大爆炸理論是什么?

大爆炸理論是宇宙如何開始的主要解釋。簡而言之，它描述了我們所知的宇宙，它始于一個無限熱且密集的單點，在接下來的138億年里，它膨脹并伸展——首先以難以想象的速度，然后以更可測量的速度——到我們今天所知的仍在膨脹的宇宙。

現(xiàn)有技術(shù)還不允許天文學(xué)家從字面上追溯宇宙的誕生，我們對大爆炸的大部分理解來自數(shù)學(xué)公式和模型。然而，天文學(xué)家可以通過一種被稱為宇宙微波背景的現(xiàn)象看到膨脹的“回聲”。

雖然大多數(shù)天文學(xué)界接受這一理論，但除了大爆炸之外，還有一些理論家有其他解釋——比如永恒的膨脹或振蕩宇宙。

大約137億年前，整個宇宙中的一切都凝聚在一個無窮小的奇點中，這個奇點是一個密度和熱量無限的點。

突然，一場爆炸式的膨脹開始了，我們的宇宙以超過光速的速度向外膨脹。這是一個宇宙膨脹的時期，只持續(xù)了幾分之一秒——根據(jù)物理學(xué)家艾倫·古思1980年的理論，大約一秒鐘的10^-32，永遠(yuǎn)改變了我們對大爆炸的看法。

當(dāng)宇宙膨脹突然而神秘地結(jié)束時，對宇宙大爆炸更經(jīng)典的描述占據(jù)了上風(fēng)。物質(zhì)和輻射的洪流，被稱為“再加熱”，開始用我們今天知道的東西填充我們的宇宙:粒子、原子、會變成恒星和星系的東西等等。

如何模擬大爆炸?

因為我們無法直接看到它，科學(xué)家們一直試圖通過其他措施來弄清楚如何“看到”大爆炸。在一個例子中，宇宙學(xué)家通過在一臺巨大的超級計算機(jī)上模擬4000個版本的當(dāng)前宇宙，按下倒帶鍵來到達(dá)大爆炸后的第一個瞬間。

研究負(fù)責(zé)人、日本國家天文臺(NAOJ)的宇宙學(xué)家白崎正太郎(Masato Shirasaki)在給《生活科學(xué)》(Live Science)的一封電子郵件中寫道:“我們正在嘗試做一些事情，比如從最新的圖片中猜測我們宇宙的嬰兒照片。

根據(jù)目前對宇宙的了解，這項2021年研究的研究人員將他們對原始宇宙中引力如何相互作用的理解與他們數(shù)千個計算機(jī)模擬的宇宙進(jìn)行了比較。如果他們能夠預(yù)測他們的虛擬宇宙的開始條件，他們希望能夠準(zhǔn)確預(yù)測我們自己的宇宙在開始時可能是什么樣子。

其他研究人員選擇了不同的途徑來探究我們宇宙的起源。

在 2020 年的一項研究中，研究人員通過調(diào)查物質(zhì)和反物質(zhì)之間的分裂來做到這一點。在這項尚未經(jīng)過同行評審的研究中，他們提出宇宙中物質(zhì)和反物質(zhì)數(shù)量的不平衡與宇宙中大量的暗物質(zhì)有關(guān)，暗物質(zhì)是一種對引力產(chǎn)生影響但不相互作用的未知物質(zhì)用光。他們認(rèn)為，在緊接在大爆炸之后的關(guān)鍵時刻，宇宙可能被推動產(chǎn)生比其逆物質(zhì)更多的物質(zhì)，反物質(zhì)，然后可能導(dǎo)致暗物質(zhì)的形成。

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