摘要:根据科学家的研究我们能够知道,地球是一颗拥有生命存在的星球,在地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物、有两栖生物、有陆地生物和微生物等等,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,现在人类已经能够走出地球探
根据科学家的研究我们能够知道,地球是一颗拥有生命存在的星球,在地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物、有两栖生物、有陆地生物和微生物等等,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是非常快的,当人类走出地球以后,人类才发现地球只是浩瀚宇宙中的一颗行星,不过地球这颗行星和其它行星最大的区别在于,地球诞生了生命,人类作为地球上最有智慧的生命,对宇宙充满了好奇心。根据科学家的研究我们能够知道,我们的宇宙诞生于138亿年前。当时一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、密度无限大、热量无限大、体积无限小的点。
这个点爆炸以后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过漫长的时间,宇宙才膨胀成我们现在看到的样子,科学家认为宇宙诞生后的前10⁻⁴³秒为普朗克时期,温度高达千万亿度,四大基本力尚未分化,“时间”和“空间”概念模糊,宇宙处于混沌状态。在大爆炸后10⁻³⁶秒到10⁻³²秒,宇宙经历暴胀,体积呈指数级增长,从质子十亿分之一大小膨胀到葡萄柚大小,增加了约10⁷⁸倍。暴胀结束后,宇宙变成包含夸克、反夸克、胶子等粒子的“粒子汤”,粒子不断产生又湮灭。随后,强核力与电弱力分开,宇宙的作用力和物理定律逐渐与现在相似。大爆炸后10⁻⁶秒到1秒,进入强子时期。夸克结合形成质子、中子等强子,但因环境不稳定,多数强子很快衰变或湮灭,仅有少数质子和中子留存。
在大爆炸后大约38万年,宇宙的温度下降到3000K,光子能够自由传播,形成宇宙微波背景辐射,之后宇宙继续膨胀,物质能量密度超过了光子和中微子,进入了物质主导时期,在大爆炸后的1亿到3亿年,第一代恒星诞生,我们的太阳系是在上一代死亡以后的恒星当中诞生的,科学家认为上一代大质量恒星在生命末期,会通过“超新星爆发”将内部合成的重元素(如碳、氧、铁等)抛射到星际空间,形成充满气体和尘埃的“星际云”。太阳系的诞生原料,正是这样一片富含重元素的星际云——科学家通过分析陨石成分发现,其中含有只有超新星爆炸才能生成的放射性同位素(如铝-26),证明其来自前代恒星的残骸。
约46亿年前,这片星际云因附近超新星冲击波或星系引力扰动,局部密度升高、引力坍缩,逐渐形成一个旋转的“原行星盘”:中心区域物质不断聚集、升温,最终形成恒星(太阳);盘内剩余的气体和尘埃颗粒,则通过碰撞、吸积,逐步形成行星、卫星、小行星等天体,构成太阳系。此外,太阳系中行星的元素组成也印证了这一起源:地球、火星等类地行星以铁、硅等重元素为主,木星、土星等气态巨行星虽以氢、氦为主,但大气中也检测到碳、氧等重元素——这些重元素均来自上一代恒星的核合成与抛射,而宇宙大爆炸初期仅能产生氢、氦等轻元素,无法直接形成太阳系的物质构成。虽然说现在我们的宇宙已经非常稳定了,但是它依然在快速的膨胀。
在1929年的时候,哈勃基于对遥远星系的系统性观测,提出了著名的哈勃定律:星系远离我们的速度与其和我们的距离成正比,这意味着,宇宙中几乎所有星系都在远离我们,而且距离越远的星系退行速度就越快,不过哈勃的发现并不是随便猜测的,而是有一定的科学依据,早在1922年,苏联数学家亚历山大·弗里德曼便通过求解爱因斯坦的广义相对论场方程,得出了描述宇宙动态演化的“弗里德曼方程”,从数学上证明了宇宙可能是膨胀或收缩的,而非静态。1927年,比利时天文学家乔治·勒梅特进一步提出“宇宙膨胀模型”,并首次将宇宙的膨胀追溯到一个原始的“宇宙蛋”爆炸起源,这实际上构成了大爆炸理论的雏形。
勒梅特的理论为哈勃的观测提供了物理解释框架。因此,可以说,宇宙膨胀的理论基础由弗里德曼和勒梅特奠定,而其决定性观测证据则由哈勃完成。那么宇宙膨胀的根本原因到底是什么?不少科学家认为,宇宙膨胀是因为暗物质在背后推动着,暗物质的核心定义是,一种不与电磁力相互作用、无法通过光观测到,但是通过引力效应证明其存在的物质,它即不会发光、也不会反射或者吸收光,因此人类的望远镜都无法直接看到它,但是它的引力却像宇宙骨架,支撑着星系和宇宙的结构,科学家发现暗物质来源于引力异常。在1933年的时候,天文学家兹威基观测后发星系团时发现,星系团中星系的运动速度远快于可见物质引力能束缚的速度,按可见物质的质量计算,星系早该因离心力飞散,但它们却稳定存在。
这说明存在额外的引力源,即暗物质。后来对银河系的观测也证实:银河系外围恒星的旋转速度并未随距离增加而减慢(符合万有引力定律的话应减慢),证明银河系周围包裹着一个“暗物质晕”,其引力拉住了外围恒星。除此之外,引力透镜效应也证明了暗物质的存在,当光线经过大质量天体的时候,会因为引力发生弯曲,形成透镜成像,观测发现,某些星系团产生的透镜效应强度,远远超过其可见物质质量能产生的引力,只能用暗物质的额外引力来解释,而暗物质能够释放出一种能量,被称为是暗能量,暗能量的核心定义是:一种均匀分布在宇宙空间中、密度不随宇宙膨胀而降低、能产生斥力的能量形式。
暗能量不聚集在星系、恒星等天体周围,而是均匀填充整个宇宙空间——无论在星系内部还是星际真空,暗能量的密度都基本一致,这与“抱团”的暗物质(27%)和可见物质(5%)形成鲜明对比。科学家认为随着宇宙不断膨胀,空间体积增大,物质和辐射的密度会逐渐降低,其引力也随之减弱;而暗能量的密度恒定不变,其斥力不会因膨胀而减弱。当宇宙年龄达到约98亿年时,暗能量的斥力超过了物质的引力,宇宙膨胀从“减速”转为“加速”,且这种加速趋势会随着宇宙膨胀持续增强——如今我们观测到的星系远离(如哈勃红移),正是暗能量推动加速膨胀的直接表现。不过暗物质和暗能量的本质依然是物理学和天文学的终极谜题之一。
想要解开这些奥秘,还需要科学家进一步的研究和探索,但是不少学者认为,如果我们的宇宙一直膨胀下去,那么地球可能会被孤立,这是因为宇宙膨胀的速度越来越快,已经超过了光速,在2013年,普朗克卫星测出哈勃常数为67千米每秒每百万秒差距。所谓秒差距就是视差角秒,他是以地球公转轨道为基线,一秒差距大约是3.26光年,而百万秒差距就是326万光年,因此哈勃常数就是每326万光年的距离上,星系的退行速度就会增加67千米。比如一个星系距我们约100个百万秒差距,即3.26亿光年,那么通过哈勃定律即可计算出,该星系远离我们的速度大约为7300千米每秒。如果是140亿光年,那么星系远离我们的速度已经达到了光速,由此我们知道了宇宙空间其实在不断膨胀中,并且140亿光年外的膨胀速度甚至超越了光速。
由于宇宙在持续膨胀,星系之间的距离也会呈现指数增长,随着时间的推移,当所有星系的退行速度超过光速,也就是140亿光年外,那么他们发出的光将会永远无法抵达地球,这意味着未来我们将无法看到任何遥远星系,不少科学家认为,大约在数千亿年以后,大部分的星系都会从天空消失,到时候如果我们的地球没有被太阳吞噬的话,在可观测宇宙中,我们只能够看到本星系群中的星系,其中包括了银河系、仙女座星系等50多个星系,在更遥远的未来,这些星系中的恒星也会随着燃料的耗尽而逐渐熄灭,最终只留下白矮星、中子星和黑洞,之后,白矮星和中子星会在时间的长河中冷却变成黑矮星。黑洞会因为霍金辐射蒸发消逝,最终能量均匀的分布,所有的物质温度到达了热平衡。
这就是所谓的热寂,要理解热寂,首先要明确热力学第二定律的核心,孤立系统的熵(衡量能量无序程度的物理量)永远不会减少,最终会达到最大值,此时系统处于“热平衡”状态。简单来说,能量的流动具有“方向性”:比如高温物体的热量会自发流向低温物体,最终两者温度相同;燃料燃烧释放的能量会转化为热能、光能等,但这些能量无法再全部变回可利用的“有用能量”,只会让系统的无序度(熵)不断增加。而宇宙,在目前的观测中被认为是一个“孤立系统”——它没有外部环境可以与之交换能量或物质。因此,按照热力学第二定律的逻辑,宇宙的熵会随着时间推移不断增加,直到达到最大值:此时宇宙中所有的温度差异都会消失,所有的能量都会转化为均匀分布的热能,没有任何能量可以再驱动物质运动、天体演化或生命活动,这就是“热寂”的本质。
宇宙热寂出现就代表我们的宇宙彻底死亡了,没有一点点能量波动,一片死寂,不过这也只是科学家的一种猜测,宇宙到底什么时候才会出现热寂?目前科学家也在积极的研究当中,小编认为,人类是地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来人类或许真的能够解开宇宙中的奥秘,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?
来源:星空承载梦想