波士顿龙虾,迫使世界大爆炸的能量从何而来?,网吧

跟着科技界的不断发现,更多的问题也随之呈现。许多的简略问题居然找不到答案。就比方咱们的国际从何而来?国际大爆破之前是什么姿态?大爆破的能量从何而来?大爆破仅仅发作了咱们一个国际吗?下面咱们逐个海鱼来寻求答案。

1927年,比利时天文学家和国际学家rm勒梅特(Georges Lematre)初次提出了国际大爆破假说。1929年,美国天文学家哈勃依据假说提出星系的红移量与星系间的间隔成正比的哈勃规律,并推导出星系都在相互远离的国际胀大说。

现代国际学中最有影响的一种学说。它的首要观念是以为国际曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,国际系统在不断地胀大,使物质密度从密到稀地演化,好像一次规划巨大的爆破。该理论的创始人之一是伽莫夫。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆破理论,以为国际由大约140亿年前发作的一次大爆破构成。但是供给大爆破的能量从何而来,却没有人知道。

咱们来假定一下,国际创生方程为:0=+(正物质)(c的立方)除以(2HG)+(负的-反物质)(c的立方)除以(2HG), c---光速 H--哈勃常数 G---引力常数;由此看来,国际创生不需求能量,大爆破也没有创生能量。初步是0,创生之后,正负能量之和,仍是0。但大爆破后正负质量的对称性损坏之后,国际总能量不是0了,现在咱们看不到反物质,也不知道什么原因失踪了,这个问题现在也没有答案,但国际总能量对称值仍然守恒的。能量不会凭空呈现,这是知识。

假如有一天反物质大量呈现,国际也将湮灭,一切物质将变为初步始的能量。

你不是说国际创生不需求能量吗,逆向推理的能量哪去了?这就要说到能量的负极——暗能量。

关于大爆破后初步的几分钟,相关的观测严峻缺少,最前期国际物质——能量的实践方式很大程度上仍仅仅猜想。大一统理论猜测了特定类型的粒子(如难以捉摸的磁单极子),而超弦、超对称、超引力以及其他多维理论都猜测了各自原初粒子及作用力。

物质对反物质的绝对优势也是一个需求透彻阐明的经验性现实。

其他首要问题都与暗物质和暗能量的发作和实质有关(一般以为量子真空是二者的首要供给方)。暗能量也勘探不到,莫非还有另一个和咱们国际特点相反的国际?

但是美国的科学家在2014年9月28日用数学的方法证明了“黑洞是不存在的”。假如没有黑洞就不存在无限密布的奇点。据美国物理学家安排网站报导,美国北卡罗来纳州大学教堂山分校的理论物理学家劳拉梅尔西尼霍顿在在线物理学知识库ArXiv发表文章称,她现已用数学证明了“黑洞是不存在的”。一旦她的观念被科学界证明是正确之后,现代物理学关于国际的来源学说将或许被悉数推翻。

报导指出,劳拉的理论运用了数学方法,将万有引力理论和量子力学理论调和地交融在了一同:得出的定论便是“黑洞并不存在”。她和霍金都以为当恒星逝世崩塌时,会释放出霍金提出的辐射。在这个进程中,星球本身也将丢失一大部分的质量,终究,逝世的星球所剩的密度不足以构成黑洞。

假如这条理论被证实是正确的,大爆破理论或许会因而而被推翻,甚至于现代物理学关于国际的来源学说或许将被悉数推翻,亦或是交融万有引力理论和量子力学理论的新理论中从头设定宿醉“黑洞不存在”。

问题又来了,假如国际不是来源于大爆破,那么国际又是怎样千寻波士顿龙虾,迫使国际大爆破的能量从何而来?,网吧诞生的?

暴升理论

暴升理论是迄今为止最接近这个问题源头(而不是彻底扯淡),参阅(alternative还有绝品透视 string gas,bounce模型等等),暴升模型是现在仅有具有预言才能的。本答案致力于从直觉上描绘暴升理论, 并不涉及其背面的物理。

由于暴升完毕之后,才初步了所谓的大爆破!

国际是有限的,但却没有鸿沟。 幻想你是在地球外表匍匐的一向蚂蚁,均匀的空间曲折终究会使你爬回起点。 蚂蚁会发现国际没有止境,但由于它被约束在了二维(地上),所以它并没有方法发现嵌套在三维中的空间曲折(无法从太空中俯视地球外表)。

整个国际的景象相似于此,所以咱们也可以以为咱们活在北京科技馆一张面上(只不过是三维的)。

由于国际在不断的胀大,所以一般把咱们日子的空间类比为气球的表歌剧魅影面(发现好多人误解了:气球的径向是时刻维,亲们,除了气球外表之外没有其他空间,也没有所谓的国际外面),在气球外表上的每一点都在互相远离,其远离的速度与两点之间的间隔成正比,这也便是闻名的哈勃规律。

下图的表明一个气球的胀大进程。小一点的气球代表38万年时的国际,大一点的是现在的国际。在气球上画一个圈,假定圈上有一个光子,在国际诞生38万年的时刻起,初步朝着地球的方向与运动,如下图的箭头所示,然后它在绵长的国际中流浪了137亿年后总算抵达了地球(大一点气球上的那个点,咱们活在气球外表上!)

这时分,你会发现最初光子所在的那个圈跟着气球外表的拉伸长大了,那个圈的规模便是人类所能‘看见’的国际的规模(视界)。由于光子走了137亿年才波士顿龙虾,迫使国际大爆破的能量从何而来?,网吧抵达地球,而跟着时刻增加,圈圈也在不断扩大,所以核算可得视界(从暴升完毕起初步核算的因果联络最大半径)规模大约是93波士顿龙虾,迫使国际大爆破的能量从何而来?,网吧0亿光年。

留意到,处于箭头所指的那个圈(对应三维空间上的一个球面)上的每一个点宣布的光子都可以抵达地球,所以现在的地球渗透在光子的海洋里,也便是人们一般所说的国际微波布景辐射。光子的‘波长’也会跟着空间本身的胀大而拉长,一同它的能量下降,到了现在的时刻正好对应着微波波段。人们发现,从每个方向上抵达地球的光子它们的能量都简直是相同的(区别在万分之一以左右),也便是说,国际是各向同性的,也便是每个方向看起来都相同。所以咱们有理由信任,国际是在微观标准上式均匀的。

在比38万年更早的一个短时刻内,国际中充满着光子,自在电子,以及质子。光子与电子会之间不断的磕碰(康普顿散射)以至于光子的活动被约束在一个狭小的规模内,所以更早的国际关于电磁波段是“不行见”的。直到国际温度不断下降,质子与电子组合为H+,直至“氢分子”H2。从此,国际关于光子来说变得"通明",在这今后绵长的年月中光子将不会与任何物质发作相互作用,直到它飞到地球上!!!

咱们知道氢原子基态能级约为13.6Ev(高中讲义上有!!),由此可以推算出质子与电子的组合发作在电子伏ev量级,而咱们现在调查到的光子(微波)的能量约为这个能级的1/1000, 也便是说,光子的波长在137亿年内被拉长了1000倍。

由此可见,在这段时刻能国际胀大了1000倍。那么问题又来了,现在的可观测国际规模是930亿光年,除以1000,也便是佛山大炮嫖娼日记说在38万年的时分可观测国际的半径足足有一亿光年左右!

假定一个光子从国际诞生的时分就初步飞,那么一向到38万年它也只能走完现在咱们可调查国际的很小一部分(38/10000),如此说来,国际便是怎么抵达热平衡的?(前面说到国际是均匀的,涨落在万分之一左右)。这便是所谓的视界波士顿龙虾,迫使国际大爆破的能量从何而来?,网吧疑问。

一点点不均匀性会随时刻急剧扩大,就好像把一根削尖了的铅笔立在桌子上。怎么要是让国际在38万年的时分不均匀性只扩大到万分之一,那么在国际的初步其均匀度将抵达一个恐惧的量级,这恐怕只要天主能发明出来。假如咱们不愿意信任是天主发明了这个国际的话,咱们有必要提出新的理论,也便是暴升模型。

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>衬托完结>>>>>>>绝世高手在都市>>>>>>章小蕙>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

假定咱们在气球外表画上格子,那么跟着气球的增大,格子也会陀枪儿媳相应的增大。

假如咱们以这个格子为坐标,那么气球外表上恣意两点的间隔随国际胀大是会变的,咱们把这套坐标称为共动作标。

咱们用a来描绘国际的标准,国际的标准(巨细)a是时刻的函数。

那么在某一时刻,

实在的间隔=共动坐标间隔*a(t)。

一同,咱们使时刻也放缩相同的份额,称为共行时刻(conformal time),

实在的时刻=共行时刻*a(t)

四维时空中的线元(ds)可以由如下公式表述:

其间a表明国际的标准,为共行时刻(实在的时刻t除以国际的标准a)为共动间隔(实在在的间隔x除以国际的标准a)。

共动间隔的不贰家物理含义是:假定劲风起兮云飞扬这段间隔占国际的‘份额’是稳定的(百亿年前占国际的1%,现在仍旧占1%),随国际全体一同胀大和缩短。

下图为共动作标的示意图,坐标格子随国际的胀大而增大:

你可以幻想,在国际很小的时分,一天便是一年。但是到它长得很大了,一年仅仅一会儿。就像你幼年的时分,时刻过得十分郑登骄气,长大了一李修平年一晃而过。所以你可以把共行时刻理解为国际‘自己’感受到的时刻。

在实在的时空中,光子走过的间隔x=ct, 假如咱们令光速c=1, 那么光线在时空图中沿45度角(仰视天空)。由于咱们咱们把时刻和空间都放缩了相同的份额(国际的标准因子a)

所以,当咱们用共行时刻和共动作标来画时空图时光线仍然沿45度角

上图中实线代表光线运动的轨道。 图中的光锥(三1905角形区域),所笼罩的规模便是上图中圆环内的部分,在这个区域内光子理论新婚公寓上是有时机抵达地球的,也便是与咱们具有因果波士顿龙虾,迫使国际大爆破的能量从何而来?,网吧联络的区域的规模(可观测国际)。

假定咱们地球处于三角形的极点,这个极点会跟着共行时刻的增大是不断往上移动,那么图中三角形笼罩的区域将会不断扩大。

留意这儿咱们运用的是共动作标,在共动作标下国际的巨细是不变的!也便是说咱们可调查国际占‘整个国际’的份额跟着共行时刻线性增加。也便是说,假如共行时刻没有止境,咱们终将看到整个国际!但希望是夸姣的,详细原因后文解说。

CMB那一条黑线对应的是国际诞生38万年的时刻,下方暗影部分代表具有因果联络的部分,可以看出,在那一时刻具有因果联络的区域远远小于现在可观测国际的规模(整个三角形的底边)。

在国际很小的时分,共动作标固定的两点之间的实在物理间隔很小,但是光速是稳定的,所以光子在不到一秒之内可以容易的飞越国际1%的间隔,但当国际长大后,飞越1%或许要花上亿年。所以当咱们核算,从国际初期初步往地球的方向飞翔现在才抵达地球的光子所走过的共动间隔时,咱们波士顿龙虾,迫使国际大爆破的能量从何而来?,网吧需求以下的积分来完成:

令积分下限为趋近0,即国际诞生至今光子走过的共动间隔称为‘粒子半径’,也便是可观测国际的规模。

[留意到,这个积分取决于国际的胀大速率,而国际的胀大速率简略来说取决于物质的状况方程,也便是国际中的 ‘压强’部分与能量部分比值的比值。

简略来说,物质在四维时空(一个时刻维度,三个空间维度)中运动,它经过时刻窗口的通量(flux)称为能量,经过空间窗口的通量称为动量,而动量经过空间窗口的特种作业操作证查询通量称为压强。国际中一般物质(如地球,太阳,银河系等)的压强与能量比值w为0,由于其动量比较于能量简直可以疏忽。光子气体的w=1/3。至于压强为负的东西是什么,国际上没有人知道,但是现在的国际中大部分(约70%)物质的的压强为负,就随意给它取个名字叫暗能量好了,]

其间(aH)-1为哈勃半径。(上面公式积分号里边的东西)

在某种近似下,可以以为哈勃半径的物理含义是,在国际胀大一倍的时刻内,国际中具有因果联络的两点的最大间隔(也便是光子在这段时刻内走过的间隔)

在国际的前史中,绝大多数时期是由光子控制的(共行时刻的前史)。即w=1/3, 假如国际一向处于这种状况,辣么哈勃半径与粒子半径持平:

当w=-1/3 时,哈勃半径为常数。咱们以为,假如前期国际中的两点要抵达热平衡,那么这两点有必要可以至少在国际胀大一倍的时刻内树立因果联络,也便是处在哈勃半径之内。

为了处理视界问题,咱们确认,整个可观测国际在国际的初步是处于哈勃半径之内的。这样物质之间就可以自在的传递能量然后抵达热平衡。

但在国际前期(38万年时),哈勃半径很小,底子装不下现在的视界。

那么会不会在更早的时刻哈勃半径从前经历过一个缩小的时期呢?

那么哈勃半径是否可以缩小呢?

可以,只需求让w<-1/3就可以了, 这简直古怪,但是国际便是如此。但这导致了一个更古怪的现实,假如咱们选取w=-2/3, 关于上面的积分就有 t=-1/.

当t(实在时刻)趋近与0时,(共行时刻)趋近于负无穷大!!

国际初步于共行时刻为趋近于负无穷大的时刻。在共行时刻为0左右时,暴升完毕,国际从头加热,初步了人们一般所说的大爆破。

[从头描绘一遍:共行时刻是以国际本身的标准来计量的时刻,国际曾在‘时刻’为负的前史里穿行了无尽的年月,这段前史就像是现在前史的镜面。]

假如共行时刻可以追溯到负数,那么本来看起来没有因果联络的区域将可以沉着的树立因果联络。下图显现了国际的‘镜像’前史,以及在负的共行时刻内,原先没有因果联络的两点是怎么树立因果联络的(因果联络的区域用暗影表明)。

一同,在暴升时期(时刻为负的区域),国际中充满着压强为负(w=-1)的奇特物质,这使得哈勃半径缩小。(从直觉上来说,在国际急剧拉伸时期,光子可以在国际胀大一倍的时刻内抵达的区域必定缩小)

[最终咱们定量的考虑这个问题,假定在暴升完毕今后,国际之后的前史均由光子控制,由此可得,哈勃常数正比于a^-2,因而,暴升完毕后的哈勃半径与今日的哈勃半径的比值为温度比值的倒数。依据数值模仿,在暴升完毕后国际的温度约为10^25ev, 而现在的光子能量为10^-3电子伏,所以哈勃半径增大了10^28倍,但是咱们要求今日咱们可观测国际的规模在暴升初期是可以抵达热平衡的,也便是说现在的哈勃半径规模是处于在国际初步时的哈勃半径之内的,那么在暴升时期(从暴升初步到暴升波士顿龙虾,迫使国际大爆破的能量从何而来?,网吧完毕)哈勃半径将至少缩小了10^28倍!

咱们假定H为常数,那么在远远不到一秒钟的时刻内,国际的半径增大了10^28次方倍。从一个质子的几十亿分之一的巨细,一向到整个银河系的巨细,远远碾压了光速]

如图所示,哈勃半径的演化进程。图中的折点代表暴升完毕的时分,这个时刻具有负压强的物质(暗能量)含量根本为0,咱们只能以为是某种场在暴升完毕的时分衰变掉了,从此初步了一般的大爆破(standard big bang)。

或许还剩下一点点剩余,在国际前期的时分彻底可以疏忽,但由于其密度不随时刻改动(一般物质的密度随正比于a^-3)。所以在国际成长到几十亿年的时分又从头控制了国际,现在,暗能量在国际一切物质中所占的份额仍在不断增大,而这导致现在的哈勃半径从头初步缩小。共行时刻将无线趋近与一个确认的值,永久停留在某一点。这也意味着咱们可观测国际的规模将无限趋近与某一半径,到时,处于咱们视界边际的星球将会以光速逃离咱们的视界,然后抵达一种平衡。

咱们将永久只能看见国际的某一部分,但是,除非你能活几十亿年,你才需求去考虑这种问题。

又有一个问题来了,奇点爆破会不会发作除咱们之外的别的的国际,构成新的时刻和空间,而新的时刻和空间与咱们的国际的时刻和空间是相关或不相关的

就像假如咱们国际的时刻和空间是一张二维的纸,那么这种不同维度的爆破,就发作另一张不重合的纸,2张纸的交点便是黑洞。相似这样:

或许只梁非但凡发作了咱们一个国际,或许一同发作了无数个国际,要知道爆破但是全方位的。