问伊桑(Ethan)49号:未知太空是否拒绝大爆炸理论?

我们不知道暗物质或暗能量的性质,暗物质或暗能量构成了我们宇宙的95%。这是否意味着对“大爆炸”理论存有疑问?


如果您的理论有局限性,那么它将在这些地方停止描述现实。如果宇宙是从大爆炸中诞生的,同时又是无尽的,我们必须相信它会立即变得无限大。这是荒谬的。
-珍妮·莱文

在某些方面,尽管我们通过科学研究获得了所有知识,但仍然遇到无法解决的问题,这是一个奇迹。每周您都会在我的每周专栏中让您的问题和建议使我眼花azz乱。本周,一位jlnance读者问:

科学家们确信,他们从大爆炸的一开始就了解宇宙的演化。他们确信宇宙由暗物质组成,其组成未知,并且其动力学受暗能量控制,暗能量研究也很少(这是一股新的力量吗?)

然后,关于物质,如何才能推断出大爆炸在宇宙中对力量的了解很少?


每当您收到新的事实时,这是一个重要的问题,问自己:“我们现在是旧的思维方式吗?” 让我们找出答案。

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应该回想一下“大爆炸”理论的起源。从历史上看,发生了几起事件,为我们现在所形成的理解奠定了基础。这些事件如下:

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广义相对论,一种新的引力理论,得到了发展,并证实了其预测。最初,她本来应该解释水星在太阳周围的轨道进动,但随后她预测了一系列现象,所有这些现象都得到了证实,包括遥远恒星的光因质量而发生偏转,引力红移,由于引力引起的时间膨胀以及附近行星的轨道减少。群众等等。

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发现银河系是银河系以外的物体。最初,它们被认为是星云,是恒星形成的区域,位于数万光年以外。但是,极高速度的结合表明银河系之间没有引力联系,并且其中的单个恒星的分化使我们得出结论,认为它们距离数百万光年。

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宇宙中的银河系在各个方向和各个距离上均等分布,正在远离我们。通过结合红移(去除速度)和到它们的距离(通过观察单个恒星获得),我们得出了哈勃定律,根据该定律,银河离我们越远,离我们越快。

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将这些数据与广义相对论相结合,我们发现宇宙不是在爆炸,而是从爆炸的震中向所有星系飞离我们,而宇宙正在膨胀,并且在星系之间出现了恒定的新空间,从而增加了它们之间的距离。对于那些对技术细节感兴趣的人,我将说所有各向同性的均质时空(在所有方向和距离上均相同的GR解)必须包含收缩空间或扩展空间。

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由此可能得出的结论之一(尽管不是唯一的结论)是,在过去,宇宙更热,更密,随着时间的流逝,它将变得凉爽而稀少。这就是大爆炸的想法。这意味着宇宙正在扩展,并且红移越大,离我们的物体越远,因为它更早且更密集。

波长较短,这意味着有更多的能量。物质和辐射彼此靠近,碰撞不仅更强烈,而且更加频繁。如果是这样,则可以得出非常严肃的结论。

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1)在空间上,宇宙是统一的。如果将更多的质量聚集在一起,重力会变得更强,那么今天的宇宙将比以前更加结块。因此,曾经没有银河系超级团,星系甚至恒星。因此,以前,不仅不同区域的密度差异不那么强烈,而且不存在重元素,因为它们仅在恒星内部合成,而恒星曾经很长时间不存在。

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2)一旦温度足够高,原子就无法形成。光子与原子之间足够强烈且频繁的碰撞将电子击出轨道。通过推断过去,我们可以得出结论,起初不可能形成一个稳定的原子,这样它就不会立即被任何光子电离。

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3)一旦太热,甚至原子核也无法形成。而且,尽管核力比原子力大大约六个数量级,但宇宙本来是如此的热和致密,因此,有一段时间它是质子,中子和电子的海洋。然后,冷却过程经历了质子和中子可以结合的阶段。这应该导致出现了一定数量的轻元素和同位素-氘,3氦,4氦和7锂。它们的数量和比例取决于重子(质子和中子)与宇宙中光子的比例。

如果您具有普通物质(质子,中子,电子)和辐射,并且大爆炸理论是正确的,那么我们可以看到所有这三个结论的证据。具体来说,宇宙早期的辐射会产生残留的辉光-几乎完美的各向同性和均质,仅比绝对零高几度。

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自大爆炸以来还没有形成恒星的古老气体云也将存在。而且我们必须能够从开发的早期阶段确定元素和同位素的数量。

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最后,我们应该看到残留辉光的波动,尽管微不足道。

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另外,我们应该看到宇宙的结构和化学组成的演变,其中较旧和较近的区域由较大的团簇组成,并具有较高的重元素密度。

如果我们没有观察到所有这些现象,我们将不会接受大爆炸理论-但是我们正在观察它们。没有其他理论可以预测这些事情或与大爆炸理论争论。

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让我们回到主要问题:“大爆炸”并没有预测暗能量或暗物质。这有问题吗?

我上面所描述的一切都是真实的,无论在宇宙中还能找到什么。改变暗能量和暗物质存在的唯一因素是:

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暗物质会影响结构形成的某些细节。特别是,由于它像物质一样成团,但不会通过与自身,与普通物质或与辐射的碰撞而相互作用,因此,它的存在会改变小星系,大星系的大小和数量,以及改变方式他们是集群的。它还会影响微波宇宙辐射的波动谱。

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但是即使暗物质比平时多五倍,故事的其余部分也不会改变。

暗能量影响宇宙膨胀的速度,使其更接近宇宙生命中的当前时刻。他们开始猜测它的存在可以追溯到1933年,但是这个想法直到1990年代才得到认真对待就不足为奇了:需要非常精确的距离量度为100亿光年,才能开始看到它对宇宙发展的影响。

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因此,尽管暗物质和暗能量占宇宙能量的很大一部分-暗物质占26%,暗能量-69%-它们对大爆炸理论并不构成困难。

原则上,在以下列表中,宇宙可以一次存在所有事物或事物(按从最大正压力到最小负压力的顺序排列):
  • 无质量粒子形式的辐射
  • 中微子
  • (, , )
  • ( )
  • , , « »


我们有辐射,中微子和物质,这已经有将近一百年的历史了。其余的呢?它似乎是暗物质,是一种特殊形式的暗能量形式的宇宙常数。可能仅此而已。

当然,您可以从“大爆炸并没有预料到这一点”的角度来看待它,但是大爆炸并不是宇宙历史上的最终答案,而只是故事的一部分。

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总会有一些我们不知道的东西,所以宇宙膨胀,暗物质和暗能量对于“大爆炸”来说不是问题,它们只是向我们展示了这一理论的局限性,并向我们讲述了整个宇宙的故事。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN394611/


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