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宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt

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宇宙的形成及演变

现代物理宇宙学一般认为宇宙起源于大爆炸,即约137.3亿(±1%)年前由一个密度极大,温度极高的状态膨胀而来。对于大爆炸以前的宇宙,目前只有一些猜测性的理论。而最新的研究则认为宇宙年龄为156亿年,但是这个说法还未得到公认。对于大爆炸以后的宇宙,则可以用较成熟的理论加以描述。一种典型的理论是:

  • 10-43秒:宇宙从量子背景出现。
  • 10-35秒:宇宙由夸克-胶子等离子体构成,强相互作用、引力与电磁相互作用/弱相互作用分开。
  • 10-5秒:电子形成,宇宙主要包括光子、电子和中微子,温度约1000亿度。
  • 10秒:质子和中子结合成氘、氦等原子核,温度30亿度。
  • 35分钟:形成原子核的过程(核融合,nucleosynthesis)停止,温度3亿度。
  • 30万年:电子和原子核结合成为原子。物质和辐射脱耦,大爆炸辐射的残余成为今天的3K微波背景辐射。
  • 4亿年:第一批恒星形成。
  • 20亿年:星系形成。
  • 50亿年:太阳系形成。

目前宇宙还在继续膨胀之中,这在观测上为哈勃定律所概括

科学家已经能够重建地球过去有关的资料。太阳系的物质起源于45.672亿±60万年前,而大约在45.4亿年前(误差约1%),地球和太阳系内的其他行星开始在太阳星云-太阳形成后残留下来的气体与尘埃形成的圆盘状-内形成。通过吸积的过程,地球经过1至2千万年的时间,大致上已经完全成形。从最初熔融的状态,地球的外层先冷却凝固成固体的地壳,水也开始在大气层中累积。月亮形成的较晚,大约是45.3亿年前,一颗火星大小,质量约为地球十分之一的天体(通常称为忒伊亚)与地球发生致命性的碰撞。这个天体的部分质量与地球结合,还有一部分飞溅入太空中,并且有足够的物质进入轨道形成了月球。

释放出的气体和火山的活动产生原始的大气层,小行星、较大的原行星、彗星和海王星外天体等携带来的水,使地球的水份增加,冷凝的水产生海洋。 新形成的太阳光度只有目前太阳的70%,但是有证据显示早期的海洋依然是液态的,这称为微弱年轻太阳谬论矛盾。温室效应和较高太阳活动的组合,提高了地球表面的温度,阻止了海洋的凝结。

有两个主要的理论提出大陆的成长:稳定的成长到现代和在早期的历史中快速的成长。 目前的研究显示第二种学说比较可能,早期的地壳是快速成长的,随后跟着长期稳定的大陆地区。在时间尺度上的最后数亿年间,表面不断的重塑自己,大陆持续的形成和分裂。在表面迁徙的大陆,偶尔会结成成超大陆。大约在7亿5千万年前,已知最早的一个超大陆罗迪尼亚开始分裂,稍后又在6亿至5亿4千万年时合并成潘诺西亚大陆,最后是1亿8千万年前开始分裂的盘古大陆。


宇宙到底是如何诞生的?了解宇宙的起源与发展,对人类有何好处?

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不知道你有没有看过《楚门的世界》,这部电影让人开始怀疑:自己身处的环境是否真实。但转念一想,我们也可以把角度放大,试问宇宙究竟是如何形成的?

对比之下,人类又显得更加渺小。那么既然如此人类又为何会存在呢?这些问题,我们什么时候才能真正得到答案?

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图1)

诞生神话

你知不知道宇宙到底是什么?有人说宇宙就是太空部分,但事实上宇宙又大地出乎人们意料。

按照宇宙学角度来看,宇宙在物理定义上是包含了时间、空间及其内涵。当然它还涵盖了各种能量,比如说电磁辐射,暗能量以及星系间物质等等。

它能运用的范围也非常广,除了宇宙学之外,在天文,物理,地质,量子物理和量子力学等方面都都有所涉及。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图2)

普通人的生活,并不会因为需要对宇宙有所关注才能进行下去。由此看来宇宙到底是怎么来的?和我们普通人的生活没有太大的关联。

但事实上了解宇宙的起源和未来的发展方向,对于全体人类以及地球文明的发展都有着决定意义。那么宇宙究竟是怎么诞生的呢?目前又有谁能够给予这个问题更加客观的答案呢?

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图3)

从非科学的角度来看,关于宇宙的起源充斥着人们特别多的美丽幻想。例如古希腊人和古印度人率先提出非个人观点的宇宙理论。

在古老的封建社会,研究神话的西方民族学家和人类学家为创世神话的各种场景幻想出了多种分类。但最受瞩目的一类神话传说是认为:宇宙诞生于“世界卵”。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图4)

在这个庞大的主流下面诞生了各地区的神话,例如在中国就有盘古开天辟地,在古印度佛教也有梵印往世说。

芬兰还有著名史诗卡勒纳瓦,古埃及也有阿图姆,犹太教和基督教也有创世纪等不同的观念。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图5)

但不论是真主阿拉也好,还是女神科亚特利库埃。这些神的使者都是有预先存在的材料,才能被改造而来。

其中令人觉得眼前大为一亮的还得提到同源的伊斯兰教,他们提出是真祖安拉创造了宇宙。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图6)

几千年的时间过去了,现在人们的科技也越来越发达了。不过现代人依旧无法对真主安拉的形象进行真实的刻画。

例如我们不能说安拉是女神或男性,它更像是虚无缥缈的人间使者。当然,安拉仅仅只是创世神话中的一个代表,它折射的依旧是人们心中普遍存在的基本原理和对未知的茫然。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图7)

大爆炸论

人们无法用神话和幻想来解释真相宇宙的诞生。所以我们究竟能否用现代科技进行全面剖析,我们还得依靠更多的探索。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图8)

在现代宇宙学中,普遍认为宇宙诞生或许和当初的世界奇点爆炸有着密切的关联。

根据哈勃定律来看,宇宙可能是在137亿年前由一个高密炽热的奇点在大爆炸后,通过不断地膨胀这才形成的。

因此现代人无法说宇宙是没有边际的,因为它可能正处于一个膨胀的阶段。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图9)

人们也不知道未来它的膨胀节奏会不会有所改变,在膨胀到一定的极限后,它又会不会进行反缩?

这一切都留给了人们太多的幻想。1927年,来自比利时的天文学家勒梅特首次提出宇宙大爆炸假说。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图10)

但这种说法也仅仅局限于假说的阶层,目前我们没有完全的证据能够进行论证,宇宙就是奇点爆炸膨胀后所形成的。

那它为什么又获得了更多人的支持呢?原来在2014年3月,美国物理学家通过大量的实验证明,宇宙原始引力波存在有直接证据。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图11)

其实早在上个世纪20年代之前,爱因斯坦的广义相对论中就有提到宇宙在诞生之初就产生了一种时空波动。

这种能量可以随着宇宙的演化而逐渐地被削弱,当时的科学家们也认为,宇宙在诞生之初所产生的强大引力波,就如同爆炸后所带来的余晖一样。

它可以帮助宇宙在极短的时间内完成膨胀,并进入暴涨的状态。

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但是它也会随着时间的流逝而慢慢地减弱,不过说来也是非常奇怪,这种观点当时收获了众多物理学家的支持。

可人们依旧没有办法去掌握直接的证据证明这种引力波是存在的,直到2014年,美国哈佛史密森天体物理学中心等机构通过各类望远镜,将长期观测宇宙大爆炸的余晖微波背景辐射能量进行收集后,他们这才通过计算表明,宇宙原始引力波作用到微波背景光子时,会产生一种叫B模式的特殊偏振并干扰周边环境。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图13)

而人们也正是通过对这些信息的捕捉,这才进一步证明宇宙原初的引力波是真实存在的,这就从侧方面又一步证明,宇宙的原始形态或在此之前的状态,的确是和大爆炸有一定关联。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图14)

都是假说

宇宙大爆炸理论真的能够解释宇宙究竟是如何诞生的吗?答案竟是:不能!

2014年9月28日,来自美国的科学家们通过论证黑洞是不存在的,又从侧面想要将这一假设全面推翻。

报道指出,物理学家劳拉用数学方法论证了引力理论和量子学理论融合在一起后,得出的结论是黑洞并不存在。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图15)

劳拉和著名物理学家霍金同样都认为,当恒星在死亡坍塌后会释放出大量的辐射,那这个星球自身也会在这一过程中流失更多的质量。

最终星球在死亡的终点所剩下来的密度已经不足以形成黑洞。不过,这和宇宙大爆炸理论又有什么关系呢?

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图16)

因为按照爆炸论来看,世界的诞生起源于一个奇点,它从混沌中被孕育开来,也将途经繁华和盛世,但最后又将归于尘埃,最终又从奇点开始,这是一个循环往复的过程。

但当人们用现有理论去推翻科学论证的方法,不足以证明这个循环过程是真实成立的,那么宇宙大爆炸理论就只是一个幻想,它没有直接的证据能够证明它发生的概率很高。

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图17)

如此看来,宇宙留给人们的神秘感还是太多了。在这样的前提下我们又不得不好奇,人类为什么会存在于这个令人充满疑惑的世界?

宇宙的起源和演化过程 宇宙的起源和演化过程ppt(图18)

也许宇宙相对比另一种物质来讲,它可能也是过客。而人类对于宇宙来讲,或许也是过客。

不过各自站在的角度不同,能为世界留下来的美丽和历史也都不一样。但无论是渺小的人类还是浩瀚的宇宙,其实都可以用自己的方式来填补整个世界的壮观。

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