宇宙是怎么誕生的?
宇宙是如何形成的?還有很多類似問題,人類生活是如何開始的?什么是意識?什么是暗物質,暗能量,引力?而始終是一個謎。
即使試圖解決這個謎團的理論變得越來越復雜,但科學家在推理鏈中某些最關鍵的鏈接可能是錯誤的可能性中仍感到困擾。
當前能解釋宇宙發展的模型為大爆炸理論。大爆炸模型指出,宇宙最早處于溫度與密度極高的狀態中,接著開始膨脹。該模型基于廣義相對論與空間同質性、各向同性等簡單推論而來。為了針對宇宙的各種觀察進行說明,科學家使用了包含宇宙學常數與冷暗物質在內的簡單模型,稱做ΛCDM模型。大爆炸模型針對星系間的距離關聯性與紅移現象、氫與氧原子的數目比例、以及微波輻射背景等觀察做出說明。
宇宙的時間表在本圖中,時間軸方向為從左至右,宇宙的其中一個維度則予以隱藏,因此在圖中的任何給定時間,宇宙會以碟狀“切片”的型態顯示。
宇宙初始時的高熱、高密度狀態,稱為普朗克時期;此時期從時間零點到1個普朗克時間單位,需時約10?43秒,非常短暫。普朗克時期期間,所有型態的物質與能量都會集中,達到緊致的狀態;此時科學家相信重力與其他的基本力一樣強大且達成統一的狀態。普朗克時期過后,宇宙開始膨脹成現在的型態;也許宇宙在如此短的時間發生暴脹,導致其體積能夠在10?32秒內達到非常大的規模。
在普朗克時期與暴脹時期之后,宇宙開始經歷夸克、強子與輕子時期。從大爆炸之后起算,前面所述的這些時期所經歷的時間,總共不超過10秒。
這是科學家描述的關于宇宙起源的普遍認可。它是一個強大的模型,可以解釋科學家在空中仰望時會看到的許多事物,例如大尺度上時空的非凡平滑性以及星系在宇宙的相對兩側的均勻分布。
但是關于這個故事的某些事情使一些科學家感到不安。對于初學者來說,關于宇宙在其歷史早期經歷過快速膨脹時期的想法無法直接得到檢驗,它依賴于宇宙起源之初就已經存在的神秘能量形式,而這種能量早就消失了。
華盛頓大學天體物理學家埃里克·阿戈爾(Eric Agol)表示:“膨脹是一種非常有力的理論,盡管膨脹非常有效,但我們仍然不知道是什么原因導致通貨膨脹,甚至它是否是正確的理論。”對于某些科學家而言,通貨膨脹是“大爆炸”模型的笨拙補充,它附加了必要的復雜性以使其與觀測結果相符。這不是最后的補充。
普林斯頓大學的理論物理學家保羅·斯坦哈特說:“我們也已經知道宇宙中必須存在暗物質,而現在是暗能量。” “因此,該模型今天的工作方式是,說:'好吧,進行了一次大爆炸,進行了膨脹,對它們進行了調整,使其具有以下特性,然后添加了一定數量的暗物質和暗能量。這些東西沒有連貫的理論聯系在一起。”