宇宙的形成

宇宙的形成

根據“奇點大爆炸”理論,宇宙開始於138億年前。這大概也是個預測,比如根據望遠鏡觀察到的最老的星球上的鈾光譜來測算;因為星球上的元素演化也是有規律的。138億年前什麼樣子,誰也不知道;那時可能根本沒有“時間”這玩藝。“時間”完全是“大爆炸”後的產物。當然,所有關於宇宙的一切,包括“大爆炸”理論都是基於我們現有的認知水平。

一、宇宙起始

宇宙從一個極其微小的“粒子”開始(這個“粒子”也是能量通過“引力”不斷濃縮、聚集起來的;根據愛因斯坦說法,能量與物質是一體的兩面,在一定條件下相互轉化 ),由於溫度奇高、能量太濃、壓力太大,裡面什麼物質也沒有。有一天,由於承受不了壓力,這顆“小粒子”突然爆炸。

在這“爆炸”的初始瞬間,產生了三種能量、兩種物質。三種能量即引力、電磁力、核力(只在小於原子之間的粒子之間運動,比如質子與質子相撞);兩種物質:大量的暗物質(看不見、摸不著,我們不瞭解);基本

原子物質(等離子:質子、電子、中子等;少量氫、氮等原子)

宇宙主要以“等離子”的狀態存在了38萬年。這時整個宇宙的狀態到處是一樣,黑乎乎的一片。但從這一年開始,有了改變。因為溫度的降低,質子、電子力量增強,相互吸引,集合到了一起。一個質子與一個電子結合形成氫原子、二個質子與兩個電子結合,形成氮原子。

宇宙到處以氫原子和氦原子構成的巨大星雲形式存在,這些星雲又鑲嵌在由暗物質構成的更龐大的星雲之中。星雲就像大陸,暗物質就像大海。這時,沒有星系、沒有恆星、沒有行星,也沒有生命有機體。除了來自宇宙背景輻射的微弱光亮,整個宇宙依然漆黑一片。

二、恆星及宇宙生成

恆星生成主要是引力作用。

大概90億年前(地球形成),星雲之間的密度出現細微差異;引力就偏向密度較大的地方。這地方的質量、密度開始集聚成更大的星雲,引力進一步強大。它將這些區域向內擠壓。當由暗物質和原子物質構成的巨大星雲向內部塌縮時,它們的溫度就開始上升。(把更多能量壓縮到一個更小空間,溫度就會上升。)

這時,星雲內部的原子因高溫而獲得能量,它們開始以更快速度運轉,並且更頻繁和更猛烈地相互撞擊。最終,在極端的高溫之下,電子再次脫離質子,從而重新創造出早期宇宙中的等離子,這種星雲內部充滿了遊離的、帶電荷的質子和電子。

在溫度達到1000萬攝氏度左右時,質子與質子碰撞更加猛烈,一道關鍵的門檻被跨越,質子與質子聚合到了一起。雖然它們都帶正電荷而排斥,但因碰撞猛烈,突破了這種力,達到強核力控制的範圍,被粘合到一起。

結果就是氦原子核的出現,它由緊密結合起來的兩個質子和兩個電子組成。質子碰撞形成氦原子核的過程,就是核聚變。質子溶解時,它的少量質量轉化為大量能量;或者說,質子加入“集體”後,需要付出的能量比單獨行動時大幅減少(經實驗,氦原子核四個粒子的質量,稍輕於四個質子質量之和;釋放的能量E=mc²,m是物體質量 c是光速)。聚合釋放能量,這也是一顆氫彈的核心發生的變化,也即核爆炸的原理。太陽就是“燃燒”氫,向宇宙中發散光和熱的。

宇宙的形成

當新的氦原子經過聚變而形成時,正在塌縮的原子星雲的核心產生了巨大熱量,形成向外輻射壓,阻止了星雲進一步塌縮,並且讓它穩定下來。

在早期宇宙中,有幾十億類似的大星雲,這些大星雲就形成恆星;更大的星雲形成星系;更小的星雲物質形成行星及其他空間物。而核聚變形成的光和熱散發到宇宙中,宇宙也逐漸變得明亮。

宇宙的一個演化趨勢,就是從簡單到複雜。

190307


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