宇宙大爆炸是怎么一回事 宇宙大爆炸是什么原因引起的

宇宙大爆炸是怎么一回事

宇宙原始大爆炸后0.01秒，宇宙的温度大约为1000亿度。物质存在的主要形式是电子、光子、中微子。以后，物质迅速扩散，温度迅速降低。大爆炸后1秒钟，下降到100亿度。大爆炸后14秒，温度约30亿度。35秒后，为3亿度，化学元素开始形成。温度不断下降，原子不断形成。宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下，形成恒星系统，恒星系统又经过漫长的演化，成为今天的宇宙。

宇宙大爆炸是什么原因引起的？

宾夕法尼亚大学的物理学副教授马丁·波乔瓦尔德说：“我们的文章介绍了一种 我们最新研究出的数学模型，该模型可以演绎出物质在“大反弹”状态下处于量子状态下的一系列特征参数，而“大反弹”理论可能推翻以往的“大爆炸”理论，重新解释我们生活的宇宙的真正起源”。
波乔瓦尔德教授的研究同时也表明：尽管人们有可能了结到早期宇宙的存在形态和各种特征，但通过新的计算公式，这些数据有可能并不确定。
以“大爆炸”理论为基础来研究宇宙起源正遭遇到越来越严重的科研瓶颈，虽然该模型一直以来都是研究宇宙起源的主要工具。在爱因斯坦的广义相对论中，大爆炸以前的宇宙一直处于虚无的均一状态：一个体积为零，密度和能量为无限大的“零点”。
但是现在宾夕法尼亚大学的波乔瓦尔德教授和其他几名物理学家对爱因斯坦的理论作了进一步的扩展和超越，他们通过一种被称为量子引力环的数学建模工具完成了时空的飞跃，对宇宙大爆炸以前的物质存在状态作出了详细的描述。
由于爱因斯坦完成广义相对论的时期量子物理学的理论还不够完善，现在科学家通过将量子物理公式与广义相对论的结合建立了“大反弹”理论，这一系统的理论构架解释了我们生存的宇宙在形成以前的状态，它突破了“大爆炸”理论的部分限制，将人类对宇宙历史的认识引领进了一个全新的境界。
量子引力环的概念以现代量子物理学的基本原理为基础，科学家通过对这一科学建模的研究了结到宇宙形成以前并不是以绝对的零体积的形式存在的，而且宇宙的前身也不是密度和能量无限大的状态，而是有一定的范围。通过这些限制条件，科学家们勾勒出了一副宇宙形成以前的更为准确的图画。
爱因斯坦所描述的空间和时间的存在形态是弯曲的，而“大反弹”理论是指物质波动在空间和时间的尺度上呈反弹式运动，其波长覆盖的范围也会在垂直尺度上产生较大的变化，量子物理学为宇宙形成过程的数学建模增加了几个参数，使演绎结果更加出人意料，科学家认为，在我们现在居住的宇宙形成以前，可能存在一个结构相近的“反宇宙”，而不是原先设想的绝对虚无状态。“反宇宙”的坍缩最终引发了“大反弹”，进而创造了我们现在这个仍然在不断扩张的宇宙。
波乔瓦尔德教授说：“人类关于宇宙起源的认识可能被完全改写，现在的宇宙和其诞生前的反宇宙可能互相复制了对方”。

是什么引起了宇宙大爆炸？

宇宙大爆炸目前只是个假说。对于原因目前不得而知。
“大爆炸宇宙论”认为：宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。[1] 1927年，比利时天主教神父勒梅特（Georges Lemaître）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。
现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸。该理论的创始人之一是伽莫夫。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论，认为宇宙由大约140亿年前发生的一次大爆炸形成。上世纪末，对1A型超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀，因为宇宙可能大部分由暗能量组成。

宇宙大爆炸的原因是什么？

炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。

宇宙大爆炸的详细介绍

大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。
　　从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
　　大爆炸开始时 约137亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。
　　大爆炸前10~43秒 宇宙从量子背景出现。
　　大爆炸前10~35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。
　　大爆炸前10~5秒 10万亿度，质子和中子形成。
　　大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。
　　大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。
　　大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。
　　大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。
　　大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。
　　大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
　　根据哈勃常数也可以推算大约150亿年前，宇宙起始于一个奇点。
　　温格.波缪说：“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。从纯能量中产生出来的光子和正负电子搅和在一起，连幻影般的中微子也泡在这盆热汤（就是我们所说的基本粒子浓汤）里。光子和质子的比例为10比1。爆炸1秒后，温度降到100亿摄氏度，中微子开始抽身逃离热平衡。三分钟是个划时代的时间，温度降到10亿摄氏度，正负电子湮灭完成。宇宙主要由光、正反中微子组成，核粒子只占很少份额，其中氢和氦的比例为73∶27。另外就是湮灭中多出来的与核粒子同样稀少的电子。此后70万年没有大事发生，直至温度降到3000摄氏度，自由电子渐渐各有其主，与核结成了氢和氦，物质于是脱离了辐射的热平衡，宇宙开始透明。
　　大爆炸宇宙模型（big-bang model）
　　一种广为认可的宇宙演化理论。其要点是，宇宙是从温度和密度都极高的状态中由一次“大爆炸”产生的。时间至少发生在100亿年前。这种模型基于两个假设：第一是爱因斯坦提出的，能正确描述宇宙物质的引力作用的广义相对论；第二是所谓宇宙学原理，即宇宙中的观测者所看到的事物既同观测的方向无关也同所处的位置无关。这个原理只适用于宇宙的大尺度上，而它也意味着宇宙是无边的。因此，宇宙的大爆炸源不是发生在空间的某一点，而是发生在同一时间的整个空间内。有这两个假设，就能计算出宇宙从某一确定时间（称为普朗克时间）起始的历史，而在此之前，何种物理规律在起作用至今还不清楚。宇宙从那时起迅速膨胀，使密度和温度从原来极高的状态降下来，紧接着，预示质子衰变的一些过程也使物质的数量远超过反物质，如同我们今天所看到的一样。许多基本粒子在这一阶段也可能出现。过了几秒钟，宇宙温度就降低到能形成某些原子核。这一理论还预言能形成一定数量的氢、氦和锂的核素，丰度同今天所看到的一致。大约再过100万年后，宇宙进一步冷却，开始形成原子，而充满宇宙中的辐射则在宇宙空间自由传播。这种辐射称为宇宙微波背景辐射，它已经被观测所证实。除了原始物质和辐射外大爆炸理论还预言，现在宇宙中应充满中微子，它们是无质量或无电荷的基本粒子。现在科学家们正在努力找寻这种物质。
　　大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：
　　（a）理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
　　（b）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。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）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。
　　（d）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。
　　按照大爆炸理论，宇宙是137亿年前从一个极小的点诞生的，从那里诞生了时间和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质，最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前，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现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者说发生这次大爆炸的原因是什么？按照大爆炸理论，宇宙没有开端。它只是一个循环不断的过程，从大爆炸到黑洞的周而复始，便是宇宙创生与毁灭并再创生的过程。
　　这只是一个设想，并不是一个完美的理论。