如何证明大爆炸理论的正确性?主要的观测方法是什么?

1周前 (11-29 07:45)阅读2回复0
luntiyu
luntiyu
  • 管理员
  • 注册排名1
  • 经验值1001215
  • 级别管理员
  • 主题200243
  • 回复0
楼主
大爆炸理论是基于已知的宇宙起源和结构证据提出的。它的基本假设是宇宙在约138亿年前发生一次大规模的爆炸,形成了今天我们所看到的星系、恒星和行星等天体。为了验证这一理论,科学家们通过观察不同天体的位置、大小、形状以及亮度的变化来确定它们的存在,并与已知的宇宙模型进行比较,以期找到这个理论中隐藏的证据或错误。近年来,随着技术的发展和观测工具的进步,科学家们已经在多个方面发现了新的证据支持了大爆炸理论,并继续对它进行深入研究和探讨。

大爆炸理论是根据什么提出的?验证正确性的观测是什么?

宇宙的大爆炸,从比较公认的角度来说,大致有以下三个证据。

其一是星系的普遍红移现象,其数值平均为0.1;其二是存在着宇宙的微波背景辐射温度,该温度约为绝对温度2.7k;其三是宇宙中的元素丰度符合宇宙大爆炸的理论模型。

由于我们人类认识的有限性,对于同一个现象可以有多种不同的解释。比如瞎子摸象,就局部而言,象腿的确像柱子,象耳朵被猜测为扇子也并不为过。

只是,由于每个局部的猜想是相互矛盾或割裂的,所以我们才否定了瞎子们的结论,需要明眼人给出一个有机统一的解释,告诉我们刚才所摸到的,是一头具有生命力的大象🐘。

哈勃认为,星系之所以具有普遍的红移,是因为所有天体的相互远离,是光的运动红移。光速为了保持与作为物理背景的量子空间的速度不变性,当光子脱离了作为光源的天体时,会改变其运动速度,使光子的部分势能转化其动能。

然而,光的运动红移仅只是数种红移之一。而且,由于光子的质量很小,由速度的增大导致频率的减小,是非常有限的。因此,星系平均百分之十光速的远离,不足以产生平均0.1的红移。所以,星系的普遍红移并不能证明宇宙的膨胀。

实际上,在各种光的红移中,只有耗散红移是可以随着光的传播而积累,从而远大于其他的红移;只有耗散红移可以用来说明天体的普遍红移现象,说明宇宙中存在着由无数个量子构成的物理背景,该背景部分地消耗了光子的能量。

对于宇宙微波背景辐射温度的解释,也是如此。其既可以被想象为是宇宙的膨胀结果,使早年的高能量子失去了能量;也可以被认为宇宙原本就是如此,作为最小粒子的量子始终都只有这么一点能量,即宇宙始终是一成不变的。

至于宇宙中元素的丰度,即各种元素的存在比例,的确可以由现有的粒子理论推论出宇宙的大爆炸。但是,任何理论都仅只是相对于已有的现象关于自然界的同构系统。其迟早会因为发现新的现象而不再与自然界同构,为新的理论所取代。

所以,上述三个证据并不充分,没有使我们形成有机统一的认识,没有让我们看到“大象”的整体面貌,它们不足以证明我们的宇宙起源于极速的膨胀。

那么,宇宙是否始终都是以稳定的静止状态存在的呢?当然不是!因为,从哲学上来说,只要宇宙是一个具体的物体,其必然是运动和变化的。否则的话,就无法维持其耗散结构,就不可能成为一个有机的整体。

那么,是否存在着物理上的宇宙膨胀证据呢?我认为,物质的存在就是宇宙早年极速膨胀的最为有力的证据。

根据爱因斯坦的质能公式,能量与质量是可以相互转化的。然而,考虑到熵增原则,质能转换的方向,只能是由封闭的质量(物质)转化为离散的能量。

在现实世界中,也的确如此。恒星的发光,就是质量转化为能量的过程。此外,我们只看到原子的衰变以及通过核反应释放能量,却并没有观察到大规模的能量转化为物质的现象。

因此,由质量转化为能量,说明在很早以前,一定存在着能量产生质量的过程。只是环境的改变,使能量生成物质的条件不再具备,从而改变了质能互换的方向。

根据耗散理论,只有当局部远离平衡态时,才有可能使该局部形成熵减的耗散结构,使离散的能量聚集为封闭的物质。

对于宇宙而言,其若想使局部远离平衡的状态,只有以大爆炸的方式来实现。当宇宙的膨胀速度远大于其内部的传播速度时,宇宙的内部量子空间就会越来越不平衡,导致了局部的高能区域,从而形成了作为耗散结构的各种基本粒子。

这就好比是,只有搅动清水,才能使水产生大小不一的气泡。而当我们停止搅动清水时,各种已经形成的气泡会逐渐地消失,还原为离散的水分子,成为水的一部分。

所以,由于物质的存在,由于作为耗散结构的物质正在逐渐地消失,转化为能量;要求我们的宇宙,在早年并不是像现在这样相对的平静,其必然有一个极速膨胀的过程。

所以,物质的存在以及物质正在转化为能量,证明了宇宙早期的大爆炸。而宇宙的微波背景辐射温度,目前其之所以仅有2.7k,相当于摄氏零下270度的低温,是缘于宇宙的膨胀和对外的做功。

由此,使我们对宇宙获得了一个有机统一的认识。宇宙是由无数个不可再分的最小粒子构成的。

离散的基态量子构成物理背景,受到激发的量子为光子属于能量的范畴,而由高能量子组成的封闭体系就是各种基本粒子属于物质的范畴。

而能量与质量的相互转化,就是我们宇宙演化的最为基本的形式。所以,宇宙是变化的,其有一个由极速的膨胀到相对稳定的变化过程。

0
回帖

如何证明大爆炸理论的正确性?主要的观测方法是什么? 期待您的回复!

取消
载入表情清单……
载入颜色清单……
插入网络图片

取消确定

图片上传中
编辑器信息
提示信息