透過天文學觀測,至少有兩種天文現象可以印證宇宙大爆炸學說

大爆炸理論認為我們生活在一個不斷膨脹的宇宙中,這個宇宙大約有140億年的歷史,在宇宙誕生的最初時刻,宇宙中的所有物質都從一個被稱為奇點的無限密度點爆發出來。這種物質(亞原子粒子)是在宇宙形成的最初幾微秒內形成的,當它向外膨脹時,需要數十萬年的時間才能聚合。

透過天文學觀測,至少有兩種天文現象可以印證宇宙大爆炸學說

這些亞原子粒子形成了質子,這些質子由於引力而結合在一起形成簡單的元素,最終形成了恆星、星系、小行星、星雲、衛星、樹木、河流以及宇宙中的所有其他物質。

1964年,威爾遜和彭齊亞斯兩位射電天文學家意外發現了一種各向同性的輻射訊號。皮布林斯等人很快意識到,這個訊號就是他們此前所預言的宇宙微波背景輻射。發現宇宙微波背景輻射的兩位天文學家在1978年獲得了諾貝爾物理學獎,而皮布林斯也終於在2019年獲得了諾貝爾物理學獎。

透過天文學觀測,至少有兩種天文現象可以印證宇宙大爆炸學說

透過天文學觀測來看,至少有兩種天文現象可以印證宇宙大爆炸學說,分別是天體的紅移和宇宙微波背景輻射。

由於如今的宇宙仍然處於膨脹過程中,因此距離越遠的天體,遠離的速度越快,而這樣的情況體現在光譜上將會出現紅移現象,實際觀測也發現宇宙中距離越遠的天體,其紅移現象越嚴重,這也能反證我們的宇宙,至今仍然處於大爆炸之後的加速膨脹中。

透過天文學觀測,至少有兩種天文現象可以印證宇宙大爆炸學說

如果宇宙起源於熾熱緻密的奇點,那麼,發生過大爆炸的早期宇宙必然非常熱。倘若早期宇宙處於高溫的狀態,即便經過上百億年的空間膨脹和冷卻,這些熱量不會消失。皮布林斯等人預測,現在的宇宙中還殘留著高於絕對零度幾度的背景輻射,可以在微波波段探測到。

觀測表明,宇宙微波背景輻射十分均勻,無論朝著哪個方向觀測,都會接收到相同的背景輻射,溫度大約為2。725開氏度,它們是來自於宇宙年齡為38萬年時的宇宙第一縷曙光。背景輻射中存在大約百萬分之五的溫度漲落,這種極其輕微的不均勻性最終引發了星系、星系團等大尺度結構的形成。各向同性的宇宙微波背景輻射表明,早期宇宙處於高溫高密度的狀態,這是宇宙大爆炸的另一大獨立證據。

透過天文學觀測,至少有兩種天文現象可以印證宇宙大爆炸學說

宇宙中普遍存在的引力會讓星系互相靠近,而星系大都在退行的事實表明,空間結構在膨脹,導致宇宙中的星系不會被引力吸引到一起,而是會被互相拉開。既然現在的宇宙在膨脹,這意味著曾經的宇宙更小更密。如果追溯到時間開端,宇宙中的所有東西,就連空間本身,都會集中在一個無窮小的奇點之中。

宇宙大爆炸後,大爆炸的部分能量轉化為質量,主要是氫和氦元素,然後輕元素在恆星內部聚變為重元素,這是一個不可逆的過程,於是根據宇宙中不同元素的丰度,可以研究宇宙的演化過程,而元素丰度與宇宙大爆炸理論的預言吻合。

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