的辐射图像。它的灵敏度比过去所有的探测卫星都高3倍以上，有助于我们了解宇宙暴胀的情况。按现在的主流宇宙学说（大爆炸论），在大爆炸后的一个瞬间，宇宙发生了高速膨胀。即为暴胀。     

宇宙和暗物质

２０世纪主流科学家的意见是宇宙起源于一次大爆炸。据说那是在１５０亿或１２０亿年前，大爆炸形成了时间、空间和物质。数学物理教授图罗克最新提出的“开放暴胀”理论认为，宇宙最初是一个像豌豆大小的物体，悬浮于一片没有时间的真空，“豌豆”状的宇宙存在的时间与“大爆炸”相隔一个极短瞬间。他认为，“豌豆”状的宇宙在大爆炸前的瞬间内经历了被称为“暴胀”的极其快速的膨胀过程。根据大爆炸理论，宇宙由于爆炸不断膨胀，膨胀到一定程度又将坍塌，然后整个宇宙乌呼哀哉，所有的一切宣告消亡。虽然科学家宣称宇宙的消亡也要有一二百…     

宇宙诞生的瞬间究竟发生了什么？

2014年3月17日，新华社发出一条醒目的报道。称美国航空航天局设在南极的BICEP2望远镜找到了理论所预言的、宇宙大爆炸在宇宙微波背景上留下的痕迹（指引力波）。按现今流行的宇宙大爆炸理论，在宇宙刚出生的10弘秒发生了暴胀，到10“秒时，宇宙空间瞬间扩大了10拍倍。理论家说。在暴胀结束时必将产生引力波，这是一种空间的波纹，也是爱因斯坦广义相对论的一个重要预言。光子碰到引力波时将产生偏振。而BICEP2望远镜探测到的，正是这一偏振的图谱。     

大爆炸之前的“有”与“无”

对天文界来说，20世纪60年代可说是宇宙学和天文学的大收获时期，不仅观察到了理论预言的中子星、微波背景辐射（它是宇宙创生大爆炸的余晖），而且最重要的是，经科学家的长期努力，终于使大爆炸理论从众多宇宙论中脱颖而出。按照这一理论，140亿年前，空间中的一个极小的点突然大爆发，温度达到无限大，能量和物质井喷而出，空间开始膨胀，之后逐渐冷却到今天的3K，而其可观察的空间跨度约为140亿光年。     

宇宙探索100问

29什么叫“宇宙免费午餐”?一些宇宙学家认为,大爆炸初期的宇宙就存在伪真空态,宇宙中的物质粒子就是从那种伪真空态中从“无”中产生的。一些宇宙学家进一步认为,量子引力理论也允许时间和空间自发地、没有原因地从“无”中产生,就像粒子自发地、没有原因地从“无”中产生一样,而不违反物理定律。根据量子引力理论的这些理论,包括物质、时间和空间在内的整个宇宙都是从“无”中产生的。因此,宇宙学家艾伦·古斯说:“人们常说没有免费午餐这回事,然而,宇宙本身就是一份彻底的免费午餐。”     

宇宙大爆炸与奇点理论

正宇宙大爆炸理论(The Big Bang Theory)是现代宇宙学中最有影响的一种学说。它认为,宇宙是由一个致密炽热的奇点于约150亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1927年,比利时天文学家和宇宙学家勒梅特首次提出了宇宙大爆炸假说。1929年,美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论。     

大爆炸之前

大爆炸之前的宇宙是什么模样？若你问宇宙学家，他们通常会搪塞说，这个问题没有意义。如著名物理学家霍金，便对此反问道：“北极之北是什么地方？”故按现代宇宙学的主流思想，大爆炸意味着宇宙的真正开始，空间和时间由此而出现，决不存在“之前”这样的问题。但这可能并非真实，就有一位物理学家敢于挑战这个问题。若他说的正确，那么在大爆炸之前，宇宙已经历了一个不可想象的久长时期。欧洲核子研究所的G．范纳奇奴说：“大爆炸远不是时间的开始，它仅是宇宙历史的一个转折点。”范氏早在２０世纪９０年代初，就开始对“大爆炸之前”…     

宇宙的"生命"

现在我们生存的宇宙,据目前观测数据表明至少已有200多亿年了.200亿年前的宇宙是一团巨大的超物质、超能量、超时空的原始聚合物体,在自身各种能量的强烈作用下,这团物质发生了"大爆炸"(在最近这次"大爆炸"之前已发生过无数次相同或相似的宇宙"大爆炸").在爆炸后的漫长演变、变化过程中,形成了现在宇宙的形式,而且还将继续演变下去.从"能量物质"逐渐变成"恒量物质",再经过几百亿年或者上千亿年的时间,"恒量物质"最终又将转变成最初"能量物质".这样,宇宙就圆满完成了它"生命"的一个周期,或者说宇宙又"活"了一次.     

宇宙探索十六、宇宙大爆炸和宇宙暴涨

大爆炸的最初过程所谓“宇宙大爆炸”,是指“宇宙蛋”或“宇宙火球”的最初膨胀过程。目前认为,宇宙有过两次爆炸,第一次的爆炸规模较小,第二次爆炸的规模要大得多,叫“宇宙暴涨”。宇宙大爆炸是时间的起源,在开始爆炸的那一刻为零时零秒。到10-43秒时,温度为1032K,尺度为10-33厘米,4种基本力还是统一的超力,只有能量,没有物质,整个宇宙为量子不确定性所主宰,被称为“大统一时期”或“普朗克时期”。到10-36秒时,温度降至1029K,各种粒子开始从能量中产生出来。由于温度极高,粒子的能量和运动速度如此之大,在碰撞中会产生更多的正、反粒子对…     

宇宙中最贵异的东西

5.真空能真空能是一种存在于空间中的背景能量,即使在没有物质的空间(称为自由空间)依然存在。真空能量导致了多数基本力的存在。它的效应可以在各式各样的实验中观测到,例如光的自发放射、伽马辐射、卡西米尔效应、范德瓦耳斯尔力、兰姆位移等等。另外它也被认为与物理宇宙学中的宇宙常数项有关。这里,另一个名词大家有必要了解:零点能量。     

一把能同时砸扁三枚钉子的锤子

正前面说过,暴胀除了能轻松解决磁单极子问题以外,还能同时解决另外两个更加棘手的宇宙学难题。这两个宇宙学难题就是所谓的平坦性问题和视界问题。听起来有点不知所云?没关系。下面,我就讲讲它们到底是什么。平坦性问题是问:宇宙为什么会如此平坦,以至于我们完全察觉不到空间本身的弯     

宇宙:无边的黑暗与『大崩坠』

在大爆炸中诞生 1948年,俄裔美籍物理学家伽莫夫等人首次提出了宇宙大爆炸理论.根据这一理论,我们的宇宙起源于一场大爆炸,正是大爆炸产生了包括时间、空间和物质在内的所有一切.     

慢滚暴胀:从山顶平台上慢慢滚下来的皮球

正前面讲过,在创生之初,宇宙会处于一个高能量的假真空环境,所以会被假真空的能量推动而做指数式膨胀,也就是暴胀。但宇宙要从暴胀状态顺利地演化到我们今天看到的样子,却不是一件容易的事,它必须要同时满足两个条件。第一个条件是,它要能及时地从假真空的环境逃到真真     

宇宙全息论的新证据

正现代宇宙学的巨大奥秘之一就是我们的宇宙为何能有如此的热均匀——巨大的宇宙充斥着大爆炸的热量。随着时间的推移,它已经冷却到了绝对零度以上几摄氏度,但仍然可以在被称为宇宙微波背景的微波辐射上观察到。无论从哪个角度观察,这个宇宙背景的温度基本相同,差别微乎其微。但是根据宇宙学的"冷暗物质"模型,早期宇宙的更热和更冷区域没有足够的时间使其温度     

黎明前的时间之谜

时间之谜并非古就有之，它是随科学进步涌现而出的。根据现代物理（量子论和相对论），它们是没有方向的，即没有过去和将来之分。那么，人的感知为什么会跟物理定律不一致呢？霍金把这一点归于三个原因，或称三种时间方向：一为宇宙学时间方向，二为热力学时间方向，三为人的心理时间方向。首先。从大爆炸创生宇宙，随之产生空间膨胀。因此，宇宙学的时间方向和膨胀箭头方向是一致的。     

宇宙起源于宙宇“漏洞”

当今的宇宙大爆炸学说认为，宇宙起源于一个体积为零、能量密度无穷大的奇点。虽然，在霍金等人后来提出的虚时间概念中．奇点可以被消去，但这在现实中仍不可避免，所以奇点问题并没有发生实质性的改变。宇宙学家对量子引力论的探索和尝试，也没有告诉我们更多的一些东西。     

我们的平凡宇宙

我们的平凡宇宙陈壮叔标准大爆炸论描述了我们的宇宙，从核物质密度的状态中爆发出来，以后一直在膨胀。若我们把这个膨胀倒退回去，随着时间的后退，追踪宇宙的演化，那么，约在１５０亿年前，所有的一切皆必集于一个单一的、无限密实的点上，数学上称之奇点。宇宙学家把...     

宇宙年龄知多少

1988年,被誉为20世纪仅次于爱因斯坦的伟大天才斯蒂芬·霍金写了一本薄薄的科普读物———《时间简史》。他以通俗的语言解释了宇宙大爆炸理论,一时风靡全球,使大众对神话般不可思议的现代宇宙理论有了全面而详细的了解,宇宙学几成显学。霍金在书中推测,宇宙大爆炸大约发生在180亿年前,也就是说宇宙现在的年龄是180亿岁。但在10年以后的1998年,科学家们分析了大量最新的观测结果后认为,宇宙的年龄没有180亿岁,最多不过150亿岁。这是如何推算出来的呢?我们知道,超新星是指在极短的时间内亮度突然增加到原来1000万倍以上的恒星。1998年,科学家…     

沿着COBE的轨迹

宇宙是始于一次“大爆炸”吗 ?若如此，这一爆炸是什么样子 ?它是均匀地膨胀还是脉动性地进行 ?星系是如何聚集成形的 ?这些都是天文界有待解决的最基本问题。 20世纪 80年代末，美国航空航天局发射出一颗天文卫星——“宇宙背景探测者 (COBE)”，对太空进行观测，寻找并记录原始大爆炸所留下的 遗迹。 　　COBE绘出宇宙的微波背景和红外背景。微波背景辐射被认为是原始大爆炸的残迹，它来自空间的各个方向，几乎是均匀的，其能量相当于 2 7K的温度。 COBE以空前的精度和灵敏性来测量这一辐射。它还寻找天文学家所预言的，但一直…     

宇宙之外

从纯数学的理论推断而出的五维和五维以上的世界包含着无数个四维宇宙体的说法已经定论。物理上,林德根据爱因斯坦的著名公式E=mc2计算后认为:宇宙之所以爆炸是因为其能量的不稳定性所造成的,由于真空中的不稳定性会反复出现,因此大爆炸也不可能仅仅发生一次。每当真正的能量偶尔碰撞一次,从中就会产生出一个新的宇宙。许多宇宙会以此种方式而产生,这便是多元宇宙论。人类眼中所认为广阔无边的宇宙,只不过是数目无穷多的宇宙大海中的一滴而已。除此之外,平行宇宙论也是比较流行的宇宙学说。这种学说认为,我们目前所观测到的只是完整宇宙中…