宇宙中最大的几个问题

kevin1002

宇宙中最大的几个问题

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宇宙中最大的几个问题
                    宇宙中最大的几个问题，宇宙有不计其数的天体，经过这么多年的探索，人们对于宇宙还处于一知半解的状态，但是这反而激起了人们的探索之心，下面我带大家简单了解一下宇宙中最大的几个问题。
宇宙中最大的几个问题1

   第一个问题，人类是宇宙中唯一的智慧生命吗？
  有人说，人类的出现就是一个时空的奇迹！由此可以看出，人类是多么的特殊。自人类有历史记录以来，我们就开始对宇宙产生了强烈的好奇，不停地寻找着宇宙中可能存在的外星生命。然而无数年过去了，毫无收获。
   
   外星文明
  不可否认，宇宙如此之大，诸如地球一样的行星多不胜数，很难相信整个宇宙仅仅只有人类一种智慧生命存在！但无论如何，人类的太空望远镜以及探测器所观测到的所有数据显示，目前为止人类仍然是宇宙中已知的唯一智慧生命。
  虽然有许多天文台声称自己接收到了来自外星文明的信号，然而终究没有了下文！所以，人类究竟是否是宇宙中唯一的智慧生命这个问题，依然困扰着人类！也许直至人类文明的终结都不会有答案！
   第二个问题，宇宙是如何诞生的？
  关于宇宙是如何诞生的，有许多说法，宇宙大爆炸、平行宇宙以及二维世界的全息投影等等！根据哈勃望远镜的观测结果，几乎所有的星系彼此之间正在远离，远离的速度越来越快，由此看来，似乎宇宙大爆炸理论符合实际观测的结果。
   
   宇宙大爆炸
  然而我们终究无法明白宇宙是如何诞生的！虽然宇宙大爆炸符合目前的观测结果，但归根结底，人类所能观测到的关于宇宙的数据仅仅只是非常少的一部分，并不足以证明宇宙大爆炸的正确性。况且，极个别科学家认为宇宙是虚拟的，就像我们在计算机中创造的虚幻世界一样，如果这个观点成立，那所有观测到的数据将毫无意义！
  还有些科学家认为，宇宙存在于一个高纬度空间内，而宇宙中的生命——也就是我们，只是宇宙内部这样一个低纬度空间的生命。所以，无论我们如何去探索，永远也不会得到答案，因为我们无法理解宇宙的运行方式以及存在方式，那是超越了我们维度的东西。
   
   高纬度空间中的地球
   第三个问题，宇宙有没有终结？
  这个问题就像是宇宙有没有开始一样，没有答案！有科学家认为宇宙会在膨胀到极限之后开始收缩，最终会坍缩成为一个奇点，然后等待时机再次爆炸形成新的宇宙，如此循环往复！
   
   宇宙奇点
  也有科学家认为宇宙在膨胀到极限之后会处于稳定状态，永世长存！甚至还有科学家认为，宇宙根本就没有膨胀，一切都是人类科技水平有限，对宇宙认识不足造成的！总之就是，没有答案。
  这本就合情合理，如果我们无法确定宇宙是如何开始的，那么我们也应该无法确定宇宙会在何时终结，以何种方式终结。
   
   宇宙的终结
  或者说，宇宙的开始与终结本就是同一个问题，明白了一个，必然也就明白了另外一个，而这个问题的答案很可能是非常简洁美丽的，但遗憾的是，这个答案将成为人类文明永远的谜团！
宇宙中最大的几个问题2

   1、宇宙是什么
  宇宙是是空间，时间，物质和能量构成的统一体。
   2、宇宙的起源
  20世纪以来，随着天文学的发展，人们提出了几种宇宙起源的模型。先是爱因斯坦的静态宇宙模型，发现了哈勃定律后“稳恒态理论”取而代之。发现微波背景辐射后，“大爆炸理论”则最终成为物理学界普遍认同的理论。
  大爆炸理论认为，宇宙的诞生于一场约138亿年前的奇点大爆炸。一切物质与时间都是在那之后产生的。大爆炸早期，正物质和反物质被成对地创造出来。但由于早期的对称性破缺，正物质的总量比反物质略微多出一点点，随后很快正反物质湮灭，宇宙中失去了绝大部分的正、反物质。而那剩下来的一点点正物质随着宇宙的膨胀开始冷却，凝聚形成了我们现在看到的宇宙。
   
   图1：宇宙演化模型
  一开始，这个理论面对着3个质疑。即视界疑难，平坦性疑难，和磁单极疑难。
  视界疑难：宇宙微波背景辐射（CMB）是大爆炸遗留下来的热辐射，它在黑体辐射光谱的温度为2.73K，而且这个温度在宇宙的各个方向都是相同的。然而可观测宇宙中最远的两点，随着宇宙的膨胀，已经远到以光速都无法在他们之间传递信息了（相距约900亿光年）。那么，宇宙的温度怎么可能保持得那么均匀呢？
   
   图2：宇宙微波背景辐射图像
  平坦性疑难：科学家通过计算，发现早期宇宙空间是非常平坦的，曲率几乎处处为0。为什么这么平坦呢？
  磁单极疑难：由于宇宙早期存在对称性破缺，理论上应该能够找到一些磁单极子，但是人们至今没有发现。
  对这三个问题最好的解释来自Alan Guth的“暴胀理论”（Inflationary Theory）。暴胀理论认为，大爆炸后的
   
  秒之前，宇宙在缓慢膨胀，进行了充分的`热交换，温度达到均匀。随后突然在极短时间内暴胀成为庞大的宇宙。这样温度在暴胀之前就已经均匀了，由于快速的膨胀，时空曲率也被拉平了。而磁单极子迅速分散到整个宇宙中，并由于密度过低，至今没有被我们发现。当然，暴胀理论虽然能很好地解释现象，但至今仍然没有确凿证据证明其正确。
   3、宇宙的年龄
  那么根据大爆炸理论，宇宙的年龄又是多少呢？我们定义宇宙的年龄为从大爆炸至今的时间。根据哈勃定律
   
  ，退行速度快的天体离我们远，退行速度慢的天体离我们近，说明宇宙中各处具有统一的年龄（如下图）。而这个统一的时间t就可以用距离除以速度来计算。我们再看看哈勃定律，时间
   
  的倒数。因此，只要能精确测量哈勃常数，就能够求得宇宙的年龄了。
  根据普遍认可的对哈勃常数的测量（
   
  ），科学家认为宇宙的年龄约为138亿年。然而2019年的一些新研究又发现哈勃常数的实际值应该更大，根据新数据宇宙的年龄应该减小到约114亿年。
   
   4、宇宙的大小
  由于受到光速的限制，我们能够观测的宇宙有一个固定的范围，半径为460亿光年。照理说宇宙年龄只有138亿年，在离我们460亿光年处的恒星所发出的光，就算用尽宇宙诞生至今的所有时间，也不可能走到我们地球，那我们怎么可能看见他们呢？
  问题就出在了宇宙的膨胀上。当这些恒星刚刚形成时，还在宇宙的早期，它们与我们之间的距离还没有那么远。它们那时发出的光经过约138亿年到达了我们地球。而今天，随着宇宙的膨胀，那些恒星已经被”推“到了距离我们460亿光年远处。换言之，我们确实看到了这些距离我们460亿光年的恒星，不过我们看到的只是过去的它们。至于今天的它们是否已经寿终正寝，我们都不得而知了。
  此外，宇宙的真正大小仍然是科学无法解决的问题，因为460亿光年外的东西，我们就看不到了。也许宇宙真的像有些人所说的那样，是无边无界的。
   5、宇宙的终点
  最后我们来探讨一下宇宙未来的终极命运。物理学家们一开始认为暴胀之后，宇宙会在物质间引力的作用下开始减速膨胀，直到膨胀速度减至0，然后再反向收缩。就像我们向天空中抛出一个小球，小球离开手之后在引力的作用下会减速上升，达到最高点后，开始加速掉落。由此，人们预言宇宙将最终重新收缩成一个奇点，终结于Big Crunch。
  霍金在《时间简史》里给出的就是这种预言（如图3）。霍金说，宇宙的演化就像一个地球，时间之矢就像地轴，从北极指向南极。北极表示Big Bang。南极表示Big Crunch。宇宙的随着时间先膨胀，在“赤道”处达到最大，随后在引力作用下开始收缩，终结于Big Crunch。
  而这样一个球就是我们所能够了解到的全部，由于我们的维度不够高，我们看不到这个球之外的东西。假设我们站在球顶部Big Bang那一点上，我们无论往哪个方向走，都会走向未来。所以我们无法讨论在Big Bang“之前”有什么。
   
   图3：宇宙演化与地球的类比
  然而，戏剧性的是，霍金的这个预言如今已经被观测结果所抛弃。1998年三位物理学家在观测Ia型超新星爆发时，得到数据证明宇宙从距今大约40亿年前开始，由减速膨胀又转变为加速膨胀了。在图1中我们看到最右端Modern Universe那里有一个钟形的开口，可见宇宙的范围正在加速扩大。
  至于为什么加速膨胀，仍然是一个谜。科学家们的新猜想是宇宙中充斥着我们难以观测的“暗能量”。暗能量提供“万有斥力”，将物体相互推开。曾经有一段时间物质间引力大于斥力占主导，于是宇宙减速膨胀。但40亿年前开始，由于宇宙物质密度减小，暗能量超过了引力，开始占主导地位。于是宇宙又开始加速膨胀。当然，人们至今还未发现任何暗能量存在的证据，因此无法为该理论提供有效的证明。
  基于宇宙加速膨胀的理论，未来各个星系之间的距离会变得无比遥远。太空旅行也会变得相当困难。至于宇宙的终结，有科学家认为会是一场“大撕裂”。即“万有斥力”变得越来越强大，以至于在约500亿年后，我们的银河系，太阳系，甚至所有原子都会被这种斥力所撕裂，一切生命自然也将不复存在。

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一、伽马射线暴，可能喜欢天文的朋友都应该听说过伽马射线暴，它可以称得上是宇宙中威力最强大剧烈的爆炸。理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体（黑洞或中子星）合并而产生的。伽马射线暴短至千分之一秒，长则数小时，会在短时间内释放出巨大能量。如果与太阳相比，它在几分钟内释放的能量相当于万亿年太阳光的总和，其发射的单个光子能量通常是典型太阳光的几十万倍。伽马射线暴也被称之为生命的终结者，在它的爆炸辐射范围内只要有生命星球存在，基本都会被它终结。为什么伽马射线暴能够将一切生命杀死？原因就是它会破坏生命的DNA，而且它还能够让行星失去大气层的保护。可能很多人都知道黑洞非常可怕可以吞噬一切，可黑洞跟伽马射线暴比起来，就要逊色一些了。
伽马射线暴的真正可怕之处就是它一旦爆发，辐射范围是非常广的，基本数千光年范围内的生命如果无法及时逃脱，都要被它终结。科学家研究地球的生命史，猜测地球发生的五次生物大灭绝事件中，第一次物种大灭绝有可能就是由伽马射线暴引起的，那个时候天空中出现了两个太阳，70%的大气被破坏，致使海洋生物链基层被破坏，75%的生物从地球上消失。同时，科学家通过观测发现，距地球8000光年之外有一颗巨大质量的恒星生命即将走到尽头，随时有可能会爆发伽马射线暴，虽然8000光年的距离可能已经出了伽马射线暴的辐射范围，但是谁也无法保证它会不会更强一些正好碰一下地球，只要地球被伽马射线暴的余波碰一下，虽然无法导致大灭绝事件的发生，但是小范围的灭绝事件还是有可能发生，同样会对地球的生命和人类产生巨大的威胁。二、黑洞，超大质量的恒星发生超新星爆炸后，其中心处就会演化为一个黑洞。黑洞的引力异常强大，而且黑洞跟中子星这样的天体还有所不同，虽然它们都是起源于大质量的恒星，但是中子星的质量是有上限的，它不可能无限增加。而黑洞的质量似乎没有上限，它可以通过不断吞噬天体和物质，不断壮大。
黑洞的质量到底能成长到多大，无人知道。而黑洞也可以通过相互碰撞融化合并来变得更加强大，像银河系中心这样的超大质量黑洞，有可能也是很多的黑洞不断融化才有现在的规模，而它还可以融化无数的黑洞，有科学家认为，如果黑洞不断融化下去，未来有一天它能够将整个宇宙吞噬掉。黑洞超强的吞噬能力让它成为了宇宙的霸主，也是一个无所不吞的强盗。只要有黑洞经过的地方，天体，物质全部消失，只留下一个空洞。如果太阳系或者太阳系附近出现一个行星级别的流浪黑洞，有可能就会不断吞噬太阳系外围的物质，然后一步步深入内星系，八大行星和太阳都会成为它的食物，最后太阳系消失。三、流浪星球的威胁，自从很多人看完《流浪星球》，知道了宇宙中还有流浪行星，流浪恒星这样的流浪天体。事实上，根据科学家的观测研究发现，宇宙中的流浪星球非常多，银河系存在的流浪行星数量可能不会少于一亿颗，除了流浪行星还有流浪恒星，流浪中子星等，只要是天体都有一定的概率成为流浪天体。
流浪星球既然是在星际空间之中流浪，那么它们就有一定的概率正好流浪到太阳系，如果它们进入了太阳系，从地球身边掠过，那么其巨大的引力就有可能将地球弹射出去，让地球迅速偏离轨道，其推力将比《流浪地球》科幻电影中要强上数百倍。不过，计算机模拟结果显示，一颗巨大星球接近地球的几率不到十亿分之一。虽然概率极其小，但并不表示一定不会发生，一旦发生了，那等待地球的有可能将会是生命的终结。而且科学家近年来一直猜想中的太阳系第九行星，有可能就是在太阳系早期的时候，星际空间中的一颗流浪行星经过太阳系的时候，被太阳的引力捕获成为了太阳系边缘外围的一颗行星。四、太阳系附近的超新星爆发，上面我们说了伽马射线暴是宇宙中最剧烈的爆炸，辐射范围可达数千光年。超新星爆发其实跟伽马射线暴是同源的，都是由恒星死亡末期发生的。不同的是，只有超大质量的恒星，也就是能够演化为黑洞的恒星发生超新星爆炸的时候才会同时引发更剧烈的伽马射线暴。一般的恒星生命末期只会发生超新星爆发。
虽然超新星爆炸相对于伽马射线暴威力要弱了很多，可是它仍然是宇宙中非常可怕的爆炸，影响范围可达数十光年，如果太阳系附近的年老恒星发生超新星爆炸，其强烈的辐射足以让地球生命终结。五、小行星撞击，如果说地球在未来最有可能遭遇的宇宙灾难，恐怕就是小行星撞击了。6500万年前的一颗小行星撞击带来了第五次生物大灭绝，恐怖和其它的80%地球生物灭绝。而太阳系又是一个小行星特别多的星系，火星和木星之间的小行星带，太阳系边缘的柯伊伯带都是小行星聚集地。虽然大部分小行星都有稳定的运行轨道，但是总有一些例外会跑出轨道向内星系拉来。好在地球的前方有一个巨大的木星挡着，否则地球不知已经遭遇了多少次的小行星撞击。
小行星撞击也号称生命的终结者，对地球生命的威胁非常大。那么以上五个宇宙灾难中，哪一个对地球的威胁最大呢？如果说灾难级别，那一定是伽马射线暴了。可如果说当下对人类威胁最大的可能就是小行星撞击了，毕竟小行星就在我们的家门口，随时都有可能脱离稳定轨道向地球撞来。不过，人类的科技在快速发展，科学家也在积极探索研究小行星拦截技术，相信用法了多久，我们就会有先进的小行星拦截技术。那个时候小行星的威胁将被排除在外。而流浪星球对地球的威胁其实在未来也不算什么，通过发达的科技仍然有办法解决。黑洞和超新星爆发的威胁可能就有点麻烦了，这个如果未来真有一个黑洞进入太阳系或者附近即将发生超新星爆发，那人类唯一的选择只有离开太阳系，只要我们能够研究出亚光速飞行技术，完全可以快速躲开即将到来的威胁。
而最后的伽马射线暴威胁对于科技的要求就非常高了，要知道它的辐射范围可达6000光年左右。即使飞船以光速飞行也躲不过，只有超光速飞行技术或许才有可能真正躲过去，发现不对及时带着整个人类迁移。只要速度快，一切灾难都将对人类产生不了威胁。由此可见，速度永远是王者，不管是在地球还是在太空中，只要你跑得够快，速度够快，不管是伽马射线暴还是黑洞的威胁都将成为泡影。即使有一天这个宇宙要毁灭了，我们也可以依靠速度的优势，走出这个宇宙。

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曾几何时，人类认为地球是一片辽阔的方形大地，而天空则是一个半圆球的罩子笼罩着大地，天上的星星都在围绕着地球转动，这便是最早的“天圆地方”也就是“地心说”。后来，人们逐渐发现了地球并不是宇宙的中心，地球实际上是在围绕太阳转动，这就是我们所说的“日心说”！随着现代科学的不断发展，尤其是天文望远镜的出现，人们对于宇宙的认知越来深入，渐渐形成了一套关于宇宙最基本的模型——宇宙是一个无比巨大的空间，无论是太阳还是地球，在宇宙中连一粒尘埃都算不上。而且根据科学家的推算，宇宙已经存在了至少138亿年之久！
虽然人类建立了比较完善的宇宙概念，但是关于宇宙的三大问题，却始终无法得到解答，而且很有可能永远不会有答案。第一个问题，人类是宇宙中唯一的智慧生命吗？有人说，人类的出现就是一个时空的奇迹！由此可以看出，人类是多么的特殊。自人类有历史记录以来，我们就开始对宇宙产生了强烈的好奇，不停地寻找着宇宙中可能存在的外星生命。然而无数年过去了，毫无收获。
不可否认，宇宙如此之大，诸如地球一样的行星多不胜数，很难相信整个宇宙仅仅只有人类一种智慧生命存在！但无论如何，人类的太空望远镜以及探测器所观测到的所有数据显示，目前为止人类仍然是宇宙中已知的唯一智慧生命。虽然有许多天文台声称自己接收到了来自外星文明的信号，然而终究没有了下文！所以，人类究竟是否是宇宙中唯一的智慧生命这个问题，依然困扰着人类！也许直至人类文明的终结都不会有答案！第二个问题，宇宙是如何诞生的？关于宇宙是如何诞生的，有许多说法，宇宙大爆炸、平行宇宙以及二维世界的全息投影等等！根据哈勃望远镜的观测结果，几乎所有的星系彼此之间正在远离，远离的速度越来越快，由此看来，似乎宇宙大爆炸理论符合实际观测的结果。
然而我们终究无法明白宇宙是如何诞生的！虽然宇宙大爆炸符合目前的观测结果，但归根结底，人类所能观测到的关于宇宙的数据仅仅只是非常少的一部分，并不足以证明宇宙大爆炸的正确性。况且，极个别科学家认为宇宙是虚拟的，就像我们在计算机中创造的虚幻世界一样，如果这个观点成立，那所有观测到的数据将毫无意义！还有些科学家认为，宇宙存在于一个高纬度空间内，而宇宙中的生命——也就是我们，只是宇宙内部这样一个低纬度空间的生命。所以，无论我们如何去探索，永远也不会得到答案，因为我们无法理解宇宙的运行方式以及存在方式，那是超越了我们维度的东西。
第三个问题，宇宙有没有终结？这个问题就像是宇宙有没有开始一样，没有答案！有科学家认为宇宙会在膨胀到极限之后开始收缩，最终会坍缩成为一个奇点，然后等待时机再次爆炸形成新的宇宙，如此循环往复！
也有科学家认为宇宙在膨胀到极限之后会处于稳定状态，永世长存！甚至还有科学家认为，宇宙根本就没有膨胀，一切都是人类科技水平有限，对宇宙认识不足造成的！总之就是，没有答案。这本就合情合理，如果我们无法确定宇宙是如何开始的，那么我们也应该无法确定宇宙会在何时终结，以何种方式终结。

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1.在“大爆炸”之前是个什么东西？
答：是一个奇点。一个体积为零，密度无限大的点，所有的物理规则在这里都失效。奇点爆炸，时间和空间开始产生。
2.宇宙有多大？
答：宇宙有限无界。宇宙是有限的，但是没有边界，整个宇宙模型可能是个球形，就像地球，你一直往一个方向走，总有一天你会绕地球一圈而回到出发。同样用望远镜望向宇宙深处，如果时间足够长，你会从望远镜你看到自己的后背。你永远发现不了它的边界，但它却又是有限的。
3.宇宙在膨胀吗？
哈勃“谱线红移”现象是由哈勃所证实的，他观察到地球以外的星体所发出的光谱都在向红色的一段移动，这说明他们正在远离地球，所以证实宇宙在膨胀。
    其实宇宙在加速膨胀。宇宙大爆炸后，在引力的作用下，宇宙要减速膨胀的，不过观察发现宇宙却在加速膨胀，所以还有另一种与引力作用相反的力量在让其膨涨加速，科学家称之为暗能量，暗能量在大爆炸后的某个时间产生，且随着宇宙膨胀其密度却保持恒定，在随着各个星系距离的增加，引力作用逐渐减弱的情况下，暗能量的力量逐渐超过引力，而使宇宙膨胀加速。
4.宇宙微波背景辐射的来源？
答：是大爆炸是遗留下来的辐射。大爆炸后产生的辐射，如各种射线、粒子等，随着时间的延长，这种辐射在整个宇宙空间内散播，几乎充满了正个宇宙空间，所以科学家在各个方向进行宇宙射线观察时都有这种背景的辐射。