汉剧宇宙锋，对于宇宙大爆炸理论的五种误解，你可认同？

啥？人类能有今天要感谢小行星撞地球

地球曾出现一次“生命大爆炸”，物种数量在短短1000万年内翻了两倍。根据一项有趣的理论，这种生命多样性大爆炸要感谢4.7亿年前发生在外太空的一次剧烈撞击。当时，一次巨大而寂静的撞击摧毁了一颗个头超过100公里的小行星，撞击产生的碎片在太阳系中穿梭。

　　近几十年来，宇宙学逐渐成为了一门真正的科学，宇宙的演化历程逐渐被人们领会。但在众人的明白中，即使是物理学、宇宙学方面的专业人士，却都难免存在许多的“误解”。
　　a.大爆炸尺度模子不是“无中生有” 　　这点前面已经述及，这儿再次强调。从广义相对论和哈勃定律，宇宙空间在不停地膨胀，星体间相互逐渐远离的事实，不可避免地会获得宇宙早期高度麋集的结论。以宇宙现在膨胀的纪律将时间倒推已往，星体间一定曾经靠得很近，而且，离“现在”越久远，宇宙中星球的密度就会越大，亦即同样多的“星体”占有的空间就会越小。 　　再往前，星体便会不成其为星体，而是由于短距离下壮大的引力而“塌缩”在一块儿，成为混沌一团的等离子体。再往前推，物质的形态表为种种基本粒子组成的“混沌汤”：电子、正电子、无质量无电荷幽灵般的中微子和光子。推到最后，给我们的“宇宙最早期”图景，即是一个密度极大且温度极高的太初状态，也就是说，我们现在的宇宙是由这种“太初状态”演化而来。称之为“大爆炸”。
　　图片来自网络 　　仅仅从广义相对论这个 “经典引力理论”而言，如上所述的“时间倒推”可以一直推至t=0，它对应于数学上的时间奇点。然则实际上，当空间小到一定尺度，也就是说对应于时间“早”到一定的时刻，就必须思量量子效应。遗憾的是，广义相对论与量子理论并不相容，迄今为止物理学家们也没有获得一个令人满足的量子引力理论。 　　因此，我们将大爆炸模子最先的时间定在普朗克时间（10-43秒），或者更后一些，比如说，引力与其它三种作用星散之后（10－35 秒）。这是物理学家们能够自信地应用现有理论的最早时间，任何理论都有其极限。我们的理论现在只能到此为止，至于更早期的量子引力阶段，可以研究，但现在的尺度理论尚未能给出满足的谜底。若是再进一步，有人要问：“当时间t<0，大爆炸之前是什么？”、或者“什么缘故原由引起了大爆炸？”之类的问题，那就更是暂时无法回答了。 　　以是，现在来看，尺度的大爆炸模子并不是一个无中生有的“创世理论”，而只是一个被考察证实、获得主流认可的宇宙演化模子。宇宙的所有物质原本（从普朗克时间最先）就存在在那儿，“大爆炸理论”只不外形貌宇宙若何从太初的高温高压高密度的“一团混沌”演化到了今日所见的容貌。
　　图9-1-1：宇宙不是从大爆炸“无中生有”而“降生”出来的 　　宇宙的“演化”历程异常地不均匀。温伯格曾经用一本书的篇幅，来形貌宇宙早期（最先三分钟）的进化历程，而直到“大爆炸”发生约莫4-10亿年之后，才逐渐形成了星系。
　　b. 宇宙“爆炸”差别于炸弹的“爆炸” 　　“大爆炸”不是一个准确的名字，容易使人造成误解，会将宇宙演化的初始时刻明白为通常意义上犹如炸弹一样的“爆炸”：火光冲天，碎片乱飞。实际上，炸弹爆炸是物质向空间的扩张，而宇宙爆炸是空间自己的扩张。有趣的是，听说科学家们曾经想要矫正这个名字，但终究也没有找到更适当的名称。 　　炸弹爆炸发生在三维空间中的某个系统所在的区域，通常是由于系统内外的伟大压力差而发生。发生时系统的能量借助于气体的急剧膨胀而转化为机械功，通常同时随同有放热、发光和声响效应，影响到周围空间。 　　对宇宙大爆炸而言，基本不存在所谓的外部空间，只有三维空间“自身”随时间的“平稳”扩张。有人将宇宙大爆炸比喻为“始于烈焰”、“最先于一场大火”，此类说法欠妥。
　　图9-1-2：宇宙“大爆炸”差别于炸弹爆炸
　　c. 空间扩张但星系不扩张 　　什么是“空间自己的扩张”？ 　　之前曾经先容过，我们三维空间可能的几何形态有三种：球面、平展、马鞍型，凭据宇宙总质量密度与临界质量密度的比值Ω而定，即取决于Ω是大于、即是、或小于1。若是以为宇宙是平展而无限（犹如1998年之后的考察效果所支持的：Ω = 1.0010 ± 0.0065），二维“空间扩张”可以比喻成一个可以无限伸长扩展的平面橡皮薄膜。 　　橡皮膜扩展时，上面的所有花纹也将扩展，宇宙空间扩展的情形则有所差别。如图9-1-3所示，空间膨胀时，星系的尺寸并稳定大。这是由于“引起宇宙膨胀”和“维持星系形状”是两种差其余作用机制。星系的形状是靠一样平常的万有引力（吸引力）来维持，宇宙膨胀的机制尚未完全明确，一种说法是用爱因斯坦引进的宇宙常数来注释，这是一种相互排挤的“反引力”效应，由负压强发生（也就是所谓的暗能量），只在大尺度局限起作用。以是，大尺度局限的反引力使得宇宙膨胀，而局部起着主导作用的引力（吸引力）则维持星体群集在一起，从而形成了图9-1-3下图所示的空间膨胀图景。
　　图9-1-3：对空间膨胀的明白 　　如上所述，宇宙膨胀，但星系并不膨胀。星系不膨胀，

每隔一亿年地球上25公斤以上的生物全部灭亡，它是罪魁祸首！

137亿年前，我们的宇宙始于一场大爆炸，这场强而有力的爆炸创造出宇宙中所有物质，为日后每一次爆炸打下基� ４恿已嬷泵暗幕鹕奖�发，到灾难性的小行星碰撞，或是超新星爆炸，大自然最具毁灭性的力量都来自最初的那一刻。那么到底爆炸是怎样的一回事呢？

其中的星体、恒星、行星，我们的太阳、地球、月亮，都不膨胀。也就是说，只有“大尺度”（星系间的距离尺度）的空间才有可考察的膨胀效应，原子中原子核和电子间的距离却是保持稳定的，其缘故原由是由于在原子中起作用维持平衡的主要是电磁力，比较起来，引力作用可忽略不计。引力只在大尺度起作用，使得大尺度的、星系之间的空间膨胀，却并不改变更小级其余空间尺度。因而，我们一样平常所见的一切：树木、高山、衡宇、桌椅、以及器量用的“尺”，都保持稳定，与宇宙的膨胀无关。 　　固然，适才所说的“星系不扩展”，指的是“星系”还存在的前提下，强调的是现在（或未来）的考察效果，并不适用于将宇宙历史向大爆炸的原点倒退已往的情形。
　　d. 可考察宇宙和“大宇宙” 　　自从望远镜发现以来，已往几个世纪的天文考察资料不断地调整着人类在宇宙中的职位。这是对我们自信心一次又一次的严重袭击，将我们从自以为是宇宙中央的位置上拉下来，一步一步地往下拉！最后，人类不得不认可我们脚下的这片看起来广袤无垠的土地，只不外是茫茫宇宙中绝不起眼的一粒灰尘！与整个宇宙比较起来，人类赖以生存的太阳系显得云云细微。即使是整个银河系，也让我们大失所望，它在宇宙中不外是数十亿计星系中的通俗一个，毫无特殊性可言。
　　图9-1-4：地球（银河系）的可考察宇宙 　　凭据宇宙学原理，宇宙是均匀和各向同性的，因而，整个宇宙没有中央。然则，许多时刻我们所谓的“宇宙”，指的是对地球（银河系）而言的可考察宇宙。可考察宇宙有中央，只是整个“大宇宙”的一部分，考察点则是“可考察宇宙”的中央。 　　大宇宙有可能是无限的，可考察宇宙则总是有限的。若是大宇宙是有限的话，理论上而言，它可以小于可考察宇宙。但凭据迄今为止的天文考察资料，我们的宇宙靠近“平展”。而大宇宙无论有限无限，都应该是大大地大于可考察宇宙。
　　e. 宇宙大爆炸发生在空间每一点 　　此外，又该若何明白“大爆炸发生在空间每一点”？ 　　大宇宙只有一个，但对每一个考察点都可以界说一个可考察宇宙。比如说，对银河系而言，现在可考察宇宙的巨细是一个以银河系为中央半径为465亿光年的球，如图9-1-4所示。 　　从大爆炸最先，宇宙在不停地膨胀。以是，离大爆炸的原点越近，可考察宇宙的局限越小。地球岁数不外45亿年左右，银河系的岁数则跨越100亿年，因而图9-1-4可以示意以银河系为中央的可考察宇宙。早到宇宙寿命10亿年左右，星系刚形成，从银河系也许只能考察到自己的星系。
　　银河系。图片来自网络 　　不妨假设银河系中央所在位置为O0。在靠近大爆炸的时刻，可考察宇宙将缩小到弹子球、以至于一个原子的尺度，假设那时仍然以点O0为中央。因此，对银河参照系而言，最最先的大爆炸发生于其中央点O0。然则，银河系只是真实宇宙中一个通俗的星系，对其它星系而言，存在另外的以其它点O1、O2、O3、……为中央的可考察宇宙，对这些星系，大爆炸划分发生于点O1、O2、O3、……。也就是说，大爆炸发生于初始空间的每一个点，如图9-1-5所示。 　　若是真实宇宙是平展而无限的，初始空间也基本上是平展而无限的，大爆炸发生在这个无限空间的每一个点。从大爆炸最先，本来就无限的宇宙，履历了暴胀、扩展、冷却、太初核合成、种种粒子不断地发生、湮灭、……等等历程，最后，演化成为我们现在所见的星系天下。
　　图9-1-5：大爆炸发生在空间的每一点 　　有读者问：宇宙大爆炸，是什么大爆炸了？谜底是时空大爆炸。时间从普朗克时间（5.39121 × 10−44秒）最先，空间从普朗克长度（1.616252×10−35 米）最先演化，有关普朗克尺度，请参考第8章第四节。 　　大爆炸之前的宇宙何在？这个问题也同样疑心着宇宙学专家。谜底没人知道。 　　注释大爆炸模子的图中经常将“大爆炸”画成（想象成）平展无限的欧氏空间中的一个点，实在那不是一个点，那是时空最先时（爆炸）的整个天下。想象一下只知道球面的球面生物“阿扁”，我们以为它的“球面”之外另有其余“时空”，实在没有，无论它的球面大或小，哪怕在“三维人类”的眼中缩成了一个点，那都是它的整个天下！我们也一样，除了这个爆炸发生的4维时空，没有其余了。