度和發(fā)射率增加,因而它的質(zhì)量損失得更快。因此霍金預測黑洞以極高的速度輻射能量,直到黑洞的爆炸。
1917年,a阿爾伯特·愛因斯坦運用廣義相對論建立了一個“靜態(tài)、無限、無界”的宇宙模型,奠定了現(xiàn)代宇宙學的基礎。
nd弗里德曼發(fā)現(xiàn),根據(jù)愛因斯坦的場方程,宇宙也可以是膨脹的和振蕩的。
n勒梅特提出了真正意義的膨脹宇宙模型。1929年,哈勃發(fā)現(xiàn)了星系紅移與它的距離成正比,建立了著名的哈勃定律。這一發(fā)現(xiàn)是對膨脹宇宙模型的有力支持。
n伽莫夫等人提出了熱大爆炸宇宙模型。1965年微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)證實了伽莫夫等人的預言。大爆炸宇宙模型成為標準宇宙模型。
1980年,美國的阿蘭·古斯在熱大爆炸宇宙模型的基礎上又進一步提出了大爆炸前期暴漲宇宙模型,隨后由安德烈·林德進行了修訂。
該模型包括一個短暫的(指數(shù)的)快速膨脹,這個過程抹平時空而使宇宙平坦,解決了視界問題。他提出在宇宙誕生最初的時刻,時空發(fā)生過一次急速膨脹的過程,宇宙大爆炸之后的一瞬間,時空在不到1034秒的時間里迅速膨脹了1078倍。
歷史中的電腦演化模型
2014年5月,科學家制作出最為成功的宇宙演化的電腦模型,模擬宇宙以暗物質(zhì)為誕生并演化的過程。
本次建立的電腦模型和真實的宇宙驚人得相似。這個電腦模型可用于測試有關宇宙構造和運轉(zhuǎn)原理的理論。有關科研成果已經(jīng)在《自然》雜志上發(fā)表。
電腦模型最初展示了虛空狀態(tài)下分散在各處神秘的“暗物質(zhì)”。幾百萬年過去了,暗物質(zhì)集中起來,為早期星系的產(chǎn)生埋下種子。反暗物質(zhì)隨之出現(xiàn),才有了將來的星球和生命。黑洞也在模型中占有一席之地。它們吸入并吐出物質(zhì),產(chǎn)生一系列爆炸,影響星球的形成。
研究人員馬克·福格爾斯貝格爾表示,模型印證了暗物質(zhì)等諸多宇宙學理論。他說“在模擬中,很多星系都和現(xiàn)實宇宙中的星系非常相似。這意味著我們對宇宙基本運轉(zhuǎn)原理的認知是正確的、完整的。如果你不把暗物質(zhì)算進去,它看著都不怎么像真正的宇宙。”
現(xiàn)代宇宙學的先驅(qū)是霍金。霍金“宇宙創(chuàng)造過程中,“上帝”沒有位置。沒有必要借助“上帝”來為宇宙按下啟動鍵。”
霍金推崇利用數(shù)學和物理手段尋找一個大一統(tǒng)理論,并且證明“宇宙不是偶然誕生的,不需要上帝”,“宇宙的數(shù)學模型是有限無界”。
霍金在演講中說道
“然而,人們在過去幾年發(fā)現(xiàn),科學定律甚至在宇宙的開端也是成立的。在那種情形下,宇宙可以是自足的,并由科學定律所完確定。哈特爾和我所做的設想可以被重新表達成宇宙的邊界條件是它沒有邊界。”
宇宙的創(chuàng)生
爆炸之初,物質(zhì)只能以中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等基本粒子形態(tài)存在。宇宙爆炸之后的不斷膨脹,導致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻,逐步形成原子、原子核、分子,并復合成為通常的氣體。氣體逐漸凝聚成星云,星云進一步形成各種各樣的恒星和星系,最終形成我們?nèi)缃袼吹降挠钪妗?
暴漲模型允許宇宙的物質(zhì)和能量從無中產(chǎn)生。大統(tǒng)一理論認為,重子數(shù)允許不守恒,而宇宙中的引力能可粗略地說是負的,并精確地抵消非引力能,總能量為零,因此宇宙從無中演化是可能的。
“無”并非是絕對的虛無,真空能恰恰是一種特殊的物質(zhì)和能量形式。如果進一步說真空能起源于“無”,那么這個“無”也只能是一種未知的物質(zhì)和能量形式。從現(xiàn)代物理學的觀點看,真空也可視為物質(zhì)。
宇宙不論多么巨大,作為一個有限的物質(zhì)體系,也有其產(chǎn)生、發(fā)展和滅亡的歷