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地球的起源与演化论文 宇宙的形成与演化论文( 二 )


关于大爆炸之前，宇宙起源，有一个可以简称为““有产生于无””的理论 。大意如下：大爆炸发生之前，没有物质，空间为零，没有时间，根据量子力学中的不确定量原理，在10的﹣43秒时，出现了10的16次方尔格的能量……于是大爆炸发生了 。
从那时起，宇宙经历或完成了各种进化于演化过程，从原子核开始，历经原子、分子、宇宙岛、太阳、行星以及物种各个阶段，直到出现人类文明 。
而至于宇宙的年龄有多大，我们现在对于宇宙年龄了解得相当精确，天文学家估算今天的宇宙是137亿岁，误差不超过2%，科学的飞速进步，让神奇的宇宙不再神奇，也激起了我们对这拥有137亿岁高龄的宇宙产生了浓厚的兴趣 。⑤
蕴藏着无穷奥秘的宇宙无论在时间上还是在空间上都远远地大于我们人类所能亲历的范围 。也是这份奥秘指引着人类进行不懈的探索 。
二、我们的宇宙在膨胀
20世纪天文学最重大的成就之一就是发现了宇宙正在膨胀 。更准确地说，是发现了许多宇宙岛都在远离我们而去 。
天边有多远？
对我们常人来说浩瀚无垠的宇宙几乎是不可度量的，而对天文学家来说，精确地测绘宇宙天体不仅是必要的，也是可能的（这个问题所谈论的是可见的宇宙）
天文学家采用的计量单位是“光年”即光在一年里所走的距离
光的前进速度约为每秒18.63万英里 。一光年大约是6万亿英里 。银河系的直径约为10万光年 。而在银河系之外还有别的宇宙岛，距离我们有数十亿光年，最新发现的类星体位于我们目前所能观测到的宇宙边缘，与地球相隔约100亿到200亿光年，是至今所知最遥远的天体 。
如此遥远的距离简直难以想象 。而天文学家的任务就是准确地计算、测量出宇宙的大小和范围，天文学家采用了古希腊人发明的视差计算法和另一种亮度测定法 。
80多年前，大多数天文学家都认为银河系就是整个宇宙，可是当精度更高的天文望远镜诞生以后，这种看法被证明是错误的 。过去观测所见的那些暗淡模糊的斑点，本来是其他的宇宙岛，有的与银河系不相上下，有的则更庞大 。我们不禁发问茫茫宇宙有无边际？
20世纪20年代，美国天文学家埃德温-哈勃在加利福尼亚州的威尔逊山用当时世界上最大的反射式望远镜研究银河系外宇宙岛，他分析了这些宇宙岛的光谱，发现各种谱线的波长都移向长波（红色）一端，这种现象叫做红移 。说明那些宇宙岛正在向远处飞离 。波长的改变是多普勒效应的作用，与疾驶而去的汽车喇叭声调的变化具同样道理 。由于宇宙在不断膨胀，宇宙岛距我们越远，红移越大 。哈勃据此提出了“哈勃定律”如果根据多普勒效应和红移计算出相应宇宙岛的速度，则在其速度V远小于光速C的前提条件下，
V/C<1
宇宙岛速度V与它到地球的距离R之间有正比关系
V=HR
其中，比例常量H就叫做哈勃常量，是诸多天文学家多年工作的许多观测事实的一个总结，这个观测事实揭示了宇宙的一个主要性质：它正在膨胀着！
这是一个极为主要的天文观测事实，或者说得确切一些，关系式即哈勃定律 。
关于宇宙膨胀的速率，天文学家们的看法并不一致，最保守的估计是，距离增加百万光年，每秒钟增加10英里 。有些天文学家估计的速率比这个数字还要大一倍 。

三、我们的宇宙会收缩
难道宇宙会一直膨胀下去吗？这个问题留在了天文学家的心里 。
天文学家定量地根据背景辐射的温度、宇宙物质密度和宇宙半径三个天文观测数据，计算了宇宙的总能量，结果发现，宇宙的动能小于它的引力势能的绝对值 。因此，当宇宙膨胀到它的动能减少为零时，它的势能仍不会等于零 。之后，它就会收缩！
现在，宇宙开始收缩，最初速度很慢难以察觉，然后逐渐加快，按这个速度，在足足1200亿年后，宇宙可能就会收缩成为一个点？科学界对此保持缄默：随着宇宙临近最终时刻——就像在最初时刻一样 。更加要命的是这些问题：后面的世界是什么——虚无吗？下一个宇宙？人类呢？毁灭吗？
不过专家证明了宇宙是不会收缩成一个点的，收缩成一个点的说法违反两点常识：一是空间无限小；二是能量无限大，
那是什么因素阻止了宇宙的收缩呢？
这里的关键因素是——光子平衡态必然膨胀 。
所以，当宇宙一直收缩到光子平衡态生成，一旦光子平衡态生成，它就要膨胀 。这是他的基本性质，于是，收缩终止，新的一轮膨胀开始了！


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