暗能量的观测性质+文献综述(2)

菜单

一、宇宙的起源

宇宙的起源也是争议颇多的，目前最被学术界广泛认可的是“大爆炸宇宙论”。现在此做一简述，大爆炸宇宙论认为宇宙始于一个“奇点”——一个致密炽热的点，在这个点之外的一切在当时都不可知。而宇宙始于137亿年前，由这个奇点爆炸之后膨胀形成的。大爆炸之后初期的宇宙是由电子、质子、中子、光子、中微子等基本粒子组成的，而这些粒子也是现在可以被观测到的基本粒子。奇点在大爆炸之后继续膨胀，它膨胀的大小便是宇宙形状，由于宇宙在迅速膨胀，体积迅速增大，这导致了其密度与温度迅速减少。随着时间的增加，温度降低、物质冷却，演化出了原子核、原子、分子，并复合成为通常气体。宇宙之后逐渐演化出了星云，星云演化形成了恒星和星系，并最终形成了今天的宇宙。

二、宇宙的组成

物质组成：大约4%普通物质，26%的暗物质，70%的暗能量。其中暗能量占比约70%，这就决定了暗能量在宇宙的演化中起主导作用。

三、现在的宇宙

于1998年对Ia超新星的观测显示出：宇宙正处于加速膨胀。并且物理学家布莱恩·施密特、亚当·里斯索尔·珀尔马特共同荣获2011年度诺贝尔物理学奖，他们获奖的原因是：通过观测超新星而发现了宇宙加速膨胀。这一结果显示宇宙不是静止的，宇宙仍处在膨胀之中，所以我们不必担心宇宙会收缩。但问题是宇宙不仅在膨胀而且还是在加速膨胀，令人困惑的是，宇宙为什么会加速膨胀呢？暗能量的提出给了我们一个很好的解释，宇宙之所以加速膨胀是因为暗能量具有一种与引力相反的作用——“负压性”，而且它还占到宇宙的大约70%，正是如此，才导致了宇宙加速膨胀。

1.2 大爆炸理论

大爆炸（Big Bang）理论是对于宇宙形成与演化的一种理论，得到了学术界的广泛支持，又名大霹雳。大爆炸理论描述了宇宙诞生的初始条件与其后续的演化过程，“大爆炸”这一表述最先见于英国天文学家弗雷德·霍伊尔。

一、大爆炸理论的提出

1927年比利时人勒梅特（Georges Lemaître）第一次提出了大爆炸假说，1929年美国天文学家爱德温·哈勃(Edwin P. Hubble)发现宇宙中的星系都是在互相远离的，提出哈勃定律：星系的红移量与星系的距离成正比，得出宇宙膨胀说。乔治·伽莫夫提出了太初核合成理论，从而完善了大爆炸理论。

二、大爆炸理论的观点

大爆炸理论认为，宇宙始于一个奇点，这一所谓的“奇点”是一个密度极大且温度极高的特殊的点；而宇宙是由这个奇点发生大爆炸演化而来，并且一步步膨胀形成了现在的宇宙

三、大爆炸的佐证

宇宙微波背景辐射是大爆炸理论最好的观测证据，给了大爆炸理论强有力的支持。宇宙微波背景辐射于1964年被美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊偶然发现，他们1978年获得了诺贝尔物理学奖。在天空的各个方向上利用灵敏的辐射望远镜，可以观测到微弱的背景辉光，且其电磁波普在微波区域最强，故称之为宇宙微波背景辐射。

现在观测到的宇宙中轻元素的丰度，与大爆炸理论的预测非常接近。宇宙学中红移－距离的关系，也是大爆炸的有力证据。

四、大爆炸年表

如果利用广义相对论对宇宙膨胀做一时间反演，那么通过对时间进行反演可以得出宇宙在过去的有限的时间里曾经是处于一种状态，这种状态下物质的密度无限大、温度无限高，即是所谓的奇点。奇点的存在就意着广义相对论在奇点是不适用的。从时间反演出发，可以梳理出宇宙的大概演化过程，我们就可以知道由“奇点”开始宇宙是怎样一步步发展到了今天的状态。而大爆炸则又是今天的宇宙学所绕不开的一个话题，通过物理学家、天文学家们的探索我们可以得出大爆炸年表，在观测与理论的基础上对大爆炸以后的宇宙演化进程做一归纳。