大师作文网热大爆炸宇宙学请给出一个概念就行
来源：学生作业帮 编辑：大师作文网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/10/05 12:22:51
热大爆炸宇宙学
请给出一个概念就行
请给出一个概念就行
简而言之就是研究宇宙诞生过程的学科.目前有两种理论
标准宇宙模型： 大爆炸宇宙模型的基本观点是：迄今观测到的宇宙,起始于最初的一次大爆炸事件.那时,宇宙的温
关于宇宙的形成和演化,尽管有不少理论,但是大爆炸宇宙模型能说明最多的观测事实,一般称为标准宇宙模型.
大爆炸宇宙模型的基本观点是：迄今观测到的宇宙,起始于最初的一次大爆炸事件.那时,宇宙的温度极高,密度极大,体积极小.大爆炸使物质四散飞出,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有的星系,恒星,行星乃至生命等,总体上都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的.这被称为标准宇宙模型.
宇宙大爆炸的基本轮廓被这样描述出来：大爆炸后最初几分钟内合成了氦和氘这类轻元素.大约几十万年后出了炽热火球,具有星系级能量的射电源的辐射呈现出由强到弱的演化趋势,许多遥远的星系都在以很高的速度彼此退行.不过,大爆炸宇宙论关于宇宙起始于一个微点的假设,至今仍未得到证实.大爆炸宇宙学的创始人为伽莫夫.
您正在查看的1946年伽莫夫发表大爆炸理论,在此基础上形成的标准宇宙模型解释了众多观测事实
暴涨理论：麻省理工学院的科学家阿伦·固斯提出,早期宇宙可能存在过一个非常快速膨胀的时期.这种膨胀叫做“暴涨”,意指宇宙在一段时间里,不像现在这样以减少的、而是以增加的速率膨胀.按照固斯理论,在远远小于1秒的时间里,宇宙的半径增大了100万亿亿亿（1后面跟30个0）倍.
固斯提出,宇宙是以一个非常热而且相当紊乱的状态从大爆炸开始的.这些高温表明宇宙中的粒子运动得非常快并具有高能量.正如早先我们讨论的,人们预料在这么高的温度下,强和弱核力及电磁力都被统一成一个单独的力.当宇宙膨胀时它会变冷,粒子能量下降.最后出现了所谓的相变,并且力之间的对称性被破坏了：强力变得和弱力以及电磁力不同.相变的一个普通的例子是,当水降温时会冻结成冰.液态水是对称的,它在任何一点和任何方向上都是相同的.然而,当冰晶体形成时,它们有确定的位置,并在某一方向上整齐排列,这就破坏了水的对称.
处理水的时候,只要你足够小心,就能使之“过冷”,也就是可以将温度降低到冰点（0℃）以下而不结冰.固斯认为,宇宙的行为也很相似：宇宙温度可以低到临界值以下,而没有使不同的力之间的对称受到破坏.如果发生这种情形,宇宙就处于一个不稳定状态,其能量比对称破缺时更大.这特殊的额外能量呈现出反引力的效应：其作用如同一个宇宙常数.宇宙常数是当爱因斯坦在试图建立一个稳定的宇宙模型时,引进广义相对论之中去的.由于宇宙已经像大爆炸模型那样膨胀,所以这宇宙常数的排斥效应使得宇宙以不断增加的速度膨胀,即使在一些物质粒子比平均数多的区域,这一有效宇宙常数的排斥作用超过了物质的引力吸引作用.这样,这些区域也以加速暴涨的形式而膨胀.当它们膨胀时,物质粒子越分越开,留下了一个几乎不包含任何粒子,并仍然处于过冷状态的膨胀的宇宙.宇宙中的任何不规则性都被这膨胀抹平,正如当你吹胀气球时,它上面的皱纹就被抹平了.所以,宇宙现在光滑一致的状态,可以是从许多不同的非一致的初始状态演化而来.
在这样一个其膨胀由宇宙常数加速、而不由物质的引力吸引使之减慢的宇宙中,早期宇宙中的光线就有足够的时间从一个地方传到另一个地方.这就解答了早先提出的,为何在早期宇宙中的不同区域具有同样性质的问题.不但如此,宇宙的膨胀率也自动变得非常接近于由宇宙的能量密度决定的临界值.这样,不必去假设宇宙初始膨胀率曾被非常仔细地选择过,就能解释为何现在的膨胀率仍然是如此地接近于临界值.
暴涨的思想还能解释为何宇宙存在这么多物质.在我们能观察到的宇宙里大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿（1后面跟80个0）个粒子.它们从何而来?答案是,在量子理论中,粒子可以从粒子/反粒子对的形式由能量中创生出来.但这只不过引起了能量从何而来的问题.答案是,宇宙的总能量刚好是零.宇宙的物质是由正能量构成的；然而,所有物质都由引力互相吸引.两块互相靠近的物质比两块分得很开的物质具有更少的能量,因为你必须消耗能量去克服把它们拉在一起的引力而将其分开.这样,在一定意义上,引力场具有负能量.在空间上大体一致的宇宙的情形中,人们可以证明,这个负的引力能刚好抵消了物质所代表的正能量,所以宇宙的总能量为零.
零的两倍仍为零.这样宇宙可以同时将其正的物质能和负的引力能加倍,而不破坏其能量的守恒.在宇宙的正常膨胀时,这并没有发生.这时当宇宙变大时,物质能量密度下降.然而,这种情形确实发生于暴涨时期.因为宇宙膨胀时,过冷态的能量密度保持不变：当宇宙体积加倍时,正物质能和负引力能都加倍,总能量保持为零.在暴涨相,宇宙的尺度增大了一个非常大的倍数.这样,可用以制造粒子的总能量变得非常大.正如固斯所说的：“都说没有免费午餐这件事,但是宇宙是最彻底的免费午餐.”
今天宇宙不是以暴涨的方式膨胀.这样,必须有一种机制,它可以消去这一非常大的有效宇宙常数,从而使膨胀率从加速的状态,改变为正如同今天这样由引力减慢下的样子.人们可以预料,在宇宙暴涨时不同力之间的对称最终会被破坏,正如过冷的水最终会凝固一样.这样,未破缺的对称态的额外能量就会释放,并将宇宙重新加热到刚好低于使不同力对称的临界温度.以后,宇宙就以标准的大爆炸模式继续膨胀并变冷.但是,现在找到了何以宇宙刚好以临界速率膨胀,并在不同的区域具有相同温度的解释.
标准宇宙模型： 大爆炸宇宙模型的基本观点是：迄今观测到的宇宙,起始于最初的一次大爆炸事件.那时,宇宙的温
关于宇宙的形成和演化,尽管有不少理论,但是大爆炸宇宙模型能说明最多的观测事实,一般称为标准宇宙模型.
大爆炸宇宙模型的基本观点是：迄今观测到的宇宙,起始于最初的一次大爆炸事件.那时,宇宙的温度极高,密度极大,体积极小.大爆炸使物质四散飞出,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有的星系,恒星,行星乃至生命等,总体上都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的.这被称为标准宇宙模型.
宇宙大爆炸的基本轮廓被这样描述出来：大爆炸后最初几分钟内合成了氦和氘这类轻元素.大约几十万年后出了炽热火球,具有星系级能量的射电源的辐射呈现出由强到弱的演化趋势,许多遥远的星系都在以很高的速度彼此退行.不过,大爆炸宇宙论关于宇宙起始于一个微点的假设,至今仍未得到证实.大爆炸宇宙学的创始人为伽莫夫.
您正在查看的1946年伽莫夫发表大爆炸理论,在此基础上形成的标准宇宙模型解释了众多观测事实
暴涨理论：麻省理工学院的科学家阿伦·固斯提出,早期宇宙可能存在过一个非常快速膨胀的时期.这种膨胀叫做“暴涨”,意指宇宙在一段时间里,不像现在这样以减少的、而是以增加的速率膨胀.按照固斯理论,在远远小于1秒的时间里,宇宙的半径增大了100万亿亿亿（1后面跟30个0）倍.
固斯提出,宇宙是以一个非常热而且相当紊乱的状态从大爆炸开始的.这些高温表明宇宙中的粒子运动得非常快并具有高能量.正如早先我们讨论的,人们预料在这么高的温度下,强和弱核力及电磁力都被统一成一个单独的力.当宇宙膨胀时它会变冷,粒子能量下降.最后出现了所谓的相变,并且力之间的对称性被破坏了：强力变得和弱力以及电磁力不同.相变的一个普通的例子是,当水降温时会冻结成冰.液态水是对称的,它在任何一点和任何方向上都是相同的.然而,当冰晶体形成时,它们有确定的位置,并在某一方向上整齐排列,这就破坏了水的对称.
处理水的时候,只要你足够小心,就能使之“过冷”,也就是可以将温度降低到冰点（0℃）以下而不结冰.固斯认为,宇宙的行为也很相似：宇宙温度可以低到临界值以下,而没有使不同的力之间的对称受到破坏.如果发生这种情形,宇宙就处于一个不稳定状态,其能量比对称破缺时更大.这特殊的额外能量呈现出反引力的效应：其作用如同一个宇宙常数.宇宙常数是当爱因斯坦在试图建立一个稳定的宇宙模型时,引进广义相对论之中去的.由于宇宙已经像大爆炸模型那样膨胀,所以这宇宙常数的排斥效应使得宇宙以不断增加的速度膨胀,即使在一些物质粒子比平均数多的区域,这一有效宇宙常数的排斥作用超过了物质的引力吸引作用.这样,这些区域也以加速暴涨的形式而膨胀.当它们膨胀时,物质粒子越分越开,留下了一个几乎不包含任何粒子,并仍然处于过冷状态的膨胀的宇宙.宇宙中的任何不规则性都被这膨胀抹平,正如当你吹胀气球时,它上面的皱纹就被抹平了.所以,宇宙现在光滑一致的状态,可以是从许多不同的非一致的初始状态演化而来.
在这样一个其膨胀由宇宙常数加速、而不由物质的引力吸引使之减慢的宇宙中,早期宇宙中的光线就有足够的时间从一个地方传到另一个地方.这就解答了早先提出的,为何在早期宇宙中的不同区域具有同样性质的问题.不但如此,宇宙的膨胀率也自动变得非常接近于由宇宙的能量密度决定的临界值.这样,不必去假设宇宙初始膨胀率曾被非常仔细地选择过,就能解释为何现在的膨胀率仍然是如此地接近于临界值.
暴涨的思想还能解释为何宇宙存在这么多物质.在我们能观察到的宇宙里大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿（1后面跟80个0）个粒子.它们从何而来?答案是,在量子理论中,粒子可以从粒子/反粒子对的形式由能量中创生出来.但这只不过引起了能量从何而来的问题.答案是,宇宙的总能量刚好是零.宇宙的物质是由正能量构成的；然而,所有物质都由引力互相吸引.两块互相靠近的物质比两块分得很开的物质具有更少的能量,因为你必须消耗能量去克服把它们拉在一起的引力而将其分开.这样,在一定意义上,引力场具有负能量.在空间上大体一致的宇宙的情形中,人们可以证明,这个负的引力能刚好抵消了物质所代表的正能量,所以宇宙的总能量为零.
零的两倍仍为零.这样宇宙可以同时将其正的物质能和负的引力能加倍,而不破坏其能量的守恒.在宇宙的正常膨胀时,这并没有发生.这时当宇宙变大时,物质能量密度下降.然而,这种情形确实发生于暴涨时期.因为宇宙膨胀时,过冷态的能量密度保持不变：当宇宙体积加倍时,正物质能和负引力能都加倍,总能量保持为零.在暴涨相,宇宙的尺度增大了一个非常大的倍数.这样,可用以制造粒子的总能量变得非常大.正如固斯所说的：“都说没有免费午餐这件事,但是宇宙是最彻底的免费午餐.”
今天宇宙不是以暴涨的方式膨胀.这样,必须有一种机制,它可以消去这一非常大的有效宇宙常数,从而使膨胀率从加速的状态,改变为正如同今天这样由引力减慢下的样子.人们可以预料,在宇宙暴涨时不同力之间的对称最终会被破坏,正如过冷的水最终会凝固一样.这样,未破缺的对称态的额外能量就会释放,并将宇宙重新加热到刚好低于使不同力对称的临界温度.以后,宇宙就以标准的大爆炸模式继续膨胀并变冷.但是,现在找到了何以宇宙刚好以临界速率膨胀,并在不同的区域具有相同温度的解释.