太空密码 写给孩子的天体物理学

宇宙的膨胀*初有一个出发点，这个出发点就是宇宙奇点。 大部分人认为，奇点爆炸的前一刻不存在时间和空间，我们可以认为，这个奇点在爆炸之前，根本是不存在的。依照这种理论，奇点爆炸后的宇宙就是一个凭空产生的产物。假如这个奇点存在，我们目前的宇宙中，还有其他像奇点的东西吗？答案是肯定有的，那么我们的宇宙就还会产生其他的大爆炸，第二次、第三次，甚至很多次。 这些大爆炸是否可以被人类观测到呢？虽然我们能观察到远方的星系红移现象，但也不能完全肯定宇宙在膨胀。美国的哈勃空间望远镜也不是固定不动的，它会来回调节自己的方向，而且它自身的运动也会导致红移现象，这仅限于对我们可以看到的物质的观测。在宇宙中还充斥着暗物质和暗能量，这些通过我们平常的观测手段是看不到的。 美国著名的物理学家、宇宙学家阿兰·古斯在 1980 年提出了 宇宙暴胀理论，也就是说在非常短的时间内宇宙出现急速膨胀。这好比一个原子核（原子核非常小，我们肉眼看不到）突然在极短的时间内膨胀到像太阳、地球这么大，大约膨胀了 1026 倍，也就是约 100 亿亿亿倍。宇宙经过爆炸暴胀后，逐渐形成了今天的宇宙。 为什么要用微波炉解释宇宙大爆炸呢？ 20 世纪 60 年代，有两个物理学家在美国新泽西州摆弄一个天线，他们无论把这个天线放在什么地方，收到的嗡嗡声总是不消失，这就是来自宇宙深处的、无所不在的微波背景辐射。宇宙中的微波是从哪里来的？ 在地球上，始终可以接收到来自宇宙深处的微波背景辐射。目前，科学界的一个理论可以回答这个问题，这个理论就是宇宙大爆炸。1927年，比利时天文学家、宇宙学家勒梅特提出大爆炸的假说，科学家根据广义相对论计算出宇宙大爆炸的时间起点大约是 137 亿年前。整个宇宙诞生的时候，温度和密度非常高，随着不断地膨胀，宇宙才慢慢稀释，慢慢冷却。这个就像是我们吹气球一样，如果这个气球不断地膨胀，而我们不往里面继续吹气，里面的空气会越来越稀薄。 大爆炸的时间到底有多久？大爆炸到底有没有时间起始点？ 大爆炸开始时，整个宇宙就是一个“小胖墩”，大小跟一个篮球差不多，那么，如果把所有现在的物质压缩到篮球大小时，可以想象这个宇宙的密度有多高。现在科学界认为宇宙有一个奇点是一个科学事实，这是从爱因斯坦理论，也就是广义相对论，推导出来的。 阿兰·古斯的宇宙暴胀理论认为宇宙在极短的时间内以指数倍膨胀，这个宇宙里面充满了炽热的气体，温度非常高，随着宇宙的膨胀，温度会慢慢地降低。原因很简单，就是因为宇宙在变大后，它的气体的密度会变小。……