為什么在溫度表上有下限而無上限呢?
低溫的下限不是-172
首先因為沒帶單位
其次現(xiàn)在已經(jīng)達到的低溫接近0K,也就是-273.1499999℃左右
高溫是沒有上限的
對黑洞的研究同時使我們了解了大爆炸,兩者在性質上基本一致,,只不過大
爆炸是發(fā)生在一個極大的尺度上,,并且是黑洞的時間反演而已,。
讓我們回顧一下前面章節(jié)論述到的宇宙特性,。
宇宙在不停地膨脹,星體距離我們越遠,,則離我們而去的速度就越快,。在大
約150~200 億年以前這些星體是聚集在一點的,這就是大爆炸奇點,,它的密度和
空間——時間曲率均為無窮大,,因此一切科學定律在此奇點處*失效。宇宙中
還存在著另一種奇點,,它們是由已經(jīng)" 死亡" 并發(fā)生引力坍縮的恒星形成的,,其
密度和時空曲率也時無窮大,;在其強大的引力場的作用下,即使物體以光速運動
也不能脫離它而逃逸到無窮遠處,,我們將這種星體稱為" 黑洞".對黑洞的研究使
我們發(fā)現(xiàn),黑洞沒有毛——一顆不旋轉的黑洞只能是的球體,。當使用量子力
學的觀點來研究黑洞得到了驚人的結果——黑洞正在向外輻射粒子而使自己具有表觀溫度,,而一顆10億噸左右的黑洞甚至是白熱的!
現(xiàn)在讓我們來看看200 億年前發(fā)生了什么事情,!在大爆炸時刻,,宇宙的體積
是零,所以其溫度是無限熱的,。大爆炸開始后,,隨著宇宙的膨脹,輻射的溫度隨
之降低,。大爆炸1 秒鐘之后,,溫度降低到了100 億度,這個溫度是太陽中心的1千倍,。此時的宇宙中主要包含光子,、電子、中微子和它們的反粒子(光子的反粒子就是它本身),,以及少量的質子和中子,。此時粒子的能量*,它們相互碰撞 并產(chǎn)生大量不同種類的正反粒子對,。這些正反粒子對碰到一起時又會湮滅,。但此時它們的產(chǎn)生率遠大于湮滅率。
順便一提的是,,中微子和反中微子之間以及它們和其它粒子之間的相互作用
非常微弱,,所以它們并沒有互相湮滅掉,以致于直到今天它們仍然存在,。中微子
的質量被認為是零,,但1981年前蘇聯(lián)和1998、1999年日本的研究顯示,,中微子可
能具有微小的質量,。如果被證實的話,有助于我們間接地探測到它們,。它們是"
暗物質" 的一種形式,,具有足夠的引力去阻止宇宙的膨脹并使其坍縮。
宇宙繼續(xù)膨脹,,溫度的降低使得粒子不再具有如此高的能量,。它們開始結合,。
與此同時,大部分正反電子相互湮滅,,并產(chǎn)生了更多的光子,。大爆炸100 秒
后,溫度降到了10億度,,這相當于zui熱的恒星的內部溫度,。質子和中子由于強相互作用力(核力)而結合。一個質子和一個中子組成氚核(重氫),;氚核再和一個質子和一個中子形成氦核,。根據(jù)計算,大約有四分之一的質子和中子轉變?yōu)楹ず?,以及少量更重元素,,如鋰和鈹。其余的中子衰變?yōu)橘|子,,也就是氫核,。 幾個鐘頭之后氦和其它元素的產(chǎn)生停止下來。在這之后的100 萬年左右,,宇
宙什么也沒有發(fā)生,,只是膨脹。當溫度降低到了幾千度時,,電子和原子核不能再
抵抗彼此間相互的吸引力而結合成原子,。由于宇宙存在著小范圍的不均勻,區(qū)域
性的坍縮開始發(fā)生,。其中一些區(qū)域在區(qū)域外物體引力的作用下開始緩慢的旋轉,。
當坍縮的區(qū)域逐漸縮小,由于角動量的守恒,,它自轉的速度就逐漸加快,。當
區(qū)域變得足夠小時,自轉的速度足以平衡引力的作用,,象我們銀河系這樣的碟狀
星系就誕生了,。另外一些區(qū)域由于沒有得到旋轉而形成橢圓形星系。這種星系的
整體不發(fā)生旋轉,,但它的個別部分穩(wěn)定地繞著它的中心旋轉,,因而也能平衡引力
坍縮。由于星系中的星云仍有不均勻性,,它們被分割為更小的星云,,并進一步收縮形成恒星。恒星由于引力坍縮產(chǎn)生的高溫引發(fā)核聚變,,聚變產(chǎn)生的能量又抵抗了繼續(xù)收縮的趨勢,,恒星進入穩(wěn)定地燃燒,。質量越大的恒星燃燒的越快,因為它需要釋放更多的能量才能平衡自身更強的引力,。它們甚至會在1 億年這樣短的時間里耗盡自己的燃料,。
恒星有時會發(fā)生被成為" 超新星" 的巨大噴發(fā),這種噴發(fā)令其它一切恒星都
顯得黯淡無光,。這時一些恒星在晚期產(chǎn)生的重元素就會被拋回到星系中,,并成為
下一代恒星的原料。我們的太陽就是第二或第三代恒星,,它含有大約2%的這種重元素。還有少量的重元素聚集并形成了繞恒星公轉的行星,,我們的地球也是其中之一,。
對于宇宙的起源,我們仍然有很多問題:*,、為什么宇宙在大度如此的均
勻,?背景輻射的溫度也一樣?除非宇宙的不同區(qū)域剛好從同樣的溫度開始,!第二,、 又為什么我們的宇宙會以如此接近臨界的速率膨脹?如果它在大爆炸后1 秒鐘的
時刻其膨脹速率只要小十億億分之一,,那么我們的宇宙早以坍縮,!第三、我們的
宇宙非常光滑和規(guī)則,,而從概率上來講,,紊亂的和無規(guī)則宇宙的數(shù)量應該占
優(yōu)勢,因為宇宙初始狀態(tài)的選擇是隨機的,。我們?yōu)楹吻∏捎龅竭@樣渺茫的幾率呢,?為了解釋這些現(xiàn)象,麻省理工學院的學者阿倫,。固斯提出了" 暴漲宇宙模型
".他認為早期的宇宙不是象現(xiàn)在這樣以遞減的速率膨脹,,而是存在著一個快速膨
脹的時期,宇宙的加速度膨脹使其半徑在遠遠小于1 秒鐘的時間里增大了100 萬億億億(1 的后面跟30個0 )倍,。
固斯認為,,大爆炸的狀態(tài)是非常熱和相當紊亂的。這些高溫表明宇宙中的粒
子具有*的能量,。在如此的高溫下,,強相互作用力、弱相互作用力和電磁力都
被統(tǒng)一成為一個力,;當宇宙膨脹并變冷,,力之間的對稱性由于粒子能量降低而被
破壞,,強力、弱力和電磁力變得彼此不同,。這就好象液態(tài)水在各個方向上性質都
相同,,而結冰形成晶體后,就變成了各向異性,,水的對稱性在低能態(tài)被破壞了,。
當宇宙暴漲時,它所有的不規(guī)則性都被抹平,,就如同吹漲一個氣球時,,它上
面的皺摺都被抹平一樣。暴漲模型還能解釋為什么宇宙中存在著這么多物質,。在
量子理論里,,粒子可以從" 粒子——反粒子對" 的形式從能量中創(chuàng)生出來。這些
粒子和反粒子具有正能量,,而這些粒子的質量產(chǎn)生的引力場具有負能量(因為靠
得較近的物體比分開得較遠的物體能量低),,宇宙的總能量為零,這保證了能量
守恒不被破壞,。零的倍數(shù)仍然為零,,在暴漲時期宇宙體積急劇加倍的過程中,可
以制造粒子的總能量變得非常之大,,以致于我們的宇宙現(xiàn)在大約擁有1 億億億億億億億億億億(1 后面跟80個零)個粒子,。固斯是這樣形容這件事的:" 宇宙是zui*的免費午餐!"
相關產(chǎn)品
免責聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權或有權使用的作品,,未經(jīng)本網(wǎng)授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品,。已經(jīng)本網(wǎng)授權使用作品的,,應在授權范圍內使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”,。違反上述聲明者,,本網(wǎng)將追究其相關法律責任。
- 本網(wǎng)轉載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,,目的在于傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任,。其他媒體,、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任,。
- 如涉及作品內容,、版權等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內與本網(wǎng)聯(lián)系,,否則視為放棄相關權利,。