宇宙的起源与演化
宇宙的起源与演化的相关知识

宇宙的起源与演化相关知识《宇宙的起源与演化相关知识》宇宙啊,那可老神秘了。
就像一个超级大的谜团,一直吸引着咱们人类去探索呢。
宇宙的起源,最有名的说法就是大爆炸理论啦。
想象一下啊,在很久很久以前,整个宇宙就像一个超级小的点,小到啥程度呢?就像一个超级超级微小的种子。
然后突然之间,“砰”的一声,这个点就爆炸了。
这一炸可不得了,各种物质啊、能量啊,就开始往外冲。
就像开派对的时候,突然有人把装满彩纸的大盒子给弄炸了,彩纸到处乱飞一样。
从那开始,宇宙就一直在膨胀。
刚开始的时候,那温度高得吓人,就像超级大火炉一样。
里面的粒子啊,都在疯狂地跑来跑去,互相碰撞。
随着时间慢慢过去,宇宙开始降温啦。
就像刚出锅的热汤,放一会儿就没那么烫了。
这时候呢,一些粒子就开始结合在一起,形成了原子。
氢原子和氦原子就开始大量出现啦。
再后来啊,这些原子又在引力的作用下开始聚集。
就像一群小伙伴,互相吸引着抱成一团。
慢慢地,就形成了恒星。
恒星可就像宇宙里的大火球啊,超级亮,而且还特别热。
恒星里面呢,一直在进行着核聚变反应,就像一个超级大的能量工厂。
在恒星的内部,氢原子不断地聚变成氦原子,释放出巨大的能量。
恒星也不是一直都安安稳稳的。
有些大质量的恒星,到了生命末期的时候,会发生超新星爆发。
这超新星爆发可壮观了,就像宇宙里放了一个超级大的烟花。
在这个过程中,会产生很多重元素,像金啊、银啊这些。
这些重元素又会散落到宇宙里,成为形成行星的原料。
咱们的地球就是在这样的过程中形成的。
一开始也是一堆物质聚集在一起,慢慢越变越大。
然后呢,在地球上又发生了各种各样神奇的事情。
有了水,有了生命。
生命从最开始的单细胞生物,一点点进化,最后有了咱们人类。
宇宙的演化还在继续呢。
现在的宇宙还是在不断地膨胀,科学家们还在研究宇宙到底是会一直膨胀下去,还是会有一天开始收缩。
这就像咱们不知道一个故事的结局到底是啥样的。
我觉得宇宙的起源和演化真的超级神奇。
就好像是一个超级大的魔术,从一个小点点变成了现在这么浩瀚无边的宇宙。
宇宙概观知识点归纳总结

宇宙概观知识点归纳总结一、宇宙的起源和演化1. 大爆炸理论:宇宙在约138亿年前由一个非常高密度、高温的点爆炸而形成,至今不断膨胀扩散。
2. 宇宙的膨胀:宇宙的膨胀是指宇宙中所有物质不断远离彼此,宇宙空间的膨胀导致宇宙中的星系不断远离,形成了“宇宙膨胀论”。
3. 宇宙的演化:宇宙起源于大爆炸,经历了宇宙暴涨、宇宙热时期、宇宙冷却等阶段,最终演化成今天的宇宙。
二、宇宙的结构和组成1. 星系:宇宙中的星系是由星球、恒星、行星、行星卫星、星云等天体组成的庞大系统。
其中银河系是地球所在的星系,包含了数百亿颗星星。
2. 星云:星云是宇宙中由气体和尘埃组成的大片区域,包括行星状星云、发射星云和反射星云等。
3. 恒星:恒星是宇宙中由氢气和氦气等星际物质形成的球状天体,包括红巨星、白矮星、中子星、黑洞等不同类型的恒星。
4. 星际物质:宇宙中的星际物质包括氢气、氦气、重元素、尘埃等,这些物质构成了宇宙中的星系、恒星和行星等天体。
三、宇宙中的物理现象和现象1. 引力:宇宙中的引力是万有引力定律所描述的,体现了物质之间的相互吸引力,是宇宙中星系和恒星形成、运动的重要因素。
2. 光速:光速是宇宙中所有物体运动的极限速度,是宇宙物理学中一个重要的常数。
3. 熵增原理:宇宙中的熵增原理是指宇宙中的熵(混乱度)不断增加,宇宙的熵趋于最大,这是宇宙演化中的重要物理现象。
4. 宇宙微波背景辐射:宇宙微波背景辐射是宇宙起源于大爆炸后形成的宇宙射线,是宇宙学中的一个重要证据。
四、宇宙的未来命运1. 大冲击:宇宙的未来可能会发生大冲击,宇宙中的星系和恒星不断远离,最终导致宇宙的热寂状态。
2. 天体碰撞:宇宙中的天体碰撞可能会导致宇宙中的行星、恒星、星系等天体发生碰撞,这是宇宙演化中的一种可能情景。
3. 黑洞蒸发:宇宙中的黑洞可能会在极长时间内蒸发殆尽,这是宇宙中可能发生的一种情景。
4. 太阳系命运:太阳系中的行星包括地球等行星的未来可能会受到太阳的变化和宇宙中的其他天体的影响,这是宇宙中一个重要的未来命运。
宇宙的诞生与演变

宇宙的诞生与演变引言宇宙,这个包含了我们所有已知和未知天体的广阔空间,自古以来就激发了人类无尽的好奇心和探索欲望。
从古代的神话传说到现代的科学理论,人类对宇宙起源和演化的认识经历了翻天覆地的变化。
本文将简要介绍宇宙的起源、早期发展以及其持续的演化过程。
宇宙大爆炸理论目前,科学界普遍接受的宇宙起源理论是“大爆炸理论”。
该理论认为,大约137亿年前,宇宙从一个极热、极密集的状态开始迅速膨胀,形成了我们今天所见的广袤宇宙。
大爆炸后,宇宙经历了急剧的膨胀和冷却,从而创造了适合物质形成和星系诞生的条件。
宇宙的早期发展在大爆炸之后的几分钟内,轻元素如氢、氦等开始在高温高压的环境中形成。
随着时间的推移,这些元素逐渐冷却并凝聚成云团,最终形成了第一代的恒星和星系。
这些早期的恒星非常巨大且生命短暂,它们通过核聚变反应产生了更重的元素,如碳、氧、铁等,并将这些元素散布到宇宙中。
星系的形成与演化随着宇宙的进一步扩张和冷却,更多的气体云团在引力的作用下聚集在一起,形成了数以亿计的星系。
每个星系都包含了数十亿甚至数千亿颗恒星,以及大量的行星、卫星、小行星和其他天体。
星系之间也会发生相互作用和碰撞,导致星系形态和结构的改变。
宇宙的未来关于宇宙的未来,科学家们提出了多种假说。
一种观点认为,如果宇宙中的物质密度足够大,那么引力将最终减缓宇宙的膨胀速度,甚至可能导致宇宙重新收缩,最终回到一个高度密集的状态(即“大挤压”)。
另一种观点则认为,宇宙将继续无限期地膨胀下去,直到所有的物质都被稀释到几乎不存在的程度(即“热寂”)。
然而,这些假说都还有待进一步的观测和研究来验证。
结语总之,宇宙的诞生与演变是一个复杂而神秘的过程,涉及到众多物理、化学和生物学等领域的知识。
虽然我们已经取得了许多成就,但仍有许多未解之谜等待着我们去揭开。
在未来的日子里,随着科学技术的进步和人类对宇宙认知的深入,我们有望逐步揭示这个浩瀚星空背后的更多奥秘。
了解宇宙地球知识点总结

了解宇宙地球知识点总结一、宇宙的起源和演化宇宙起源于大爆炸,也称为宇宙万物的起源。
大约在138亿年前,整个宇宙都集中在一个非常热的小空间内。
然后,突然发生了一次爆炸,宇宙由此而生。
大爆炸之后,宇宙不断膨胀,形成了我们今天所见到的宇宙。
宇宙中有很多星系,每个星系中都包含了大量的恒星和行星。
我们所在的太阳系就是其中之一,它包括太阳、地球和其他的天体。
在太阳系中,地球是唯一能够产生生命的行星。
二、地球的形成和结构地球是宇宙中独一无二的行星,它是我们所生活的家园。
地球的形成是一个漫长而复杂的过程。
大约在46亿年前,太阳系中的原始星际物质开始凝聚,形成了地球。
地球是由多个不同层次组成的,包括地壳、地幔、外核和内核。
地球上有丰富的自然资源,包括水、矿物和植被。
这些资源为地球上的生物提供了生存和发展的条件。
而地球的大气层也对我们的生活起到至关重要的作用,它保护地球免受太阳辐射和宇宙射线的侵害。
三、地球上的生命地球上的生命源于原始的有机物质,通过漫长的进化过程,逐渐演变出各种不同的生物。
生命在地球上的形成和演化是地球科学的重要领域之一。
生命对地球的影响是不可忽视的,它改变了地球的气候、地貌和生态环境。
地球上的生命多种多样,包括微生物、植物和动物。
它们在地球上的各个角落中生存和繁衍,构成了地球上复杂的生态系统。
人类是地球上的主要生物之一,人类的活动对地球的影响是深远的,包括能源开采、城市建设和环境污染等。
四、地球与宇宙的关系地球和宇宙之间存在着密切的联系和相互影响。
地球是宇宙中一个微不足道的星球,但它是我们所居住的家园。
宇宙中的各种天体对地球的影响是不可忽视的,例如太阳的辐射和行星的引力。
地球上的生物也对宇宙的探索和研究起到了重要的作用。
人类通过载人航天和探测器等手段,不断地探索宇宙的奥秘,这对我们了解宇宙和地球的关系有着重要的意义。
总之,了解宇宙和地球的知识是对我们所居住的世界和宇宙的理解。
希望我们通过对宇宙和地球的探索和研究,能够更加深入地了解我们的家园,为人类的未来提供更多的启发和思考。
宇宙的起源及演化过程

宇宙的起源及演化过程从古至今,人类对宇宙的起源与演化过程一直充满了好奇与追求。
随着科技的进步和观测的手段的不断完善,我们对宇宙的认知也日益深入。
本文将探讨宇宙的起源与演化过程,梳理出宇宙的演化史。
第一部分:宇宙起源的理论宇宙起源这一宏大的命题吸引着不少学者和科学家的关注,他们提出了各种不同的理论来解释宇宙的起源。
其中最为广为人知的是“大爆炸理论”。
大爆炸理论认为,宇宙最初是由一个巨大的爆炸而形成的,从而引发了宇宙的演化过程。
在大爆炸之后,宇宙开始膨胀、冷却,并逐渐形成了我们今天所见的宇宙。
第二部分:宇宙演化的过程宇宙的演化过程可以大致分为以下几个阶段:膨胀、重子物质生成、星系的形成、恒星演化和宇宙的未来。
1. 膨胀在大爆炸之后,宇宙开始经历膨胀的过程。
从宇宙膨胀的速度可以看出,宇宙是不断地在扩张,而且扩张的速度还在不断加快。
2. 重子物质生成随着宇宙的膨胀,宇宙中的物质也开始慢慢形成。
这些物质主要包括了我们所熟悉的原子及其组成的重子物质。
重子物质的生成过程是宇宙演化中非常关键的一步。
3. 星系的形成随着时间的推移,宇宙中的物质开始聚集在一起,并在引力的作用下形成了星系。
星系是由无数颗星体组成的庞大系统,其中包括了恒星、行星和其他天体。
4. 恒星演化恒星是宇宙中最为普遍的物体之一,它们经历了从诞生到死亡的演化过程。
恒星的演化过程非常复杂,其中包括了恒星的形成、核聚变和最终的超新星爆发等。
第三部分:宇宙的未来宇宙的演化过程并不会停留在现在,它将继续向前发展。
根据科学家的推测,宇宙将来可能会经历黑暗能量逐渐占据主导地位、恒星逐渐耗尽能源、宇宙冷却至终极状态等阶段。
结论通过对宇宙起源及演化过程的探讨,我们可以看到宇宙是一个复杂而又神秘的存在。
虽然人类对宇宙的认知仍然有限,但通过科学的研究,我们已经能够揭示出一些宇宙的奥秘。
随着科技的进步和观测手段的不断完善,我们相信人类对宇宙的认知将会不断深入,为人类文明的进步带来新的契机与挑战。
宇宙的形成及其演变是什么?

宇宙的形成及其演变是什么?
以往的人们认为宇宙是永恒不变的,但是我们现在知道宇宙也是有起源的,大爆炸对其起了关键作用。
自从宇宙形成以来,它一直在不断演变。
接下来我们就深入探讨一下:宇宙的形成及其演变是什么?
一、宇宙的形成
1.大爆炸理论
宇宙大爆炸理论认为,宇宙在几十亿年前曾经处于非常高密度和高温度的状态,随后突然爆炸,形成了宇宙的种子。
事实上,大爆炸早已经过去了数百亿年,但它仍然对宇宙的演化产生着极为重要的影响。
2.暗物质
宇宙在形成初期,有一个暗物质的概念,它是一种不发光,不与电磁波相互作用的物质,被认为是宇宙物质的20%左右,对宇宙形成起到了关键的作用。
二、宇宙的演变
1.暗能量
暗能量是哈勃发现的宇宙加速膨胀的推动力。
暗能量在宇宙演化中扮
演着非常重要的角色,相当于宇宙的总能量的约七成。
此外,暗能量
还在不断增长,它对宇宙的未来演化造成了巨大的影响。
2.暗物质
暗物质一直是宇宙谜题中的一个重要环节。
在刻画宇宙群星系分布时,暗物质也有着至关重要的作用。
3.星际尘埃
星际尘埃一直被视为玻璃球宇宙的迷惑性影响,这个在很长时间内被
称为暗能量的现象,直到世界范围内的多项观测才证明了它不是暗能量。
总体来说,宇宙的形成及其演变是一个多方面因素共同影响的过程,
其中各种种类的物质、元素和力量都会发挥它们独特的作用。
对于所
有人来说,宇宙的形成和演变都是一个值得深入研究、探究和了解的
话题,也展示着我们对宇宙的无限诗意。
科学初中九年级第七十二章宇宙的起源与演化解析

科学初中九年级第七十二章宇宙的起源与演化解析一、引言宇宙是一个充满奥秘与未知的存在。
在科学初中九年级第七十二章中,我们将深入探究宇宙的起源与演化过程。
本文将通过多个方面对这一主题展开解析。
二、宇宙的起源1. 大爆炸理论根据大爆炸理论,宇宙诞生于约138亿年前。
当时,整个宇宙处于高度密集的状态,并在一个瞬间经历了爆炸。
这一爆炸导致了物质的扩散和宇宙的形成。
2. 宇宙微波背景辐射宇宙微波背景辐射是宇宙形成后留下的辐射痕迹。
它是宇宙大爆炸后物质冷却的结果,被认为是证实大爆炸理论的重要证据。
三、宇宙的演化1. 星系形成与演化在宇宙的演化过程中,星系的形成与演化起着关键作用。
星系是由大量恒星和星际物质组成的系统。
通过引力的作用,星系逐渐形成,并随时间的推移发生演化。
2. 恒星的生命周期恒星是宇宙中最基本的物质组成单位。
恒星经历了从气体分子团到蓝巨星、红巨星和白矮星等不同阶段的演化过程。
最终,恒星可能会以超新星爆发的方式终结其演化。
3. 宇宙膨胀与暗能量通过观测和测量,科学家发现宇宙正在膨胀,并存在一种称为暗能量的未知力量。
暗能量被认为是推动宇宙膨胀的原因之一,同时也是解释宇宙加速膨胀现象的重要因素。
四、宇宙演化中的问题与挑战1. 暗物质与暗能量尽管科学家对宇宙的起源和演化有了一定的了解,但仍然存在许多未解之谜。
其中包括暗物质和暗能量的性质和存在形式等问题。
解决这些问题对于理解宇宙的起源和演化过程至关重要。
2. 宇宙的命运关于宇宙的命运,科学家存在不同的理论和观点。
有的认为宇宙会继续膨胀直至无限大,而另一些人则认为宇宙将会收缩并最终再次发生大爆炸。
这些命运之争仍在科学界继续进行。
五、结论科学初中九年级第七十二章让我们更深入地了解了宇宙的起源与演化。
通过大爆炸理论、宇宙微波背景辐射、星系的形成与演化以及恒星的生命周期等方面的解析,我们对宇宙的奥秘有了初步的认识。
尽管仍有许多问题和未解之谜存在,但科学家们将继续努力探索,以期揭开宇宙更深层次的奥秘。
宇宙的起源和演化

宇宙的起源和演化当我们仰望星空,心中总会涌起对宇宙的无限好奇和遐想。
宇宙,这个广袤而神秘的存在,它的起源和演化是人类一直试图探索和理解的谜题。
宇宙的起源可以追溯到大约 138 亿年前的一次大爆炸,这就是著名的“宇宙大爆炸”理论。
在那一瞬间,一个无限致密、温度极高的点突然发生了爆炸,释放出了巨大的能量和物质。
这个点包含了宇宙中所有的物质和能量,而爆炸的力量使得这些物质和能量开始迅速向外扩散。
在大爆炸后的极短时间内,宇宙经历了一系列极其剧烈的变化。
首先是“暴涨”阶段,空间以惊人的速度迅速膨胀。
在这个阶段,宇宙中的基本粒子,如夸克、电子等开始形成。
随着温度的逐渐降低,质子和中子开始结合形成原子核,最初形成的是氢原子核和少量的氦原子核。
大约 38 万年之后,宇宙的温度降低到了一定程度,使得电子能够被原子核捕获,形成了原子。
此时,宇宙中的物质主要是氢和氦的气体,这些气体在引力的作用下逐渐聚集,形成了最初的恒星和星系。
恒星的形成是宇宙演化中的一个重要阶段。
在气体云的引力坍缩过程中,中心的物质密度和温度不断升高,当达到一定条件时,核聚变反应被点燃,恒星开始发光发热。
恒星内部的核聚变反应不断将氢转化为氦,并释放出巨大的能量。
对于质量较大的恒星,其内部的核聚变反应会一直进行下去,直到合成铁元素。
当恒星的燃料耗尽时,它会以不同的方式结束自己的生命。
质量较小的恒星可能会逐渐冷却,形成白矮星;质量较大的恒星可能会发生超新星爆发,将其内部合成的重元素抛射到宇宙空间中。
这些被抛射出来的物质成为了下一代恒星和行星形成的原材料。
在恒星周围的物质盘中,行星逐渐形成。
我们的太阳系就是这样一个典型的例子。
太阳在形成过程中,周围的物质盘逐渐凝聚形成了行星、卫星等天体。
在宇宙的演化过程中,星系也在不断地相互作用和合并。
星系团和超星系团逐渐形成,构成了宇宙的大规模结构。
同时,暗物质和暗能量在宇宙的演化中也起着至关重要的作用。
虽然我们目前还无法直接观测到暗物质和暗能量,但通过对宇宙中天体的运动和宇宙的膨胀速度等方面的研究,我们知道它们在宇宙中占据了绝大部分的成分。
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宇宙的起源与演化 摘要:宇宙学是从整体的角度来研究宇宙的起源和演化以及利用理论物理方法研究天体的物理性质和过程的一门学科。随着新兴高科技迅速发展,给与宇宙学相关的各种观测和实验注入了新的活力。什么是宇宙?宇宙是如何起源的?早期宇宙是什么样子的?宇宙是怎样发展演化的?宇宙的基本组成又有那些?本文简单介绍了人类对宇宙的起源与演化发展的认识过程,宇宙的基本组成以及当今热门的大爆炸理论。
一、人类认识宇宙的过程 从古至今,人类一直在探索着存在和生命的意义,可是由于缺乏足够的观测数据,以及怀着以人为本的观念,在古代,无论是东方还是西方,人类都错误的把地球当做是宇宙的中心,他们观察到的实际上只是太阳、地球、月亮、行星等太阳系天体运动的反映,以此基础上建立起来的宇宙理论体系,都没超出太阳系的范围,恒星也只不过是个一成不变的布景或陪衬。这一由古希腊学者欧多克斯提出,后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来地心说体系一直维持了2000多年,只到哥白尼在1543年发表的《天体运行论》中提出了日心说,认为地球并不位于宇宙中心,从而把宇宙的中心从地球挪向了太阳。在此后的18、19世纪,太阳系天文学发展到鼎盛时期,人类发现了太阳系中的所有行星。与此同时,人类的视野也逐渐从太阳系扩展到银河系这个广阔的恒星世界。 进入二十世纪,由于物理基础理论的进一步发展和完善,以及制造水平的提高,宇宙学开始迅速发展,通过观察和演算,人们进一步的了解和认识宇宙。1917年爱因斯坦将广义相对论理论应用到整个宇宙,发表了标志着物理宇宙学建立的论文《根据广义相对论对宇宙学所做的考察》,但是从广义相对论出发建立的宇宙模型不是静态的,这和当时相信静态宇宙的主流观点并不符合,因此爱因斯坦在场方程中加入了一个宇宙学常数来进行修正。得到一个静态的宇宙。1924年,哈勃发现了仙女座大星云中的造父变星,根据周期—光度关系推算出它远在银河系之外,是尺度同银河系相当的巨大恒星系统。这一发现将人类认识的宇宙范围从恒星组成的银河系扩展到由众多星系组成的更广阔的世界。1929年,哈勃又通过观测发现了红移定律,得出河外星系视向退行速度与距离成正比 v=Hd,即哈勃定律,又称哈勃效应,H是哈勃常数。从此宇宙演化的观念开始进入人类的意识,也就是说宇宙不可能是一直处于稳定的状态。可以说哈勃的发现是现代宇宙论诞生的开端。第二次世界大战以后,宇宙膨胀的观点引出了两种互相对立的理论:一种理论是由勒梅特提出,乔治·伽莫夫支持和完善的大爆炸理论。另一种理论则是英国天文学家弗雷德·霍伊尔等人提出的稳恒态宇宙模型。在稳恒态宇宙模型里,新物质在星系远离留下的空间中不断产生,从而宇宙在任何时候看上去都基本不变化。具有讽刺意味的是,大爆炸理论的名称却是来自霍伊尔提到勒梅特的理论时所用的称呼,之后的许多年,这两种理论并立,但是随后的一系列观测证据使天平逐渐向大爆炸理论倾斜。
二、基于大爆炸理论的宇宙起源与演化 目前为科学界所普遍接受的宇宙起源理论认为,宇宙诞生于距今约137亿年前的一次“大爆炸”。宇宙微波背景辐射被认为是“大爆炸”的“余烬”,均匀地分布于整个宇宙空间。“大爆炸”之后的宇宙温度极高,之后30多万年,随着宇宙膨胀,温度逐渐降低,宇宙微波背景辐射正是在此期间产生的,并且是可以观测的。1964年,两位无线电工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊在使用贝尔实验室的一台微波接收器进行诊断性测量时,意外发现了宇宙微波背景辐射的存在,这种辐射被观测到是各向同性的,并且对应的黑体辐射温度为3K。宇宙微波背景辐射的发现和确认使绝大多数物理学家都相信:大爆炸是能描述宇宙起源和演化最好的理论。现在宇宙物理学的几乎所有研究都与宇宙大爆炸理论有关,或者是它的延伸,或者是进一步的解释。1998年,霍金发表了重要论文《没有假真空的开放爆炸》等,完整的揭示了:宇宙是由无通过量子跃迁创生的。创生之初的宇宙是一个果壳状的四维欧式球面,它演化为洛仑磁时空时,巨大的真空能量使宇宙暴胀,速度超过光速,当真空能都转化为物质能,暴胀停止,宇宙开始热化引发了大爆炸,并将永远膨胀下去。霍金的这一理论模型被认为是迄今为止对宇宙起源的最好解释。 可以说,从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来,经过几十年的努力,宇宙学家为我们勾画出了这样一部宇宙演化史: 根据哈勃常数可以推算大约150亿年前,宇宙起始于一个奇点。 大爆炸开始时,约137亿年前,极小体积,极高密度,极高温度。 大爆炸前10~43秒,宇宙从量子背景出现。 大爆炸前10~35秒,同一场分解为强力、电弱力和引力。 大爆炸前10~5秒,10万亿度,质子和中子形成。 大爆炸后0.01秒,1000亿度,光子、电子、中微子为主,质子中子仅占10亿分之一,热平衡态,体系急剧膨胀,温度和密度不断下降。 大爆炸后0.1秒后,300亿度,中子质子比从1.0下降到0.61。 大爆炸后1秒后,100亿度,中微子向外逃逸,正负电子湮没反应出现,核力尚不足束缚中子和质子。 大爆炸后13.8秒后,30亿度,氘、氦类稳定原子核(化学元素)形成。 大爆炸后35分钟后,3亿度,核过程停止,尚不能形成中性原子。 大爆炸后30万年后,3000度,化学结合作用使中性原子形成,宇宙主要成分为气态物质,并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块,直至恒星和恒星系统。
三、宇宙的基本组成 3.1 恒星 恒星的演化开始于巨分子云。一个星系中大多数虚空的密度是每立方厘米大约0.1到1个原子,但是巨分子云的密度是每立方厘米数百万个原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量,直径为50到300光年。在巨分子云环绕星系旋转时,一些事件可能造成它的引力坍缩。巨分子云可能互相冲撞,或者穿越旋臂的稠密部分。邻近的超新星爆发抛出的高速物质也可能是触发因素之一。最后,星系碰撞造成的星云压缩和扰动也可能形成大量恒星。坍缩过程中的角动量守恒会造成巨分子云碎片不断分解为更小的片断。质量少于约50太阳质量的碎片会形成恒星。在这个过程中,气体被释放的势能所加热,而角动量守恒也会造成星云开始产生自转之后形成原始星。恒星形成的初始阶段几乎完全被密集的星云气体和灰尘所掩盖。通常,正在产生恒星的星源会通过在四周光亮的气体云上造成阴影而被观测到,这被称为博克球状体。质量非常小(小于0.08太阳质量)的原始星的温度不会到达足够开始核聚变的程度,它们会成为褐矮星,在数亿年的时光中慢慢变凉。大部分的质量更高的原始星的中心温度会达到一千万开氏度,这时氢会开始聚变成氦,恒星开始自行发光。核心的核聚变会产生足够的能量停止引力坍缩,达到一个静态平衡。恒星从此进入一个相对稳定的阶段。如果恒星附近仍有残留巨分子云碎片,那么这些碎片可能会在一个更小的尺度上继续坍缩,成为行星、小行星和彗星等行星际天体。如果巨分子云碎片形成的恒星足够接近,那么可能形成双星和多星系统。当恒星燃烧殆尽时,会以三种可能的冷态之一作为终结:白矮星,中子星和黑洞。 3.2 黑洞 如果恒星的质量足够大,且内核质量要超过3.2倍太阳的质量,这时塌缩过程中中子都会被压碎,最后恒星塌缩直到半径小于史瓦西半径,就会成为一个黑洞。史瓦西半径是卡尔·史瓦西于1915年针对广义相对论方程关于球状物质分布的解,此解的一个结果是可能存在黑洞。史瓦西半径的公式:r=Gm/c^2当中,r 代表史瓦西半径,G 代表万有引力常数,m 是天体质量,c^2代表光速的平方值,太阳的史瓦西半径约为3千米,地球的史瓦西半径只有约9毫米。 可以说黑洞是一种引力极强的天体,就连光也不能逃脱。我们现行的一切物理规律和定理都对其无效,但是当代的宇宙学家们发现,黑洞对我们现今的宇宙的形成起着至关重要的作用,正是由于黑洞,星系才能形成,才会演变形成太阳、地球以至人类。 3.3 暗物质与暗能量 进入二十一世纪,通过进一步的观测与计算,宇宙学家们发现人类能够看到的宇宙中其实只是很小的一部分,宇宙中普通物质只占4%,23%的物质为暗物质,73%是暗能量。 什么是暗物质呢?暗物质是不发光的,但是它有显著的引力效应。比如,对于一个星系考虑距其中心远处的天体的旋转速度,如果物质存在的区域和光存在的区域是一样的话,由牛顿引力定律可知,距离中心越远,速度应该越小。可是天文观测事实不是这样的,这就说明当中有看不见的暗物质。目前各种天文观测和结构形成理论强有力地表明宇宙中有大约三分之一是暗物质。中微子是一种暗物质粒子,但它的质量是非常小的,在暗物质中只能占微小的比例,绝大部分应是所谓的中性的弱作用重粒子。它们究竟是什么目前还不清楚。理论物理学家猜测,它们可能是超对称理论中的最轻的超对称粒子,是稳定的,在宇宙演化过程中像微波背景光子一样被遗留下来。目前世界各国科学家进行着各种加速器和非加速器实验,试图找到这种暗物质粒子。 暗能量是近年宇宙学研究的一个里程碑性的重大成果。支持暗能量的主要证据有两个。一是对遥远的超新星所进行的大量观测表明,宇宙在加速膨胀,星系膨胀的速度不象哈勃定律描述的那样,是恒定的,而是在不断加速。按照爱因斯坦引力场方程,加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的"暗能量"。另一个证据来自于近年对微波背景辐射的研究精确地测量出宇宙中物质的总密度。但是,我们知道所有的普通物质与暗物质加起来大约只占其1/3左右,所以仍有约2/3的短缺。这一短缺的物质称为暗能量,其基本特征是具有负压,在宇宙空间中几乎均匀分布或完全不结团。最近观测数据显示,暗能量在宇宙中占总物质的73%。值得注意的是,对于通常的能量(辐射)、重子和冷暗物质,压强都是非负的,所以必定存在着一种未知的负压物质主导今天的宇宙。然而现在物理学的基本理论还无法解释观测到的这一暗能量。暗能量是二十一世纪物理面临的最大的挑战。物理学对暗能量这种新类型物质的探索才刚刚开始。众说纷纭,但仅仅是一些猜测和设想,远没有形成一个基本合理的解释。科学家正在计划发射新的探测卫星,对于宇宙大尺度空间进行更多更精确更系统的观测,进一步研究宇宙加速膨胀的规律,确定暗能量的形式和物理特征,不同的暗能量形式将导致非常不同的宇宙膨胀的规律。解决这一问题需要新的理论,这样的理论一旦被找到,很可能是人们长期追求的包括引力在内的各种相互作用统一的量子理论,而这必将是一场重大的物理学革命。