天文地理|哈勃用了30年来告诉人类,宇宙的尽头究竟在哪?( 二 )
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目前的理论:大爆炸后的宇宙不断膨胀
- 大爆炸之后
1.普朗克时间的极短时期:普朗克时间的极短时期 , 仅有10^-43秒 , 在那个时间段里 , 尽管已经发生了大爆炸 , 可是仍然不会有时间与空间 , 因为 时空本身以及一切物理定律都还在形成中 , 不过在短暂地度过了这一瞬间之后 , 宇宙的时空形成 , 也开始遵循我们所知晓的物理定律 。 并且在两个阶段之间的某个瞬间 , 宇宙的温度可高达10^27开 , 第一批粒子 , 包括电子形成 。
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爆炸初期模拟图
2.百万分之一秒:在这个时期 ,中子和质子开始形成 , 此时的温度已经降到了只有10亿开 , 质子和中子开始结合 , 形成氘核(重核)和氦 。 也正是因为这个短暂的时期 , 宇宙中的 氢氦比例也因此固定 。
3.接下来的30万年:宇宙渐渐安静下来 , 膨胀冷却 , 可本质上宇宙还是那个年轻而狂躁的宇宙 , 各种原子核散落于电子海洋 , 宇宙迷雾重重 ,辐射尚来不及传播多远就被粒子散射改变方向 。 简单来说 , 这个时期宇宙中的情景 , 大概就是雾中所透出光线的朦胧感 , 倒也颇有几分诗意的感觉 。
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年轻的星系因距离太远 , 本身的蓝光移到波长更长的红光
4.30万年以后:温度下降了 , 仅有3000摄氏度 , 原子核和电子开始结合 ,第一代氢氦原子形成 。 与此同时 , 各种粒子大量减少 , “迷雾”消散 , 辐射几乎不再受影响了 , 宇宙这才变得“透明” 。
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宇宙大爆炸膨胀模式图
宇宙的的尺度有多大?
宇宙膨胀了这么久 , 我们只知道宇宙一定已经很大了 , 可实际上具体是多大呢?宇宙的大小又可以用什么样的单位去衡量呢? 其实 , 根据原子 , 我们可以推算出宇宙的尺度 。
在初中物理 , 我们就知道原子很小 , 是组成物质的单位 。 在宇宙中 , 最小的物体是原子中的粒子 , 它是一切正常物质的基本构成 。 原子直径大约10^-10米 。 也就是说 , 在一米的范围中 , 原子们可以手拉手 , 并排站 100亿个 。 而 电子围绕原子核不停地高速运动 , 大小仅有10^-15米 。
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原子绕核高速运动
我们 将这些微观世界例子放大10亿倍来看 , 才能与我们的日常生活相匹配 , 通常用英寸、英尺、码、厘米、米作为单位来描述长度 。 地球本身也是会发热的 , 其发热直径比本身还要再大几百万倍 , 大约10^7米 。 比地球尺寸再大10亿倍 , 才能让我们超越行星的范畴 , 位于离太阳最近恒星 四分之一的路途上 。
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拉尼亚凯亚超星系团是宇宙网络中的一个节点 , 它看起来像表面上的羽毛 。
四分之一是怎么回事呢?我们经常听到描述宇宙用光年的计量单位 , 1光年等于10^13千米 , 正好是刚刚所说的四分之一 。 把这个距离 乘10万 , 就得到了更大一级天体的尺寸 , 对于我们来说 , 那就是银河系; 再乘50 , 就得到了银河系所在超星系团的尺寸; 再扩大200倍 , 差不多到达了100亿光年 , 接近宇宙的大小了 。
从微观粒子到宇宙边缘 , 换句话说 , 宇宙是最小粒子的10^42倍 。
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