宇宙的起源演化論

時間：2022-10-08 12:15:27 資料我要投稿

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宇宙的起源演化論

　　宇宙（Universe）在物理意義上被定義為所有的空間和時間（統稱為時空）及其內涵，包括各種形式的所有能量，比如電磁輻射、普通物質、暗物質、暗能量等，其中普通物質包括行星、衛星、恒星、星系、星系團和星系間物質等。宇宙還包括影響物質和能量的物理定律，如守恒定律、經典力學、相對論等。以下是小編幫大家整理的宇宙的起源演化論，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助！

宇宙的起源演化論

　　宇宙的起源演化論

　　宇宙空間是無限永恒不的，空間既不會膨脹也不會收縮，更不會彎曲。物質是無限的，在140多億年前，原始物質充斥著整個宇宙空間，物質和空間是一個混沌體，所有空間被原始物質填充。原始物質穩定且蘊含完整的能量。原始物質比重很小，無色透明。原始物質被壓縮在、宇宙無限空間內，在宇宙壓強的作用下，原始物質的密度是均勻的。原始物質經歷了無限長的時間，始終保持穩定狀態。宇宙空間內沒有星系物質，沒有塵埃，沒有光。宇宙空間內只有原始物質。直到140億年前的一天，宇宙孕育了一個空洞。由于宇宙空洞的出現，原始物質的穩定和萬有引力平衡被破壞，在萬有引力作用下，原始物質以宇宙空洞為中心向外擴散。由于原始物質的擠壓、使得原始物質內部形成高溫高壓，當原始物質內部的溫度和壓強，超過原始物質臨界聚變爆炸的溫度和壓強時，原始物質先后發生聚變爆炸，并高速向外延續，原始物質聚變爆炸生成原子物質、并釋放出宇宙微波背景輻射，宇宙壓強隨著溫度的降低而消失。在萬有引力作用下原子物質慢慢匯聚成很多星系。星系之間并慢慢加速膨脹。我們今天看到的宇宙物質大約已經擴散了140億年。宇宙星系物質向外膨脹、是因為星系內的物質少、星系外圍物質多促成的。

　　現代宇宙學說的主流，是宇宙大爆炸理論，宇宙大爆炸理論的主要理論及數據觀測依據，包括有以下幾點：

　　1 多普勒效應：多普勒效應指出。波在波源移向觀查者時頻率變高，而在波源遠離觀測者時頻率變低。多普勒在1842年提出他的這一理論。

　　2 哈勃先生的觀測結果。美國天文學家哈勃先生在天文觀測中發現大部分星系光譜是紅移的。根據多普勒效應，幾乎所有星系都遠離我們而去。而且星系紅移的大小是和星系離開我們的距離成正比，星系離我們越遠，它離開我們運動的速度越快。他在1929年提出以上結論。

　　3 1965年，彭基亞斯和威爾遜發現了宇宙微波背景輻射。后來他們證實宇宙微波背景輻射是大爆炸時留下的遺跡，他們認為，宇宙微波背景輻射給宇宙大爆炸理論提供了重要證據。宇宙大爆炸理論認為，宇宙微波背景輻射是來自遙遠的天體輻射來的光線，由于宇宙的膨脹紅移得更厲害，以致于現在只能作為微波輻射被我們所觀測。

　　4 1922年弗利德曼對于宇宙作出以下的假定，我們不論往哪個方向看，也不論在任何地方進行觀察，宇宙看起來都是一樣的。

　　以上1，2，3點是基于科學觀測得出的結論和數據，是可以相信的，第4點是一個科學假設，目前還沒有什么人提出有力的反駁論點。一切似乎合情合理，而且都是根據可靠的觀測數據，大部分的星系光譜都是紅移的，星系紅移的大小也不是雜亂無章，而是和星系離開我們的距離成正比。星系越遠，則它離開我們運動得越快。來自更遙遠的光線甚至紅移得更厲害，以致于現在只能作為微波輻射被我們所觀測。由此推測，在時間上往回追溯，必定在過去某一時刻宇宙中的物質集結在一起，密度極高。比利時的勒梅特、設想宇宙早期處于極端稠密的狀態，像一個巨大的發射性原子核。在1932年，他提出宇宙起源于這個被稱為原始原子的爆炸的想法。1948年，伽莫夫等人又將宇宙膨脹跟形成聯系起來。這就是宇宙大爆炸理論的前身。

　　宇宙大爆炸理論的缺陷和錯誤：

　　1 如果有人說研究宇宙物質運動，不用考慮運動定律或萬有引力的因素，有科學常識的人，是不會接受這樣的說法，宇宙大爆炸理論，沒有考慮運動定律和萬有引力的因素，或者說，這種學說得不到普適的運動原理和萬有引力原理的合理解釋。宇宙大爆炸之后，在萬有引力作用下星系物質，應該減速膨脹。宇宙物質卻在加速膨脹，根據已知的任何力學知識，一個物體要做加速運動，必須要有一個力作用于它，沒有任何力的作用而做加速運動，顯然是不可思議的。這也明顯違背運動定律和萬有引力定律。該理論將種種無法解釋的現象或原因，都歸結為一種未知因素，而寧愿引入種種假設，使宇宙理論越來越復雜，顯然不是明智而可取的科學態度，如果僅僅為了某種假說的需要，甚至僅僅為了解釋某種現象，而必須放棄甚至不惜違背已知的普適的物理定律，不僅顯得蒼白無力，更是得不嘗失。

　　2 宇宙大爆炸理論存在另外一個明顯的問題。研究宇宙物質運動不用考慮速度和動能的因素，一定不會被科學所認同。根據宇宙大爆炸理論，宇宙物質在過去某一時刻，集結在一起，目前的科學家們普遍認為這一時刻在137億年前，科學家們普遍認為這就是宇宙的年齡。我們現在假設這個理論是正確的，看我們會推導出什么樣的結論。根據宇宙大爆炸的理論，在宇宙大爆炸的那一刻，地球物質和所有天體物質處在同一位置，宇宙大爆炸之后，經過漫長的演化過程，宇宙成為目前我們觀測到的現狀。又根據我們目前的精密觀測儀器，我們可以觀測到離我們130多億光年的天體，同時我們在地球相對應的一側也能觀測到一個130多億光年的天體。也就是說，這兩個星系在130多億年前，以距離地球現在的位置130多億光年，或者說在130多億年前，這兩個天體已經分離了260億光年的距離。在137億年前宇宙還沒有爆炸，那么這兩個天體分開260億光年，用了大約7億年的時間，它們分開的速度至少比光速還快39倍。現在我們觀測到130億年前那些遙遠的星系，是在加速膨脹，也就是說在這之前是越來越慢的，這樣使得理論和現實觀測完全不符。

　　3 宇宙微波背景輻射的發現，作為宇宙大爆炸理論的重要證據，讓人無法理解，我們知道，根據宇宙大爆炸理論，宇宙膨脹之初溫度一定超高，宇宙微波背景輻射一定超強，宇宙越膨脹溫度越低，宇宙微波背景輻射一定會越弱。銀河系高速移動，證實銀河系沒有在宇宙大爆炸中心位置，那么我們測得的宇宙微波背景輻射各個方向一定不是相同的，宇宙大爆炸起點方向,宇宙微波背景輻射一定很強，在地球相對一側宇宙微波背景輻射一定很弱。我們不知道宇宙膨脹用了多少時間，可宇宙膨脹之初的強大宇宙微波背景輻射一定還在傳播。可是我們今天觀測的宇宙微波背景輻射，各個方向幾乎完全是相同的，理論和實際觀測完全不符。

　　宇宙起源理論主要理論及數據觀測依據，包括有以下幾點：

　　1 光速定律，如果光源高速遠離觀測者，觀測者到光源的這段距離，光的傳播速度會減慢。光的頻率會降低。如果光源高速移向觀測者，觀測者到光源的這段距離，光的傳播速度會加快，光的頻率會增高。也就是說我們和宇宙微波背景輻射源，沒有137億光年遠。 2 哈勃先生的觀測結果。美國天文學家哈勃先生在天文觀測中發現大部分星系光譜是紅移的。幾乎所有星系都遠離我們而去。而且星系紅移的大小是和星系離開我們的距離成正比，星系離我們越遠，它離開我們運動的速度越快。他在1929年提出以上結論。

　　3 1965年，彭基亞斯和威爾遜發現了宇宙微波背景輻射。宇宙微波背景輻射是來自、高速遠離我們的天體輻射，由于輻射時物質高速移動，以致于現在只能作為微波輻射被我們所觀測。

　　4 根據反萬有引力定律。當物質的密度小于外圍空間的物質密度，物質之間就會相互排斥。當物質的密度大于外圍空間的物質密度，物質之間就會相互吸引，星系之間膨脹，是因為星系的物質密度小于宇宙的物質密度。

　　5 原始物質的聚變是在向外高速擠壓時爆炸，釋放的宇宙微波背景輻射。宇宙微波背景輻射源是高速遠離我們的。當原始物質在爆炸時、把物質往回推，使得這些物質形成星系時的紅移，遠比宇宙微波背景輻射紅移的要少。

　　6 原始物質大爆炸是連鎖推進的，爆炸的力度都一樣，他所釋放的宇宙微波背景輻射，各個方向一定是相同的。這和我們今天的檢測結果完全一致。

　　宇宙的起源與演化理論：

　　宇宙空間是無限永恒不的，空間既不會膨脹也不會收縮，更不會彎曲。宇宙物質是無限的，在140多億年前，原始物質充斥著整個宇宙空間，物質和空間是一個混沌體，所有空間都被原始物質填充。原始物質穩定且蘊含完整的能量。原始物質比重很小，無色透明。原始物質被壓縮在、宇宙無限的空間內，在宇宙壓強的作用下，原始物質的密度是均勻的。原始物質的萬有引力，始終保持平衡狀態。原始物質經歷了無限長的時間，始終保持穩定狀態。宇宙空間內沒有星系物質，沒有塵埃，沒有光。宇宙空間內只有原始物質。直到140億年前的一天。因特殊原因，使得宇宙空間內原始物質的某一區域，形成一個宇宙空洞。空洞內原始物質減少，空洞內萬有引力也隨之消弱，當內外萬有引力的差值超過宇宙壓強時，萬有引力鏈條斷裂，原始物質開始遠離宇宙空洞方向擴散，這樣宇宙空洞就會逐漸加大，打破宇宙原有原始物質的萬有引力平衡狀態。在萬有引力作用下原始物質向外擠壓，使得宇宙空洞周圍很大區域的原始物質，處于高溫高壓狀態，當原始物質的某個位置，溫度和壓強超過臨界聚變爆炸的溫度和壓強時，原始物質發生聚變爆炸，聚變產生超高溫高壓，釋放出宇宙微波背景輻射，聚變是在原始物質溫度最高，壓強最大位置。聚變使得物質急劇膨脹壓強急劇升高，外圍原始物質高速向外連鎖聚變。宇宙空洞內沒有原始物質，也就是說宇宙空洞沒有聚變發生，更不會有宇宙微波背景輻射。原始物質聚變生成氘，氚，氦等原子物質，因氘、氚、氦粒子占用空間很小，聚變后的宇宙空間，宇宙壓強消失，聚變空間內的氘，氚，氦粒子占用空間很小，這些物質處在自由漂浮狀態，在萬有引力作用下先后匯聚成恒星和星系，這些恒星和星系經過漫長的演化，我們的太陽和地球誕生了。有些原始物質沒能發生聚變，就是今天的暗物質。宇宙空洞和原始物質聚變，使得星系內的物質密度降低，在萬有引力作用下。星系物質會慢慢向物質多的方向漂移。使得星系物質之間慢慢加速膨脹。星系物質已經擴散了140億年。從原始物質聚變開始，慢慢形成今天的宇宙。

　　我們熟悉的物質被地球吸引，地球被太陽吸引，太陽被銀河系吸引，我們從以上經驗分析，在萬有引力作用下、宇宙中所有物質都應該向一起收縮。然而宇宙星系的運動卻和我們的經驗完全相反，星系之間是向外膨脹。宇宙星系物質的移動是向外的。這一現象、是因為星系內的物質少、星系外圍物質多促成的。在140多億年前、原始物質被均勻地壓縮在、宇宙無限的空間內，原始物質蘊含著完整的能量，由于宇宙空洞的出現，打破宇宙原始物質的萬有引力平衡狀態，使得原始物質的能量被逐級釋放，最終形成今天的宇宙。我們看到，星際之間加速膨脹，不需要牽強的附加假設條件，不需要暗能量的推力，在萬有引力的作用下，星系物質的移動不會停止，只是方向上在我們看來是向外的。宇宙的起源與演化理論，是建立在前人不斷積累的實踐觀測數據，和已知科學理論上的唯物辯證的宇宙觀。

　　宇宙的起源演化論篇1

　　中微子，關乎宇宙起源之謎

　　曹俊

　　①日本“頂級神岡”中微子探測器項目已正式啟動，計劃于2027年開始收集數據。該項目由日本主導、英國和加拿大等國參與，目的是闡明物質的起源及基本粒子的“大統一理論”，揭開宇宙起源之謎。

　　②中微子是宇宙中數量最多的基本粒子之一。基本粒子是已知的最小粒子，它們不能像原子那樣被分成更小的粒子，是構造宇宙中一切的基本元素。而中微子又是最輕的物質粒子，迄今還未能測出它的確切質量，但至少比電子還要輕100萬倍。它們無處不在，如太陽發光、核反應堆發電、巖石的天然放射性衰變等核物理過程中都會產生，就連我們每個人也會因體內的鉀-40衰變而每天發射約4億個中微子。

　　③中微子的最大特點就是幾乎不與任何物質反應。不管是人體還是地球，在它看來，都是極為空曠、可以自由穿梭的空間。我們感覺不到它的存在，科學上探測也極為困難。因此，中微子的發現和研究過程，飽含著幾代科研人員的心血。

　　④1930年，奧地利科學家泡利為了解釋原子核衰變中能量似乎不守恒的現象，預言了中微子的存在，認為就是這種“永遠找不到的粒子”偷偷帶走了能量。經過20多年的尋找，美國科學家科萬和萊因斯終于在核反應堆旁探測到中微子，證明了它的存在。萊因斯因此獲得了1995年諾貝爾物理學獎。

　　⑤1968年，美國科學家戴維斯在地下1500米深的廢棄金礦中進行實驗，首次探測到了來自太陽的中微子，證實太陽無窮無盡的能量來自氫核聚變。1987年，日本科學家小柴昌俊在第一代神岡實驗中，探測到了來自超新星的中微子。他們二人因此都獲得了2002年諾貝爾物理學獎。此后，戴維斯進一步提高測量精度，卻發現太陽中微子的數量比理論預言的要少得多，被稱為“太陽中微子失蹤之謎”。此后，小柴昌俊的學生梶田隆章發現，宇宙射線在大氣層中產生的中微子也比預期少，稱為“大氣中微子丟失之謎”。

　　⑥中微子為什么比預計的.少？1998年，梶田隆章在升級后的第二代神岡實驗中發現，大氣中微子比預期少，是因為在飛行過程中自發變成了其他種類的中微子，這一現象就是中微子振蕩。他也因此獲得了2015年諾貝爾物理學獎。

　　⑦中微子振蕩現象證明了中微子有質量，盡管質量極其小，但會影響宇宙的起源和演化。根據已知的物理規律，在宇宙早期，正反物質應該成對產生，數量是一樣的。但在現在的宇宙中，并沒有發現大量反物質存在的跡象。為什么宇宙只由正物質構成？反物質到哪里去了？這是宇宙起源必須回答的關鍵問題。中微子振蕩會帶來一個意外的結果，即正反粒子的行為可以不一樣，很有可能造成反物質消失。因此，全面了解中微子振蕩，是破解“反物質消失之謎”的重要一環。

　　⑧由于中微子難以探測，解決這些謎團需要巨大的探測器，獲取更精確的數據。日本前兩代神岡實驗堅持自己的優勢方向，掌握核心技術，持之以恒地探索，取得了巨大突破。此次啟動的第三代實驗“頂級神岡”將建造一個26萬噸的水探測器，造價約8億美元。此前，中國的江門中微子實驗和美國的深層地下中微子實驗也已開始建設。三個實驗間既競爭又互補，聯合分析能顯著提高發現能力。新一代的中微子實驗，也許有一天可以揭開宇宙起源的謎題。

　　12．下列對本文的理解和分析，正確的一項是（）（3分）

　　A．基本粒子中微子最大的特點是不與任何物質反應，科學上探測也極其困難。

　　B．科學家科萬和萊因斯探測到中微子，進而發現了原子核衰變中能量不守恒的現象。

　　C．“太陽中微子數量比理論預言少得多”的發現，被稱為“大氣中微子丟失之謎”。

　　D．文中幾位科學家獲諾貝爾獎的事例，體現了大膽預言、小心求證的科學探索精神。

　　13．簡析第②段中畫線句的作用？（2分）

　　14．請解釋“中微子振蕩現象”，并說明其可能產生的結果。（4分）

　　答案：

　　12．D

　　13．劃線句采用作比較的說明方法，將中微子質量和電子質量進行對比，突出說明了中微子是最輕的粒子的特點。

　　14．中微子震蕩現象是指大氣微子在飛行過程中自發變成其他種類中微子的現象。其可能產生的結果有：證明了中微子有質量，會影響宇宙的起源與演化；中微子震蕩可能會造成反物質消失；也許有一天會揭開宇宙起源之謎。

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