大爆炸宇宙模型(宇宙大爆炸的真实性有多大)
为什么宇宙非要是由“大爆炸”而产生?难道就不能是通过其他方式而产生吗?至于“大爆炸”的真实性又有多大呢?
关于这个话题,想必许多喜欢科学的朋友都曾思考过,由“宇宙大爆炸”而产生宇宙是近代科学家一直秉承的观念。自1929年物理科学家哈伯开启宇宙模型的论战,到1963年,宇宙学大概只有2.5件事情是被确定的:夜空是黑的,星系之间互相远离,以及宇宙的成分“可能”会随着时间而有所变化……当然,这其中也包括宇宙大爆炸。已故著名物理学家霍金先生就是宇宙大爆炸的铁杆支持者之一,但这个概念并不是他提出的。
最早提出大爆炸概念的,是比利时宇宙学家勒梅特,他于1927年提出宇宙膨胀模型,他将宇宙半径设为时间函数,空间中任一点的时间,均以相同的速率流动,在1931年发表的论文中,他进一步提出了“太古原子”这一观点。他认为宇宙是经由一个质量极大的太古原子爆炸而成的产物。不过,他提出的这一观点在当时被认为不属于科学领域,而更接近于神学,几乎所有的科学家都不愿意认真看待。
在1948年提出“稳态宇宙理论”的霍伊尔博士,就极度反感“大爆炸理论”。他无法接受膨胀宇宙里的自然定律,会随着时间而产生变化的概念。不过稳态宇宙理论并不是说宇宙是静态的,而是认为宇宙在膨胀的同时,也不断在生成新的物质,因此宇宙的密度在动态中,仍然可以大致保持恒定。霍伊尔博士的观点得到科学界的认同,直到60年代后,更高科技的天文探测系统被研发出来,愈来愈多的观测表明宇宙仍然在变动当中,稳态宇宙理论开始站不住脚。很快“宇宙大爆炸”理论又重新被拿到桌面上,成为香饽饽。
真正为大爆炸理论建立起模型的,是俄裔美国科学家伽莫夫教授。他认为“碳氮氧循环”虽然可以解释恒星把氢转成氦的过程,然而碳氮氧这些比较重的元素,却不知来自何处,因此他以勒梅特的太古原子概念为基础,认为比较重的元素,是由中子构成的太古原子,在爆炸时释放出的质子与电子,在超致密的环境下融合形成的。虽然我们如今知道碳氮氧这些重元素并非大爆炸的产物,然而伽莫夫这个错误的假设,却导出了正确的结果:宇宙初始处于极为高温的状态,随着宇宙膨胀,温度逐渐下降,形成了现在的星系等天体。
伽莫夫等人在提出热大爆炸宇宙学模型时,也根据计算结果,预言了宇宙微波背景辐射的存在。在1965年,美国电波天文学家彭齐亚斯透过观测证实了宇宙微波背景辐射的存在,他也因此荣获1975年的诺贝尔物理学奖。