宇宙有边界吗?

【宇宙有边界吗?】宇宙到底有多大?是否有一个标尺能够准确地衡量出宇宙的界限?宇宙有界限吗?人们无法对这些问题做出准确的回答,只好凭借自己对世界的粗浅认识对宇宙进行种种猜想和推测 。
自古以来人们一直致力于探索宇宙的奥秘,那么宇宙究竟是开放的还是闭合的?它的空间有无边界?时间又是否有始终呢?科学家的一些发现会帮助我们更好地解答这些问题 。
人们都知道宇宙是无限大的 。仅仅一个银河系就有一千亿颗恒星,此外还有无数的行星 。如果以光的速度从银河系的一端跑到另一端甚至还要跑15万光年的时间 。而在宇宙中像银河系这样的星系不计其数,其辽阔程度不言而喻,因此认为宇宙没有边界 。但是有的人也认为,宇宙是不可能没有边界的 。
人们认为无界限的东西是不可能存在的,只是人们用现有的手段和知识无法探测到而已 。人们对于宇宙的认识深受这两种截然不同的观点的困扰,而关于宇宙是否真的有界限,一直是一个迷 。
1912年,美国的V 。M 。斯莱弗在亚利桑那州的洛厄尔天文台发现,许多星系发射的光已变红,有多普勒位移 。
1925年,哈勃在和他的助手米尔顿?赫马森在观测宇宙时发现不仅是某些星系会发生“红移”现象,而且本星系以外的一切星系都具有这种特性 。他们还发现,越朝远处看,星系的光谱线越向光谱的红色一端移动 。因此,他们得出这样的结论:离银河系越远的星系,它飞离的速度越快 。
在这之后第四年,哈勃提出:整个可见的宇宙(几亿个星系)是不稳定的,四面八方一律处在膨胀的状态下 。
基于“宇宙是膨胀的”这个由观测事实得到的论点,人们建立了宇宙的三种不同模型 。
第一种是稳定态模型,认为宇宙膨胀的速率是一直不变的,新的物质不断产生,总是有同量的物质存在于某一空间 。
第二种是大爆炸模型,认为宇宙起源于一次大爆炸,以后各星系会无限膨胀,在爆炸的头半个小时内宇宙的全部元素供应都会产生齐备,新的物质不会再产生 。
第三种是脉动模型,认为宇宙的所有物质都从一团原先压紧的物质飞离,速度逐渐缓慢下来,最终保持静止不动,而后在各部的引力作用下,开始互拉发生收缩,物质凝聚到最后再度发生爆炸 。
物质在这些过程中既没有增加,也没有减少,只是重新排列、位置互换 。
三种宇宙模型共存,人们为此争论多年,大爆炸模型在20世纪50年代后期逐渐占据上风 。而到1965年,大爆炸模型得到更多有力观测证据的支持,从此,大爆炸模型被广泛地接受了 。
大爆炸模型认为,最初的宇宙是若干大充满的超高温、高密度的“一点” 。
这“一点”约180亿年前突然发生爆炸,仅用10?36秒钟,伴随着真空相转移的过冷却现象,“一点”做了瞬间几十个数量级的膨胀,成为一厘米规模的宇宙 。宇宙在这之后继续膨胀,温度从几十亿摄氏度开始下降,大约在5500万摄氏度时,中子、质子随着降温过程的能量而产生,它们又合为原子核,这些过程仅花费三分钟 。
约30万年后当宇宙的温度下降到3000T时,原子核捕捉到自由电子形成原子 。那些原子在随后的大约3000万年中继续外冲,宇宙也继续冷却,到宇宙温度降至绝对零度之上167T时,原子开始化合形成稀薄气体 。此后因密度波动、引力作用、部分收缩,向新的天体进化 。
又经过100多亿年,多种多样的物质形态显示出来,今天的宇宙最终形成 。
当然,大爆炸理论认为宇宙直到今天仍在继续膨胀 。大爆炸理论虽然向人们解释了宇宙是如何诞生的,但并未对宇宙将怎样死亡或是否会死亡作出明确的说明 。人类现在还没有对这个问题得到确切的答案 。


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