宇宙的起源演化论

时间：2022-10-08 12:15:27 资料我要投稿

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宇宙的起源演化论

　　宇宙（Universe）在物理意义上被定义为所有的空间和时间（统称为时空）及其内涵，包括各种形式的所有能量，比如电磁辐射、普通物质、暗物质、暗能量等，其中普通物质包括行星、卫星、恒星、星系、星系团和星系间物质等。宇宙还包括影响物质和能量的物理定律，如守恒定律、经典力学、相对论等。以下是小编帮大家整理的宇宙的起源演化论，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

宇宙的起源演化论

　　宇宙的起源演化论

　　宇宙空间是无限永恒不的，空间既不会膨胀也不会收缩，更不会弯曲。物质是无限的，在140多亿年前，原始物质充斥着整个宇宙空间，物质和空间是一个混沌体，所有空间被原始物质填充。原始物质稳定且蕴含完整的能量。原始物质比重很小，无色透明。原始物质被压缩在、宇宙无限空间内，在宇宙压强的作用下，原始物质的密度是均匀的。原始物质经历了无限长的时间，始终保持稳定状态。宇宙空间内没有星系物质，没有尘埃，没有光。宇宙空间内只有原始物质。直到140亿年前的一天，宇宙孕育了一个空洞。由于宇宙空洞的出现，原始物质的稳定和万有引力平衡被破坏，在万有引力作用下，原始物质以宇宙空洞为中心向外扩散。由于原始物质的挤压、使得原始物质内部形成高温高压，当原始物质内部的温度和压强，超过原始物质临界聚变爆炸的温度和压强时，原始物质先后发生聚变爆炸，并高速向外延续，原始物质聚变爆炸生成原子物质、并释放出宇宙微波背景辐射，宇宙压强随着温度的降低而消失。在万有引力作用下原子物质慢慢汇聚成很多星系。星系之间并慢慢加速膨胀。我们今天看到的宇宙物质大约已经扩散了140亿年。宇宙星系物质向外膨胀、是因为星系内的物质少、星系外围物质多促成的。

　　现代宇宙学说的主流，是宇宙大爆炸理论，宇宙大爆炸理论的主要理论及数据观测依据，包括有以下几点：

　　1 多普勒效应：多普勒效应指出。波在波源移向观查者时频率变高，而在波源远离观测者时频率变低。多普勒在1842年提出他的这一理论。

　　2 哈勃先生的观测结果。美国天文学家哈勃先生在天文观测中发现大部分星系光谱是红移的。根据多普勒效应，几乎所有星系都远离我们而去。而且星系红移的大小是和星系离开我们的距离成正比，星系离我们越远，它离开我们运动的速度越快。他在1929年提出以上结论。

　　3 1965年，彭基亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射。后来他们证实宇宙微波背景辐射是大爆炸时留下的遗迹，他们认为，宇宙微波背景辐射给宇宙大爆炸理论提供了重要证据。宇宙大爆炸理论认为，宇宙微波背景辐射是来自遥远的天体辐射来的光线，由于宇宙的膨胀红移得更厉害，以致于现在只能作为微波辐射被我们所观测。

　　4 1922年弗利德曼对于宇宙作出以下的假定，我们不论往哪个方向看，也不论在任何地方进行观察，宇宙看起来都是一样的。

　　以上1，2，3点是基于科学观测得出的结论和数据，是可以相信的，第4点是一个科学假设，目前还没有什么人提出有力的反驳论点。一切似乎合情合理，而且都是根据可靠的观测数据，大部分的星系光谱都是红移的，星系红移的大小也不是杂乱无章，而是和星系离开我们的距离成正比。星系越远，则它离开我们运动得越快。来自更遥远的光线甚至红移得更厉害，以致于现在只能作为微波辐射被我们所观测。由此推测，在时间上往回追溯，必定在过去某一时刻宇宙中的物质集结在一起，密度极高。比利时的勒梅特、设想宇宙早期处于极端稠密的状态，像一个巨大的发射性原子核。在1932年，他提出宇宙起源于这个被称为原始原子的爆炸的想法。1948年，伽莫夫等人又将宇宙膨胀跟形成联系起来。这就是宇宙大爆炸理论的前身。

　　宇宙大爆炸理论的缺陷和错误：

　　1 如果有人说研究宇宙物质运动，不用考虑运动定律或万有引力的因素，有科学常识的人，是不会接受这样的说法，宇宙大爆炸理论，没有考虑运动定律和万有引力的因素，或者说，这种学说得不到普适的运动原理和万有引力原理的合理解释。宇宙大爆炸之后，在万有引力作用下星系物质，应该减速膨胀。宇宙物质却在加速膨胀，根据已知的任何力学知识，一个物体要做加速运动，必须要有一个力作用于它，没有任何力的作用而做加速运动，显然是不可思议的。这也明显违背运动定律和万有引力定律。该理论将种种无法解释的现象或原因，都归结为一种未知因素，而宁愿引入种种假设，使宇宙理论越来越复杂，显然不是明智而可取的科学态度，如果仅仅为了某种假说的需要，甚至仅仅为了解释某种现象，而必须放弃甚至不惜违背已知的普适的物理定律，不仅显得苍白无力，更是得不尝失。

　　2 宇宙大爆炸理论存在另外一个明显的问题。研究宇宙物质运动不用考虑速度和动能的因素，一定不会被科学所认同。根据宇宙大爆炸理论，宇宙物质在过去某一时刻，集结在一起，目前的科学家们普遍认为这一时刻在137亿年前，科学家们普遍认为这就是宇宙的年龄。我们现在假设这个理论是正确的，看我们会推导出什么样的结论。根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙大爆炸的那一刻，地球物质和所有天体物质处在同一位置，宇宙大爆炸之后，经过漫长的演化过程，宇宙成为目前我们观测到的现状。又根据我们目前的精密观测仪器，我们可以观测到离我们130多亿光年的天体，同时我们在地球相对应的一侧也能观测到一个130多亿光年的天体。也就是说，这两个星系在130多亿年前，以距离地球现在的位置130多亿光年，或者说在130多亿年前，这两个天体已经分离了260亿光年的距离。在137亿年前宇宙还没有爆炸，那么这两个天体分开260亿光年，用了大约7亿年的时间，它们分开的速度至少比光速还快39倍。现在我们观测到130亿年前那些遥远的星系，是在加速膨胀，也就是说在这之前是越来越慢的，这样使得理论和现实观测完全不符。

　　3 宇宙微波背景辐射的发现，作为宇宙大爆炸理论的重要证据，让人无法理解，我们知道，根据宇宙大爆炸理论，宇宙膨胀之初温度一定超高，宇宙微波背景辐射一定超强，宇宙越膨胀温度越低，宇宙微波背景辐射一定会越弱。银河系高速移动，证实银河系没有在宇宙大爆炸中心位置，那么我们测得的宇宙微波背景辐射各个方向一定不是相同的，宇宙大爆炸起点方向,宇宙微波背景辐射一定很强，在地球相对一侧宇宙微波背景辐射一定很弱。我们不知道宇宙膨胀用了多少时间，可宇宙膨胀之初的强大宇宙微波背景辐射一定还在传播。可是我们今天观测的宇宙微波背景辐射，各个方向几乎完全是相同的，理论和实际观测完全不符。

　　宇宙起源理论主要理论及数据观测依据，包括有以下几点：

　　1 光速定律，如果光源高速远离观测者，观测者到光源的这段距离，光的传播速度会减慢。光的频率会降低。如果光源高速移向观测者，观测者到光源的这段距离，光的传播速度会加快，光的频率会增高。也就是说我们和宇宙微波背景辐射源，没有137亿光年远。 2 哈勃先生的观测结果。美国天文学家哈勃先生在天文观测中发现大部分星系光谱是红移的。几乎所有星系都远离我们而去。而且星系红移的大小是和星系离开我们的距离成正比，星系离我们越远，它离开我们运动的速度越快。他在1929年提出以上结论。

　　3 1965年，彭基亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射。宇宙微波背景辐射是来自、高速远离我们的天体辐射，由于辐射时物质高速移动，以致于现在只能作为微波辐射被我们所观测。

　　4 根据反万有引力定律。当物质的密度小于外围空间的物质密度，物质之间就会相互排斥。当物质的密度大于外围空间的物质密度，物质之间就会相互吸引，星系之间膨胀，是因为星系的物质密度小于宇宙的物质密度。

　　5 原始物质的聚变是在向外高速挤压时爆炸，释放的宇宙微波背景辐射。宇宙微波背景辐射源是高速远离我们的。当原始物质在爆炸时、把物质往回推，使得这些物质形成星系时的红移，远比宇宙微波背景辐射红移的要少。

　　6 原始物质大爆炸是连锁推进的，爆炸的力度都一样，他所释放的宇宙微波背景辐射，各个方向一定是相同的。这和我们今天的检测结果完全一致。

　　宇宙的起源与演化理论：

　　宇宙空间是无限永恒不的，空间既不会膨胀也不会收缩，更不会弯曲。宇宙物质是无限的，在140多亿年前，原始物质充斥着整个宇宙空间，物质和空间是一个混沌体，所有空间都被原始物质填充。原始物质稳定且蕴含完整的能量。原始物质比重很小，无色透明。原始物质被压缩在、宇宙无限的空间内，在宇宙压强的作用下，原始物质的密度是均匀的。原始物质的万有引力，始终保持平衡状态。原始物质经历了无限长的时间，始终保持稳定状态。宇宙空间内没有星系物质，没有尘埃，没有光。宇宙空间内只有原始物质。直到140亿年前的一天。因特殊原因，使得宇宙空间内原始物质的某一区域，形成一个宇宙空洞。空洞内原始物质减少，空洞内万有引力也随之消弱，当内外万有引力的差值超过宇宙压强时，万有引力链条断裂，原始物质开始远离宇宙空洞方向扩散，这样宇宙空洞就会逐渐加大，打破宇宙原有原始物质的万有引力平衡状态。在万有引力作用下原始物质向外挤压，使得宇宙空洞周围很大区域的原始物质，处于高温高压状态，当原始物质的某个位置，温度和压强超过临界聚变爆炸的温度和压强时，原始物质发生聚变爆炸，聚变产生超高温高压，释放出宇宙微波背景辐射，聚变是在原始物质温度最高，压强最大位置。聚变使得物质急剧膨胀压强急剧升高，外围原始物质高速向外连锁聚变。宇宙空洞内没有原始物质，也就是说宇宙空洞没有聚变发生，更不会有宇宙微波背景辐射。原始物质聚变生成氘，氚，氦等原子物质，因氘、氚、氦粒子占用空间很小，聚变后的宇宙空间，宇宙压强消失，聚变空间内的氘，氚，氦粒子占用空间很小，这些物质处在自由漂浮状态，在万有引力作用下先后汇聚成恒星和星系，这些恒星和星系经过漫长的演化，我们的太阳和地球诞生了。有些原始物质没能发生聚变，就是今天的暗物质。宇宙空洞和原始物质聚变，使得星系内的物质密度降低，在万有引力作用下。星系物质会慢慢向物质多的方向漂移。使得星系物质之间慢慢加速膨胀。星系物质已经扩散了140亿年。从原始物质聚变开始，慢慢形成今天的宇宙。

　　我们熟悉的物质被地球吸引，地球被太阳吸引，太阳被银河系吸引，我们从以上经验分析，在万有引力作用下、宇宙中所有物质都应该向一起收缩。然而宇宙星系的运动却和我们的经验完全相反，星系之间是向外膨胀。宇宙星系物质的移动是向外的。这一现象、是因为星系内的物质少、星系外围物质多促成的。在140多亿年前、原始物质被均匀地压缩在、宇宙无限的空间内，原始物质蕴含着完整的能量，由于宇宙空洞的出现，打破宇宙原始物质的万有引力平衡状态，使得原始物质的能量被逐级释放，最终形成今天的宇宙。我们看到，星际之间加速膨胀，不需要牵强的附加假设条件，不需要暗能量的推力，在万有引力的作用下，星系物质的移动不会停止，只是方向上在我们看来是向外的。宇宙的起源与演化理论，是建立在前人不断积累的实践观测数据，和已知科学理论上的唯物辩证的宇宙观。

　　宇宙的起源演化论篇1

　　中微子，关乎宇宙起源之谜

　　曹俊

　　①日本“顶级神冈”中微子探测器项目已正式启动，计划于2027年开始收集数据。该项目由日本主导、英国和加拿大等国参与，目的是阐明物质的起源及基本粒子的“大统一理论”，揭开宇宙起源之谜。

　　②中微子是宇宙中数量最多的基本粒子之一。基本粒子是已知的最小粒子，它们不能像原子那样被分成更小的粒子，是构造宇宙中一切的基本元素。而中微子又是最轻的物质粒子，迄今还未能测出它的确切质量，但至少比电子还要轻100万倍。它们无处不在，如太阳发光、核反应堆发电、岩石的天然放射性衰变等核物理过程中都会产生，就连我们每个人也会因体内的钾-40衰变而每天发射约4亿个中微子。

　　③中微子的最大特点就是几乎不与任何物质反应。不管是人体还是地球，在它看来，都是极为空旷、可以自由穿梭的空间。我们感觉不到它的存在，科学上探测也极为困难。因此，中微子的发现和研究过程，饱含着几代科研人员的心血。

　　④1930年，奥地利科学家泡利为了解释原子核衰变中能量似乎不守恒的现象，预言了中微子的存在，认为就是这种“永远找不到的粒子”偷偷带走了能量。经过20多年的寻找，美国科学家科万和莱因斯终于在核反应堆旁探测到中微子，证明了它的存在。莱因斯因此获得了1995年诺贝尔物理学奖。

　　⑤1968年，美国科学家戴维斯在地下1500米深的废弃金矿中进行实验，首次探测到了来自太阳的中微子，证实太阳无穷无尽的能量来自氢核聚变。1987年，日本科学家小柴昌俊在第一代神冈实验中，探测到了来自超新星的中微子。他们二人因此都获得了2002年诺贝尔物理学奖。此后，戴维斯进一步提高测量精度，却发现太阳中微子的数量比理论预言的要少得多，被称为“太阳中微子失踪之谜”。此后，小柴昌俊的学生梶田隆章发现，宇宙射线在大气层中产生的中微子也比预期少，称为“大气中微子丢失之谜”。

　　⑥中微子为什么比预计的.少？1998年，梶田隆章在升级后的第二代神冈实验中发现，大气中微子比预期少，是因为在飞行过程中自发变成了其他种类的中微子，这一现象就是中微子振荡。他也因此获得了2015年诺贝尔物理学奖。

　　⑦中微子振荡现象证明了中微子有质量，尽管质量极其小，但会影响宇宙的起源和演化。根据已知的物理规律，在宇宙早期，正反物质应该成对产生，数量是一样的。但在现在的宇宙中，并没有发现大量反物质存在的迹象。为什么宇宙只由正物质构成？反物质到哪里去了？这是宇宙起源必须回答的关键问题。中微子振荡会带来一个意外的结果，即正反粒子的行为可以不一样，很有可能造成反物质消失。因此，全面了解中微子振荡，是破解“反物质消失之谜”的重要一环。

　　⑧由于中微子难以探测，解决这些谜团需要巨大的探测器，获取更精确的数据。日本前两代神冈实验坚持自己的优势方向，掌握核心技术，持之以恒地探索，取得了巨大突破。此次启动的第三代实验“顶级神冈”将建造一个26万吨的水探测器，造价约8亿美元。此前，中国的江门中微子实验和美国的深层地下中微子实验也已开始建设。三个实验间既竞争又互补，联合分析能显著提高发现能力。新一代的中微子实验，也许有一天可以揭开宇宙起源的谜题。

　　12．下列对本文的理解和分析，正确的一项是（）（3分）

　　A．基本粒子中微子最大的特点是不与任何物质反应，科学上探测也极其困难。

　　B．科学家科万和莱因斯探测到中微子，进而发现了原子核衰变中能量不守恒的现象。

　　C．“太阳中微子数量比理论预言少得多”的发现，被称为“大气中微子丢失之谜”。

　　D．文中几位科学家获诺贝尔奖的事例，体现了大胆预言、小心求证的科学探索精神。

　　13．简析第②段中画线句的作用？（2分）

　　14．请解释“中微子振荡现象”，并说明其可能产生的结果。（4分）

　　答案：

　　12．D

　　13．划线句采用作比较的说明方法，将中微子质量和电子质量进行对比，突出说明了中微子是最轻的粒子的特点。

　　14．中微子震荡现象是指大气微子在飞行过程中自发变成其他种类中微子的现象。其可能产生的结果有：证明了中微子有质量，会影响宇宙的起源与演化；中微子震荡可能会造成反物质消失；也许有一天会揭开宇宙起源之谜。

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