@ 2016.05.16 , 15:09
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关于大爆炸理论的3个问题

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大约138亿年前的某处,宇宙在大爆炸中诞生。不到一秒,原本合一的四个基本力——电磁力,引力,弱核力和强核力分离了。突然,宇宙开始以指数级扩展,宇宙开始膨胀。稍后但在最初范围内,强子形成,中微子停止与与其他粒子相互作用。在接下来的十秒,轻粒子占据统治地位。它们短期规则让步于统治了接近38万年的光子,后来由最新形成的氢原子和氦原子接管统治,但是直到约5.59亿年后,星星通过融合这些微粒才开始发光。

大爆炸是我们所能解释宇宙的产生和存在最好的理论。正如天体物理学家Ethan Siegel在最新书籍Beyond the Galaxy中写到:

时至今日,没有其他模型既可以与广义相对论一致,又可以解释宇宙的哈勃膨胀,轻元素的丰富以及宇宙电磁微波背景的存在和性质,而大爆炸恰恰是唯一可以做到的。

但是尽管有可行和大量的科学证据的支持,宇宙学的理论定义并不完美。存在着三个主要问题。

首先是视界问题。如果我们远观太空,有数以亿计的光线,光子有同样温度-大约2.725开式度。但如果从另一个方向看,我们看到的是一样的。多么巧合!事实上,当天文学家从所有方向看,无论多么远,他们发现所有区域都有同样的温度。这令人极其费解,Siegel说:”这些区域因为距离分开,而这个距离要远超过任何信号,甚至是光线在宇宙产生时所能穿越达到的路程。”大爆炸对于这一奇事没有任何解释。

而大爆炸没有解释的另一个怪事就是扁平问题。几乎所有的由天文学家收集的证据表明宇宙是平的。就像是桌上的一张纸,时空都展现出没有任何弯曲。在大爆炸的背景下,这个看上去极不可能。

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最后就是单极子问题。由大爆炸所产生的巨大能量产生了一个带磁性的颗粒,它打破了模型。所有磁铁有两个极,北极和南极。就算是磁铁突然折断,两个极依然存在。但是这个颗粒实际上是只有一个极的磁铁:带磁性的单极子!

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在2014年,研究者在实验室里创造出一种合成磁铁单极子,但是物理学家在自然中至今发现了其中一个粒子。 斯坦福的一个研究者Blas Cabrera,也是低温暗物质研究实验的当前领导者,他发现了追溯1982年的一个候选单极子,但是没有其他实验应证他的结论。

所以我们该如何处理这三个难题呢?仅仅忽略它们吗?

”我们不禁想把这上面三个问题根本不当作是问题,而仅仅看作是宇宙起源的条件……“Siegel写到。“清理真相并不被打扰,大爆炸足以应对。“

”但是那将是一个糟糕的非科学性的态度……只要我们一相信有些事情是科学无法回答的问题,它将是一个自我实现的预言。“

科学家们不会因为问题很困难就避开它们,恰恰相反,科学家们会精确地处理这些问题。坏名声是发现者,而对于这个世界,则有更重要的东西——知识。

本文译自 Newton Blog,由译者 Solo 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

#本文由原作者Ross Pomeroy授权煎蛋网编译发表。


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4.7
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TOTAL COMMENTS: 48+1

  1. 3141865

    为什么投影上画了个带套儿的皮纳斯

    [29] XX [5] 回复 [0]
  2. 3141867

    能看懂的词没有几个~

  3. 毛脸和尚
    @1 year ago
    3141868

    138亿年吧。。。

  4. iloveinet
    @1 year ago
    3141871

    13.8亿?138亿吧。

  5. 3141874

    能用中文解释一遍吗?

  6. 猫头鸦
    @1 year ago
    3141876

    不看文字只看图的话,会以为是在卖彩虹款保险套

    [11] XX [1] 回复 [0]
  7. 牡丹
    @1 year ago
    3141884

    有时我觉得有限的语言难以描述无限的可能

  8. 十六夜
    @1 year ago
    3141885

    我不想假装我看得懂

  9. 3141896

    前两个问题记得的都是暴涨模型要解释的。
    第三个……“但是物理学家在自然中至今发现了其中一个粒子。”这到底是什么意思?

    [10] XX [0] 回复 [0]
  10. 阿道克提督
    @1 year ago
    3141897

    我只能说不明觉厉

  11. 杨千嬅
    @1 year ago
    3141915

    想要证明大爆炸理论很困难,想要推翻大爆炸理论更是会翻天覆地。 地球上的新鲜事不够了

  12. 阿猫
    @1 year ago
    3141918

    @aaa: ……呃,这个横躺的钟型图很有名啊,基本上说到大爆炸理论都会带上这个图

  13. 3141925

    这是个摆谱的好领域

  14. 哈佛教授
    @1 year ago
    3141927

    最后一个单极子没看明白,或者说根本就没有说明,为啥大便渣能产生单极子,2者有什么关系根本就什么都没说。

  15. 3141928

    @abc: 终于知道智子的存在了。

  16. 名字太长
    @1 year ago
    3141951

    今年刚刚探测到引力波,科普一下引力波呗

  17. 看天青
    @1 year ago
    3141953

    一声巨响??下次这种科学方面的文章 小编能方便贴上原文地址吗

  18. 我是煞笔
    @1 year ago
    3141958

    学这个装逼知识的其实挺悲哀,因为无论他们支持那种理论,无论在人前喷的有多天花乱坠,然而他们自己其实也并不相信,而且永远无法证明。

    [2] XX [24] 回复 [0]
  19. 3141961

    @我是煞笔: 本来想说些什么的,但你的id让我无话可说

    [31] XX [0] 回复 [0]
  20. 无崖嘴
    @1 year ago
    3141968

    好了好了,你们不要吵了,
    承认上帝创世吧,虚拟的数据们。

  21. 3142019

    宇宙是平的,煎蛋是弯的

  22. 3142025

    @无崖嘴: 我一直好奇的是,上帝创世,那在什么东西都不存在的时候谁创造的上帝?

    [12] XX [0] 回复 [0]
  23. 3142034

    @dxd20: 1.飞天面条神教的中心教义认为,一个不可见,且不可感知的“飞行着的意大利面条怪物”在“一次严重的酗酒后”,创造了整个宇宙。
    2.飞天面条神教的天堂中有一座喷发啤酒的火山和一座脱衣舞场。地狱类似天堂,不同处在于火山喷出的是马尿而非啤酒,更糟的是,脱衣舞娘都身患性病。
    3.据推测,正是酒精中毒导致飞行面条神创造的地球充满种种瑕疵。所有支持进化论的证据都是面条神布置的。他通过让事物显得更古老,测试教徒的虔诚。当科学家采用放射测年法等科学方法,以试图确定事物年龄时,飞天面条神会通过“他面条般神圣的附肢来改变测量结果”,以使结果显得更古老。
    4.创世时,飞天面条神首先创造了山、树木以及一个“小矮人”;

    “飞天面条神”的一种形象
    5.全球变暖、地震、飓风以及其他自然灾害,都是19世纪以后,全球海盗数量的减少直接造成的;
    6.每个星期五为圣日,也是休息日,教徒可以此为依据向雇主要求在该日休息。
    7.信徒应遵守莫西八诫,也就是避免去做八件“飞天面条神真心希望你不要去做”的事情。
    ramn

    [13] XX [1] 回复 [0]
  24. 3142045

    首先来解释一下视界问题,这个问题真正含义是太空中的微波背景幅射从任何角度看都是一致的,什么是微诐背景幅射??它是宇宙大爆炸产生的余辉,或者说是宇宙间弥散着它初生的温度。
    初生的宇宙由于很小,在暴胀时期仅10-26m,(别他妈问我这个有多小,我是比划不来),因此假设有任何微小不平衡都将迅速被矫正过来。从1幺秒的千亿分之一(10-35秒)由质子的十亿分之一膨胀到玻璃球大小,(别问我这暴胀速度有多快,我一普通人类说不清宇宙怪物到底有多疯狂,总之你可以算一下到10-32秒已经10m大小,这是什么速度),
    此后的夸克期,强核力弱核力电磁力引力分离,强子时期轻子时期核合成时期都在1秒内完成,宇宙迅速衰弱,过了黑暗时期,光子终于不受物质粒子的拖累,开始在宇宙间穿行,这就是微波背景幅射,此时,大约是宇宙诞生后3O万年,今天仍然弥漫于天空各个方向,随着时间推移和空间的膨胀,冷却到今天这个地步

  25. 3142098

    一只盲目的甲虫,在煎蛋上爬行,它意识不到它走过的路是弯曲的. by爱因斯坦

  26. 3142111

    再接着说这个问题到底指什么。
    它是说宇宙今日看来各向同一,不管从哪个方向来看温度都是一致的,起初人们认为这恰好说明宇宙在初生时足够小到信息不能存在,是完美的没有任何偏差,以致于长达138亿年的膨胀仍然看起来如此均匀。
    理论物理学家分析了暴胀模型后都认为不定然如此,宇宙仍然有微小不平衡,只是10-60次方分之一而已,极其微小的不平衡缺陷使得今天的宇宙微波背景幅射被放大了138亿年之后产生了百分之几k温度偏差,这就是漪涟。
    时隔多年,随着技术发展,天文观测者终于发现了漪涟,再次验证了这一模型。
    然而理论物理学家仍然不满足,认为虽然各个方向虽一致又有那么些偏差,但从宇宙是一个非常小的(有称为奇点的,有认为普朗克长度的)致密的温度至少10-27k,由此暴胀,那么天空对应的两点的微波幅射应该完全一致,观测者们发现,理论物理又说对了,任何天空对应的两点(比如天球的南极与北极)都是完全一致的,这说明在过去,两点必然紧密在一起,宇宙必定是由致密的点才得以产生,而只有如此小才能使得宇宙今天这样平坦(稍大点有了信息交换就有了时间和偏差,决不会是今天的宇宙),宇宙必定有这么高温度(由能量创造物质,才能产生正反粒子对,我们宇宙今天的所有物质是由于粒子不对称的十亿分之一的剩渣,)。宇宙必定有远快于光速的暴胀,因为其强大引力将会使宇宙迅速闭合。
    因此理论物理学家不是巜生活大爆炸》那么简单的脑洞大开,更像是”要有光“于是便有光的上帝指挥观测硏究人员得到祂想要的结果,只是这个结果逻辑无误,证据有力!

  27. 3142118

    @goph: 这个智子我知道,我电脑a盘里还留有她的小电影。

  28. 3142159

    关于这个扁平问题,实际上图片展示出了宇宙的三种可能状态,第一个球形图指的是闭合的,Ω>1,两平行光线在远处会交汇,宇宙面临坍缩(宇宙缩小,如果谁能撑到那时还活着也得遭受高温、冲撞、挤压而死),当然图形不是很准确,因为从纬度来看描述却是平行。
    第二个马鞍形图指的是开放宇宙,无节制地膨胀,这正是今天所证实的宇宙,有加速膨胀的趋势。这图怎么理解?假如你在马鞍中央,向随便一个方向发出两束平行光,那么你会发现两束光的距离越来越远,这就是说光不是直线传播,而是被空间膨胀而一了远离,不然的话你认为”宇宙是膨胀”怎么用平面图表示?膨胀的速度呈现用什么方式描述?遗憾的是人类研究时间太短,技术也未达到。
    第三个是平坦宇宙,就是说扁平宇宙。在星系这个范围内观察,宇宙是平坦的,或者说没有宇宙坍缩或膨胀的迹象,光沿直线传播,不是绕着弯找上地球让大伙观赏。
    起初大家都认为宇宙平坦,各向同一,均匀地绝对完美,可惜世事无绝对,除了无绝对本身这个命题。过去它是更平坦的,现在是加速膨胀,因此,最粗劣的宇宙膨胀描述是:宇宙创生的极短时间是疯狂膨胀,之后是相对缓慢的膨胀,就算缓慢也比引力发生作用来得快,因为引力速度=光速。后来不知怎么的又加速膨胀,越来越快,只好归咎于暗能量这个看不见摸不着的狡猾因素。

  29. 3142171

    就没人想想大爆炸之前这片空间是什么,和能容纳这么大堆东西的空间是哪里来的,如果真有边缘,那么边缘外面是啥么

  30. 3142175

    单极子我不知道,不讨论。
    可以给楼上解答一些问题,第一图背后投影又像安全套又像放倒钟的图,是宇宙创生之初,最后有星系,说明是至5.6亿年之间。
    引力波是引力在大质量天体或星系中由于剧烈的活动导致的引力高涨低落的状态,像在水面投下石子产生的漪涟,只是它是球形向空间扩散的,我相信如果天体本身只要有微小的不均匀,它产生的引力波也不可能完美球形。
    有引力波,应该能证明引力子存在,同样这个东西太它妈难找,地球上所有引力叠加,还得等到瓜熟蒂落才能大于苹果柄上的分子力让苹果掉下来。从宇宙最猛烈的现象去研究弱于强力10-40次方的基本粒子可见一斑。引力牛逼在于可以叠加(人多力量大)作用程无限长,所有恒星明亮其实都是对抗引力坍缩而燃烧。
    有可能佐证引力子存在质量,只是太过于渺小。
    是否可以利用引力波作空间加速突破光速限制,是否可以利用天体引力获得能量……

  31. 死侍
    @1 year ago
    3142178

    构成我们身体的物质和宇宙同岁!

  32. 死侍
    @1 year ago
    3142180

    @aa: 早点睡吧!明天还要去搬砖了!

  33. 3142184

    @aa: 爆炸就不是我们常识中的爆炸,就是由一个点其内部空间猛烈膨胀。
    宇宙边缘这个问题,由于我们人类不可能超越光速无限寿命,没机会到达这个边缘,况且宇宙也不可能有其物质边界。
    假设你有能力到达这个边界,我认为你会什么也看不到,或者将回到宇宙的夸克一反夸克对海洋中,或者沿直线走你回到你的背后

  34. holishit
    @1 year ago
    3142192

    宇宙真的在膨胀吗?有没有可能是我们在后退?

  35. 3142232

    @holishit: 不是观察某一视平面内的宇宙,而是各个角度四面八方的星系皆远离我们,如果说我们在向某一方向运动,那就是向仙女座星系运动,此外还有在本星系群,本超星系群的运动,再与向巨引源的运动,综合得到的。你认为的后退,就应该是某观察点仪器探测范围内的星系远离我们,而反过来看所有星系排除复杂的各引力因素影响向我们靠近。事实是哪个方向排除复杂因素,都在速度越来越快地远离我们

  36. 没有人
    @1 year ago
    3142236

    我更喜欢全息理论。没什么理由

  37. skyline
    @1 year ago
    3142246

    @C+(: 非常感谢,解释得很明白,比看文章要透彻。

  38. 酸涩每一天
    @1 year ago
    3142261

    不错!!!!!!!!!

  39. 3142262

    煎蛋星的质量越高,引力越大,周围的空间越弯曲,在此星球引力控制的煎蛋人被掰弯的程度越严重

  40. 3142340

    @skyline: 人类都有求知的欲望,我们从哪里来,存在的意义是什么,宇宙是什么样子的……水平不高,希望你能对宇宙有更好理解~

  41. 3142384

    大爆炸理论让我不明白的是,按照常理,大爆炸之初应该是爆发速度最快的,然后会慢慢地慢下来直至收缩,但是现在的观测结果却是星系之间离开的速度是越来越快的!科学家们用“暗物质”来解释这个现象,但是却无法观测到暗物质的存在,这与以前用“以太”来解释光的传播有什么区别?所以我认为“暗物质”是不存在的,大爆炸的理论存在缺陷,或者说,宇宙不是由大爆炸产生的。

  42. abc@163.com
    @1 year ago
    3142409

    @C (: 倾向于第一个球形膨胀,宇宙只存在球表面上,很均匀

  43. 达达
    @1 year ago
    3142582

    我们不是生活在虚拟世界吗

  44. 3142595

    @aa: 我小时候就思考过以上问题

  45. 自行车
    @1 year ago
    3142616

    这个渐变TT设计的不错。

  46. 意识形态
    @1 year ago
    3142750

    空气都没有哪来的一声巨响?

  47. 勿使惹尘埃
    @1 year ago
    3142782

    我都高中那会儿,强核力和弱核力还分别叫做“粒子间强相互作用”和“粒子间弱相互作用”。

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