第18章 宇宙的起源和命运(1)[第1页/共5页]
(3)为何宇宙以这么靠近于辨别坍缩和永久收缩模型的临界收缩率开端,如许即便在100亿年今后的现在,它仍然几近以临界的速率收缩?如果在大爆炸后的1秒钟那一时候其收缩率哪怕小十亿亿分之一,那么在它达到明天这么大的标准之前宇宙早已坍缩。
科学仿佛揭露了一族定律,在不肯定性道理设下的极限内,如果我们晓得宇宙在任一时候的状况,这些定律就会奉告我们,它如何随时候生长。这些定律或许本来是由上帝公布的,但是看来从那今后他就让宇宙本身遵循这些定律去演变,而现在不对它干与。但是,他是如何挑选宇宙的初始状况和布局的呢?甚么是在时候肇端处的“鸿沟前提”?
这有点像问很多门生一个测验题。如果统统人都给出完整不异的答复,你就会相称必定,他们相互之间交换过。在上述的模型中,从大爆炸开端光还没有来得及从一个悠远的地区达到另一个地区,即便这两个地区在宇宙的初期靠得很近。遵拍照对论,如果连光都不能从一个地区达到另一个地区,则没有任何其他的信息能做到。以是,除非因为某种不能解释的启事,导致初期宇宙中分歧的地区刚好从一样的温度开端,不然没有一种体例能使它们达到相互一样的温度。
的一种情势,具有充足的引力吸引去遏止宇宙的收缩,并使之重新坍缩。
就在大爆炸时,宇宙体积被以为是零,所以是无穷热。但是,辐射的温度跟着宇宙的收缩而降落。大爆炸后的1秒钟,温度降落到约为100亿度,这约莫是太阳中间温度的1000倍,亦即氢弹爆炸达到的温度。现在宇宙首要包含光子、电子和中微子(极轻的粒子,它只受弱力和引力的感化)和它们的反粒子,另有一些质子和中子。跟着宇宙的持续收缩,温度持续降落,电子/反电子对在碰撞中的产生率就落到它们的泯没率之下。如许,大多数电子和反电子相互泯没掉了,产生出更多的光子,只剩下很少的电子。但是,中微子和反中微子并没有相互泯没掉,因为这些粒子和它们本身以及其他粒子的感化非常微小。
所谓的浑沌鸿沟前提便是如许一种能够性。这些前提含蓄地假定,要么宇宙是空间无穷的,要么存在无穷多宇宙。在浑沌鸿沟前提下,在方才大爆炸以后,寻求任何空间地区在肆意给定的布局的概率,在某种意义上,和它在任何其他布局的概率是一样的:宇宙初始态的挑选纯粹是随机的。这意味着,初期宇宙能够是非常浑沌和无序的。
来了解被遍及接管的宇宙汗青。这是假定从早到大爆炸时候起宇宙便可用弗里德曼模型来描述。在此模型中,人们发明当宇宙收缩时,此中的任何物体或辐射都变得更凉(当宇宙的标准大到2倍,它的温度就降落到一半。)因为温度便是粒子的均匀能量――或速率的测度,宇宙的变凉对于此中的物质就会有较大的效应。在非常高的温度下,粒子能够活动得如此之快,能够逃脱任何由核力或电磁力将它们吸引在一起的感化。但是能够预感到,跟着它们冷却下来,粒子相互吸引并且开端结块。更有甚者,连存在于宇宙中的粒子种类也依靠于温度。在充足高的温度下,粒子的能量是如此之高,只要它们碰撞就会产生很多分歧的粒子/反粒子对一一并且,固然此中一些粒子打到反粒子上去时会泯没,但是它们产生得比泯没得更快。但是,在更低的温度下,碰撞粒子具有较小的能量,粒子/反粒子对产生得不快――而泯没则变得比产生更快。