標題:
宇宙學 (Cosmology)
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作者:
alanmak92
時間:
2005-8-24 23:44
標題:
宇宙學 (Cosmology)
大爆炸 (The Big Bang)
在很久以前 (讓我們把這一刻稱為 t=0)，宇宙所有物質都集中在一個極細的空間內，物質被擠壓在原始火球 (primordial fireball) 之內，在 t=0.0001 s，宇宙充滿著能量極高的輻射，溫度約為 1012 K，密度約為 1013 g/cc。開始了一個輻射主導(radiation-dominated) 的宇宙，高能的輻射不斷與物質產生相互作用。由於宇宙充滿高能的輻射，而能量根據 E=mc2 轉化成物質，產生粒子-反粒子對 (particle-antiparticle pair); 在最初的幾秒鐘產生了質子，中子和電子，粒子-反粒子的煙滅又變回能量，早期宇宙對於輻射是不透明的。因為某些量子力學的原故，宇宙中粒子的數目比反粒子多，所以我們現在的宇宙由物質組成，沒有反物質。然後宇宙在膨脹中冷卻，大約在 t=3 min 以前，一些質子和中子變成重氫 (deuterium)，最後更變成氦，較輕的原素 (主要是氫和氦) 開始形成。大約在 t=30 min 以前，核子反應結束，早期的宇宙大約由 75% 的氫和重氫和 25% 的氦構成。大約在一百萬年以前，宇宙溫度約為 3000 K，原子核開始和電子結合成原子，相對來說，原子較少和輻射產生相互作用，宇宙變得透明，並且以物質主導 (matter-dominated)。當宇宙不斷膨脹，那些 3000 K 輻射的波長變長，直至現在已被「拉長」約一千倍，變成我們今天觀測到的宇宙背景輻射 (cosmic background radiation)，波長約 1 mm (微波)，看起來好像是從一個溫度為 2.735 K 的物體發射出來一樣。背景輻射大致上是各向同性 (isotropic) 的 (除了在獅子座方向，由於銀河系的運動而引致的藍移和在相反方向的紅移)。由量度宇宙膨脹速度的變化估計，宇宙的年齡界乎 100 億至 200 億年之間：哈勃太空望遠鏡的觀測數據顯示宇宙年齡約為 120 億年，如果從最老的球狀星團的年齡估計，則宇宙年齡約為 150 億年。
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