大爆炸宇宙学

大爆炸宇宙学是现代宇宙学中最有影响力的理论之一。与其他宇宙学模型相比，它可以解释更多的观测事实。它的主要观点是我们的宇宙有一个从热到冷的进化历史。在此期间，宇宙系统不是静止的，而是在不断膨胀，使得物质的密度从稠密进化到稀疏。这个从冷到热，从密集到稀薄的过程就像一场大规模的爆炸。根据大爆炸宇宙学，大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期，温度极高，超过100亿度。物质的密度也相当高，整个宇宙系统已经达到平衡。宇宙中只有一些基本的物质粒子形式，如中子、质子、电子、光子和中微子。然而，随着整个系统不断膨胀，温度迅速下降。当温度下降到大约10亿度时，中子开始失去*存在的条件。它们要么衰变，要么与质子结合形成氘和氦等元素。化学元素就是从这个时期形成的。当温度进一步下降到100万度后，化学元素的早期形成过程就结束了。宇宙中的物质主要是质子、电子、光子和一些较轻的原子核。当温度下降到几千度，辐射减少，宇宙主要是气态物质，气体逐渐凝结成气体云，进一步形成各种恒星系统，成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型可以统一解释以下观测事实:1 .大爆炸理论认为所有的恒星都是在温度下降后产生的，所以任何天体的年龄都应该比从温度到今天的周期短，也就是说，小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。2.观测到星系外天体谱线的系统红移，红移通常与距离成正比。如果用多普勒效应来解释它，红移是宇宙膨胀的反映。3.各种天体上的氦丰度相当大，大多为30%。恒星核反应机制不足以解释为什么有这么多氦。根据大爆炸理论，早期温度很高，氦的生产效率也很高，这可以解释这个事实。4.根据宇宙的膨胀率和氦的丰度，可以具体计算出宇宙每个历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫预言，今天的宇宙已经非常冷，只有几度的绝对温度。1965年，在大约3 K的温度下探测到一个具有热辐射谱的微波背景辐射。这一结果在定性和定量上与大爆炸理论的预测是一致的。然而，就星系的起源和各向同性分布而言，大爆炸宇宙学仍有一些未解决的难题。