宇宙怎樣形成的
宇宙怎樣形成的
宇宙(Universe)是萬(wàn)物的總稱，是時(shí)間和空間的統(tǒng)一。那么宇宙怎樣形成的?學(xué)習(xí)啦小編在此整理了宇宙形成原因，供大家參閱，希望大家在閱讀過(guò)程中有所收獲!
宇宙形成原因
一般認(rèn)為，宇宙產(chǎn)生于140億年前一次大爆炸中。大爆炸后30億年，最初的物質(zhì)漣漪出現(xiàn)。大爆炸后20億～30億年，類星體逐漸形成。大爆炸后90億年，太陽(yáng)誕生。38億年前地球上的生命開始逐漸演化。[3]
大爆炸散發(fā)的物質(zhì)在太空中漂游，由許多恒星組成的巨大的星系就是由這些物質(zhì)構(gòu)成的，我們的太陽(yáng)就是這無(wú)數(shù)恒星中的一顆。原本人們想象宇宙會(huì)因引力而不再膨脹，但是，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)宇宙中有一種 “暗能量”會(huì)產(chǎn)生一種斥力而加速宇宙的膨脹。
大爆炸后的膨脹過(guò)程是一種引力和斥力之爭(zhēng)，爆炸產(chǎn)生的動(dòng)力是一種斥力，它使宇宙中的天體不斷遠(yuǎn)離;天體間又存在萬(wàn)有引力，它會(huì)阻止天體遠(yuǎn)離，甚至力圖使其互相靠近。引力的大小與天體的質(zhì)量有關(guān)，因而大爆炸后宇宙的最終歸宿是不斷膨脹，還是最終會(huì)停止膨脹并反過(guò)來(lái)收縮變小，這完全取決于宇宙中物質(zhì)密度的大小。
理論上存在某種臨界密度。如果宇宙中物質(zhì)的平均密度小于臨界密度，宇宙就會(huì)一直膨脹下去，稱為“開宇宙”;要是物質(zhì)的平均密度大于臨界密度，膨脹過(guò)程遲早會(huì)停下來(lái)，并隨之出現(xiàn)收縮，稱為“閉宇宙”。
問(wèn)題似乎變得很簡(jiǎn)單，但實(shí)則不然。理論計(jì)算得出的臨界密度為5×8^-30克/厘米3。但要測(cè)定宇宙中物質(zhì)平均密度就不那么容易了。星系間存在廣袤的星系間空間，平均密度就只有2×10^-31克/厘米3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上述臨界密度。
然而，種種證據(jù)表明，宇宙中還存在著尚未觀測(cè)到的所謂的暗物質(zhì)，其數(shù)量可能遠(yuǎn)超過(guò)可見(jiàn)物質(zhì)，這給平均密度的測(cè)定帶來(lái)了很大的不確定因素。因此，宇宙的平均密度是否真的小于臨界密度仍是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題。不過(guò)，就目前來(lái)看，開宇宙的可能性大一些，因?yàn)橛钪嬷羞€有更多的暗能量。
空間，而這些氣體又可用來(lái)形成下一代恒星。這一過(guò)程中氣體可能越來(lái)越少(并未確定這種過(guò)程會(huì)減少這種氣體。)。以致于不能再產(chǎn)生新的恒星。10^14年后，所有恒星都會(huì)失去光輝，宇宙也就變暗。同時(shí)，恒星還會(huì)因相互作用不斷從星系逸出，星系則因損失能量而收縮，結(jié)果使中心部分生成黑洞，并通過(guò)吞食經(jīng)過(guò)其附近的恒星而長(zhǎng)大。(根據(jù)質(zhì)能守恒定律，形成恒星的氣體并不會(huì)減少而是轉(zhuǎn)換成其他形態(tài)。所以新的恒星可能會(huì)一直產(chǎn)生.)
10^17～10^18年后，對(duì)于一個(gè)星系來(lái)說(shuō)只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星，這時(shí)，組成恒星的質(zhì)子不再穩(wěn)定。10^32年后，質(zhì)子開始衰變?yōu)楣庾雍透鞣N輕子。10^71年后，這個(gè)衰變過(guò)程進(jìn)行完畢，宇宙中只剩下光子、輕子和一些巨大的黑洞。
10^108年后，通過(guò)蒸發(fā)作用，有能量的粒子會(huì)從巨大的黑洞中逃逸出。宇宙將歸于一片黑暗。這也許就是開宇宙“末日”到來(lái)時(shí)的景象，但它仍然在不斷地、緩慢地膨脹著。(但質(zhì)子是否會(huì)衰變還未得到結(jié)論，因此根據(jù)質(zhì)能守恒定律。宇宙中的質(zhì)能會(huì)不停的轉(zhuǎn)換。)
閉宇宙的結(jié)局又會(huì)怎樣呢?閉宇宙中，膨脹過(guò)程結(jié)束時(shí)間的早晚取決于宇宙平均密度的大小。如果假設(shè)平均密度是臨界密度的2倍，那么根據(jù)一種簡(jiǎn)單的理論模型，經(jīng)過(guò)400～500億年后，引力開始占上風(fēng)，膨脹即告停止，而接下來(lái)宇宙便開始收縮。
以后的情況差不多就像一部宇宙影片放映結(jié)束后再倒放一樣，大爆炸后宇宙中所發(fā)生的一切重大變化將會(huì)反演。收縮幾百億年后，原來(lái)星系遠(yuǎn)離地球的退行運(yùn)動(dòng)將代之以向地球接近的運(yùn)動(dòng)。再過(guò)幾十億年，宇宙背景輻射會(huì)上升到400開，并繼續(xù)上升，于是，宇宙變得非常熾熱而又稠密。 在坍縮過(guò)程中，星系會(huì)彼此并合，恒星間碰撞頻繁。
這些結(jié)局只考慮到引力作用。實(shí)際上可能有更多其他的復(fù)雜因素。
2002年，據(jù)中國(guó)網(wǎng)[4]報(bào)導(dǎo)，美國(guó)普林斯頓大學(xué)的保羅·斯坦哈特教授與英國(guó)劍橋大學(xué)的尼爾·圖羅克教授,發(fā)表了關(guān)于“宇宙無(wú)始無(wú)終”的新論斷。他們認(rèn)為，宇宙既沒(méi)有“誕生”之日，也沒(méi)有終結(jié)之時(shí)，而就是在一次又一次的大爆炸中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，循環(huán)往復(fù)，以至無(wú)窮的。 至于“宇宙無(wú)始無(wú)終”的新論是否正確，報(bào)導(dǎo)中認(rèn)為，過(guò)幾年國(guó)際天文學(xué)界可望對(duì)此做出驗(yàn)證。但直到2013年，循環(huán)宇宙的觀點(diǎn)仍存在爭(zhēng)議。
宇宙的物質(zhì)多樣
太陽(yáng)系天體中，水星、金星表面溫度約達(dá)700K，金星表面籠罩著濃密的二氧化碳大氣和硫酸云霧，氣壓約50個(gè)大氣壓，水星、火星表面大氣卻極其稀薄，水星的大氣壓甚至小于2×10-9毫巴(和月球沒(méi)什么兩樣);類地行星(水星、金星、火星)都有一個(gè)固體表面，類木行星卻是一個(gè)流體行星;土星的平均密度為0.70克/立方厘米，比水的密度還小，木星、天王星、海王星的平均密 度略大于水的密度，而水星、金星、地球等的密度則達(dá)到水的密度的5倍以上;多數(shù)行星都是順向自轉(zhuǎn)，而金星是逆向自轉(zhuǎn);地球表面生機(jī)盎然，其他行星則是空寂荒涼的世界。
太陽(yáng)在恒星世界中是顆普遍而又典型的恒星。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有些紅巨星的直徑為太陽(yáng)直徑的幾千倍。中子星直徑只有太陽(yáng)的幾百萬(wàn)分之一;超巨星的光度高達(dá)太陽(yáng)光度的數(shù)百萬(wàn)倍，白矮星光度卻不到太陽(yáng)的幾十萬(wàn)分之一。紅超巨星的物質(zhì)密度小到只有水的密度的百萬(wàn)分之一，而白矮星、中子星的密度分別可高達(dá)水的密度的十萬(wàn)倍和百萬(wàn)億倍。太陽(yáng)的表面溫度約為6000K，O型星表面溫度達(dá)30000K，而紅外星的表面溫度只有約600K。太陽(yáng)的普遍磁場(chǎng)強(qiáng)度平均為3500高斯，有些磁白矮星的磁場(chǎng)通常為幾千、幾萬(wàn)高斯，而脈沖星的磁場(chǎng)強(qiáng)度可高達(dá)十幾萬(wàn)億高斯。有些恒星光度基本不變，有些恒星光度在不斷變化，稱變星。有的變星光度變化是有周期的，周期從1小時(shí)到幾百天不等。有些變星的光度變化是突發(fā)性的，其中變化最劇烈的是新星和超新星，在幾天內(nèi)，其光度可增加幾萬(wàn)倍甚至上億倍。
恒星在空間常常聚集成雙星或三五成群的聚星，它們可能占恒星總數(shù)的1/3。也有由幾十、幾百乃至幾十萬(wàn)個(gè)恒星聚在一起的星團(tuán)。宇宙物質(zhì)除了以密集形式形成恒星、行星等之外，還以彌漫的形式形成星際物質(zhì)。星際物質(zhì)包括星際氣體和塵埃，平均每立方厘米只有一個(gè)原子，其中高度密集的地方形成形狀各異的各種星云。宇宙中除發(fā)出可見(jiàn)光的恒星、星云等天體外，還存在紫外天體、紅外天體、X射線源、γ射線源以及射電源。
星系按形態(tài)可分為橢圓星系、旋渦星系、棒旋星系、透鏡星系和不規(guī)則星系等類型。60年代又發(fā)現(xiàn)許多正在經(jīng)歷著爆炸過(guò)程或正在拋射巨量物質(zhì)的河外天體，統(tǒng)稱為活動(dòng)星系，其中包括各種射電星系、塞佛特星系、N型星系、馬卡良星系、蝎虎座BL型天體，以及類星體等等。許多星系核有規(guī)模巨大的活動(dòng)：速度達(dá)幾千千米/秒的氣流，總能量達(dá)1055焦耳的能量輸出，規(guī)模巨大的物質(zhì)和粒子拋射，強(qiáng)烈的光變等等。在宇宙中有種種極端物理狀態(tài)：超高溫、超高壓、超高密度、超真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超高速運(yùn)動(dòng)、超高速自轉(zhuǎn)、超大尺度時(shí)間和空間、超流、超導(dǎo)等。為我們認(rèn)識(shí)客觀物質(zhì)世界提供了理想的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
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