宇宙大爆炸理論的前因後果!它是怎麼來得?

歡迎收看本期窺探宇宙

上期我們說了哈勃通過觀測遙遠星系的光譜確定了宇宙正處在膨脹階段。

那麼他的發現又是怎麼使得大爆炸理論成為,宇宙起源模型的標準模型呢?

這期我們來聊聊

這個還要從愛因斯坦說起,1915年,愛因斯坦的廣義相對論是終於完成了

我們知道愛因斯坦的廣義相對論是研究宇宙學的重要理論

現在科學的兩大基石嘛,廣義相對論和量子力學,量子力學是微觀層面,而廣義相對論則是宇宙宏觀的重要利器

廣義相對論是完成了,但它的方程不好解呀,所以你研究宇宙就得先解方程呀。

而廣義相對論的第一個精確解是,第一次世界大戰前線的史瓦西解出的,也就是黑洞的解,就是我們平常所說的黑洞,廣義相對論的第一個解,史瓦西黑洞

宇宙大爆炸理論的前因後果!它是怎麼來得?

當然,愛因斯坦也在計算他的這個引力場方程啊,但他發現了一個問題,就是他怎麼解都發現宇宙不是靜態的宇宙,它是動態的,要麼收縮要麼膨脹,反正就不是當時主流觀念認為的那樣,宇宙是穩定不變的。

於是他不得不為他的方程加入了他一生中最大的錯誤,宇宙常數項,加入這個常數沒有任何根據,就是為了滿足,穩定靜態的宇宙模型

於是他得出結果,我們的宇宙是有限無界的靜態宇宙

但1922年,蘇聯有位科學家給出了不同的看法,他叫費裡得曼,他也在研究廣義相對論呀,那麼他研究出的結果正好和愛因斯坦的結果相反,他的結果是,宇宙並不是靜態宇宙,宇宙是處在膨脹當中

於是費裡得曼將他的論文投給了德國當時很有名的物理雜誌

那這間雜誌社呢,覺的論文是關於廣義相對論的,所以遞給愛因斯坦來審核

愛因斯坦當然說不對了,他這個解是沒有加入宇宙常數的,這是不對的,必須要加入宇宙常數才是正確的

於是,費裡得曼這篇論文就沒有發表出去,但他也不氣餒呀,汗水不能白流呀,最後呢,他將這篇論文轉投給了一個數學雜誌,物理論文投給數學雜誌當然是反響平平了

但這還沒有完

1927年,比利時有位科學家勒梅特,他也解出了和愛因斯坦不同的結果,宇宙不是靜態的宇宙,宇宙是膨脹的宇宙。其實他當時已經推導出了之後的哈勃定律,可他的論文當時是用法語寫的,所以很少有人知道

而這個勒梅特他的解是帶著宇宙常數的,啊,上次說愛因斯坦人家費裡得曼沒帶宇宙常數不對,這次勒梅特是帶著宇宙常數計算的,這個膨脹宇宙就有那麼一點點苗頭了

宇宙大爆炸理論的前因後果!它是怎麼來得?

那麼宇宙正處膨脹當中,時間往回推,那麼宇宙起初肯定是很小很小了

於是之後呢,勒梅特提出了一個宇宙蛋模型,當然那時宇宙到底是靜態宇宙還是膨脹宇宙還是沒有定論。

直到,1929年這一年,打破了僵局,埃德文哈勃,宣佈,發現了宇宙正在膨脹當中的證據。

哈勃當時是在位於有著世界最大光學望遠鏡的威爾遜天文臺,研究著當時天文學家普遍認為的類似星系的氣體星雲。

宇宙大爆炸理論的前因後果!它是怎麼來得?

當時的科學家是認為宇宙就只有銀河系這麼一個星系,但有些氣體星雲卻比較特殊,好像和銀河系是一樣的星系結構組織

而哈勃就是研究這些星雲的,也最終,哈勃發現這些氣體星雲就是和銀河系一樣的星系組織,發現了人類歷史第一個河外星系,仙女座星系,它是和銀河系一樣的組織甚至比銀河系還要大,距離我們大約一百多萬光年,這就是第一次對仙女座的研究。

當然哈勃當時說的有點少,我們現在知道,仙女座星系是距離我們250萬多光年呀。

那麼,從此科學家知道了,宇宙並不至我們銀河系,這麼一個星系組織,還有其他星系

接著哈勃發現了成百上千個星系組織,但當他研究這些星系的光譜時,他發現了他一生成就最大的發現,而這個發現也震驚了愛因斯坦!

以致1931年,愛因斯坦親自到訪哈勃所在的威爾遜天文臺去證實哈勃的發現,也至此就是我們上面提到的費裡得曼的學生,伽莫夫正式的提出了宇宙大爆炸模型,核火球模型

宇宙大爆炸理論的前因後果!它是怎麼來得?

我們下期再說


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