宇宙为何会膨胀?这让爱因斯坦非常“懊恼”!

测试 7个月前 羽翼
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  实际上,暗物质、暗能量方面的研究已经获得了多次诺贝尔奖,CMB研究获得过两次,加速膨胀研究2011年获得诺奖,引力波研究2017年获得诺奖,还有今年非常重要的Peebles的研究也获得了诺奖,他建立了一整套宇宙力学的框架,如果没有他,我们今天的宇宙学研究是很难展开的,他的工作奠定了基础。

宇宙为何会膨胀?这让爱因斯坦非常“懊恼”!

  这就是我们今天所了解的宇宙演化历史,基本上可以分为三部分,宇宙的开端。在这个阶段宇宙的膨胀非常之迅速,是一个加速膨胀过程,就好像一个人在婴儿阶段生长是非常迅速的,在很短的时间之内从婴儿变成了一个巨婴。

  中间这个过程宇宙在生长发育,我们都知道有引力作用,在引力作用之下,时空的膨胀大家可以想像,应该是减速的,因为是相互的吸引作用,在这种作用之下,宇宙慢慢的膨胀,宇宙结构在慢慢的生长,就像树苗一样。

  直到60亿年前,宇宙不知为什么又开始加速膨胀,而且是炸裂式的生长,我们至今不知道原因。有些科学家认为是由于有暗能量的存在导致的,但是暗能量是什么我们并不知道,我们只能慢慢接近,利用我们今天的巡天观测,去分析它的性质,探索它的本质。

宇宙为何会膨胀?这让爱因斯坦非常“懊恼”!

  宇宙应该分为这样一些阶段:大爆炸、之后的暴涨,非常急速的膨胀。然后宇宙当中有一段时间是黑暗时代,这段时间宇宙里面没有发光的东西,因为第一代恒星没有形成,主要是氢。

  大爆炸之后四亿年左右,宇宙第一次被点亮,这是第一代恒星的形成,之后宇宙里面有越来越多、越来越丰富的结构,恒星形成星系,星系形成星系团。

  最近在60亿年前左右宇宙又开始了加速膨胀阶段,这也是我本人研究的主要方向。

  宇宙加速膨胀阶段

宇宙为何会膨胀?这让爱因斯坦非常“懊恼”!

  我们先从最开始谈起,宇宙加速膨胀列几个数字大家感受一下,10的负36次方秒之内宇宙膨胀了10的26次方倍,不是物质在膨胀,而是时空本身在膨胀。

  由于宇宙的膨胀,温度也从最开始的10的32次方度下降到了一千万度,在此时的婴儿宇宙里面开始存在一些基本粒子、光子、电子等等。

宇宙为何会膨胀?这让爱因斯坦非常“懊恼”!

  宇宙光子是最重要的媒介,不管你是用什么望远镜,光学望远镜、射电望远镜等,探测的都是光子,只是在不同的频率上而已。

  探测光子的频率和微波炉的频率是比较接近的,用来观测在全天区当中不同温度的涨落。

宇宙为何会膨胀?这让爱因斯坦非常“懊恼”!

  上图中蓝色可能是温度低一些的,橙色的温度高一些,看起来毫无规律,但正是这毫无规律的天图,里面蕴含着丰富的宇宙学信息。

  我们是如何知道宇宙有138亿年呢?就是通过上图。宇宙里70%的暗能量,20%的暗物质怎么知道的?也是通过这幅图。

宇宙为何会膨胀?这让爱因斯坦非常“懊恼”!

  这里讲到一个偶然的发现:彭齐亚斯和威尔逊当时是贝尔实验室的工程师,他们的工作是要降低射电天线的噪声,当他们把设备对准各个方向的时候,他们发现有一个噪声永远无法去掉,而且这个噪声非常均匀,跟指向哪个方向并没有关系。

  而在同时代,不得不提到一位伟人,就是Peebles。Peeble当年提出一个理论,当时很多人认为宇宙是静态的,Peebles则认为宇宙不是静态的,并且开始了一次大爆炸,基于大爆炸残存的噪声这个信号大概有多少呢?他发现大概是3K即零下270对应的能量标度。

  当这彭齐亚斯和威尔逊发现了这个噪声之后,他们马上联想到Peebles的这个工作,于是他们赶紧跑过去跟普林斯顿的科学家包括Peebles一起讨论,看看是不是预言的信号被我们发现了,最后,1978年彭齐亚斯和威尔逊获得了诺贝尔奖。

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版权声明:羽翼 发表于 2020-01-09 15:44:01。
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