宇宙中的物质,都是怎么来的?

关于宇宙的起源,是一个永恒的话题,每个时代都有不同的解释;在古代,关于宇宙的来源全靠想象,每个文明都有一套神话般的诠释。

现在我们拥有了科学这样一个强大工具,可以更加客观地解释宇宙的起源和演化,目前最佳解释是宇宙大爆炸理论,而且该理论已被众多天文观测所证实。

宇宙大爆炸理论认为,在大约138亿年前,宇宙还是一个半径无限小的、时空曲率无限大的宇宙奇点,然后因为某种原因突然发生暴涨。

(1)暴涨发生后的第一个普朗克时间(约10^-43秒),温度为普朗克温度(约10^32K),四种基本力中的引力开始分离,引力子开始形成;

(2)暴涨后的10^-35秒,强相互作用开始分离,夸克、轻子和玻色子开始形成;

(3)暴涨后的10^-12秒,电磁力和弱相互作用开始分离,质子、中子开始形成;

(4)暴涨后的0.01秒,光子、电子、中微子大量形成;

(5)暴涨后的10秒,温度降低到30亿度,氢原子核与氦原子核形成,并成为今后宇宙中的主要元素;

……

根据宇宙大爆炸理论的描述,宇宙中第一批恒星形成于1000万~1亿年之间,这类恒星的特点是拥有极低的金属丰度,由于宇宙早期的平均密度很高,所以第一代恒星一般质量较大,寿命很低。

在第一代恒星把氢元素燃烧得差不多时,就会以超新星爆炸的方式结束生命,并生成大量的重元素,残余的氢元素和氦元素扩散为星云,成为下一代恒星形成的温床。

宇宙大爆炸理论可以很好地解释宇宙的起源和演化,也非常符合天文学中的观测数据,比如科学家发现我们宇宙还处于加速膨胀过程中,预测宇宙的未来有三种情况:

(1)无限膨胀下去,宇宙陷入热寂时代;

(2)到达临界点后塌缩,再次返回宇宙大爆炸时的状态;

(3)无限膨胀,但是以很慢的速度无限接近某个临界点;

现代天文学认为,导致宇宙膨胀的原因是暗能量,所以未来宇宙的结局是什么,取决于宇宙质量和暗能量的制衡,目前人类还没有摸清暗能量的本质,所以这方面还是一个谜团。

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