当代自然科学币的重大基本问题 宇宙的起源与演化 ●地球的起源 ●生命的本质与智力的起源 ●宇宙的结构层次和物质的基本单元 ●韭线性科学
当代自然科学中的重大基本问题 宇宙的起源与演化 地球的起源 生命的本质与智力的起源 宇宙的结构层次和物质的基本单元 非线性科学
子由的起淚号潢化 大爆炸理论空前成功地解释了我们现在的宇宙及其特性 是在有关宇宙膨胀 波背景辐射及各种轻元素的不同丰度 方面,而几乎所有的通常意义上的物质都是由这些轻元素组成的 始自大爆炸 宙将面临三种不同的命运 将由于自身引力作用而最终走向塌缩,开放的宇宙将永远膨胀下 也会永远胀下去,膨胀速度 不断减 永远不会达到静止 最后的结局从宇宙开始就已决定了。它取决于宇宙的总体密 态,北数在棲篷袤为如巢失:于仅过 审就会拥有足够的质量也可以说是能量,从而靠其自身引力阻止 1,宇宙正以快与其"逃逸速度"的速度在膨胀,且会继续膨胀
1.宇宙的起源与演化 大爆炸理论空前成功地解释了我们现在的宇宙及其特性，特 别是在 有关宇宙膨胀、微波背景辐射及各种轻元素的不同丰度等 方面，而几乎所有的通常意义上的 物质都是由这些轻元素组成的。 始自大爆炸的宇宙将面临三种不同的命运：一个封闭的宇宙 将由于自身引力作用而最终走向塌缩，开放的宇宙将永远膨胀下 去，平直宇宙则介于二者之间，它也会永远膨胀下去，膨胀速度 不断减慢，但永远不会达到静止。 最后的结局从宇宙开始就已决定了。它取决于宇宙的总体密 度，一个被宇宙学家称之为Ω的值。平直宇宙，处于准确的平衡 状态，其Ω值被定义为1。如果Ω大于1，哪怕仅超过一点点，宇 宙就会拥有足够的质量也可以说是能量，从而靠其自身引力阻止 膨胀的趋势，把所有的物质拣回到一个难以想象的奇点，如果Ω 小于1，宇宙正以快与其"逃逸速度"的速度在膨胀，且会继续膨胀 下去
●对于宇宙的极早期,我们知之甚少,虽然如此 现代物理还是把答案归咎于大爆炸。理论物理 学家已经提出了一些看似可行的观点来解释宇 宙的开始。一般认为存在许多次大爆炸,/而非 次,不断地从以前形成的时空中产生出来, 每次大爆炸,宇宙都迅速涨大,并从产生它的 母体中分离,这个新的宇宙与其它宇宙相互隔 离并且是以其自有的方式演化。 对于我们存在的这个宇宙,对数时间轴有 确切的始点:10E-44秒,这个时间称为普 朗克时间,被认为是时间的量子单位,不能把 时间划分得比这儿再小了,正如一种基本粒子 电子不能再分割成更小的成分一样
对于宇宙的极早期，我们知之甚少，虽然如此， 现代物理还是把答案归咎于大爆炸。理论物理 学家已经提出了一些看似可行的观点来解释宇 宙的开始。一般认为存在许多次大爆炸，而非 一次，不断地从以前形成的时空中产生出来， 每次大爆炸，宇宙都迅速涨大，并从产生它的 母体中分离，这个新的宇宙与其它宇宙相互隔 离并且是以其自有的方式演化。 对于我们存在的这个宇宙，对数时间轴有 一个确切的始点：10E-44秒，这个时间称为普 朗克时间，被认为是时间的量子单位，不能把 时间划分得比这儿再小了，正如一种基本粒子 电子不能再分割成更小的成分一样
●根据现有理论,时间轴上下一个重要的事件于发生 10E7量级之后,即10E37秒的时候,在此时新生的 宇宙具有难以置信的高温和密度。超高能量的量f场 使空间以很大的加速度在膨胀。与此同时,产生了非 小的密度起伏,否则这个微小寂寞的宇宙将充满光 滑又毫无特征的能量场。这些微小的变化随空间的膨 胀而保留了下来。他们以后便成为了我们现在所看到 的星系、星系团和大尺度绩构的种子。在10E-32秒的 时候,这样的暴涨停止了,随后宇宙膨胀的步子温和 多了 这里要提醒大家注意的是:暴胀理论预言的宇宙Ω0等 于1,至少也是理论的最简单情况。物理学家正设法使 这种理论能产生出开放的宇宙来
根据现有理论，时间轴上下一个重要的事件于发生于 10E-7量级之后，即10E-37秒的时候，在此时新生的 宇宙具有难以置信的高温和密度。超高能量的量子场 使空间以很大的加速度在膨胀。与此同时，产生了非 常小的密度起伏，否则这个微小寂寞的宇宙将充满光 滑又毫无特征的能量场。这些微小的变化随空间的膨 胀而保留了下来。他们以后便成为了我们现在所看到 的星系、星系团和大尺度结构的种子。在10E-32秒的 时候，这样的暴涨停止了，随后宇宙膨胀的步子温和 多了。 这里要提醒大家注意的是：暴胀理论预言的宇宙Ω0等 于1，至少也是理论的最简单情况。物理学家正设法使 这种理论能产生出开放的宇宙来
●辐射为主的时代 不断冷却且不断膨胀的时代持续了10E43个数量级,直至 宇宙的年龄为一万年,在这段时间里,宇宙中除了光滑单一的辐 射海洋外,几乎无所有,我们熟悉的夫体,如恒星和星系,现 在还没有诞 在一辐射为主的时代中,许多重要的时间奠定了我们现在所知宇 宙的性质,例如:复杂粒子的相互作用使得正物质比反物质稍 反物质和几乎所有的正物质都相互湮灭了。残留 的一些正物质使形成了我们知道的这个字宙 大爆炸后数分钟时,冷却的物质开始形成轻元素的核,包括 氘、氦和锂。核物理定律对标准大爆炸模型在这时期的温度 原物质的成分计算结東与我们实际所观测到的宇宙中最古老的 物质的成分是相等的。 断减少的辐射能量密度低于物质的能量密度时,辐射为主的 时代结東了
辐射为主的时代 下一个不断冷却且不断膨胀的时代持续了10E43个数量级，直至 宇宙的年龄为一万年，在这段时间里，宇宙中除了光滑单一的辐 射海洋外，几乎一无所有，我们熟悉的天体，如恒星和星系，现 在还没有诞生。 在一辐射为主的时代中，许多重要的时间奠定了我们现在所知宇 宙的性质，例如：复杂粒子的相互作用使得正物质比反物质稍稍 多了一点。反物质和几乎所有的正物质都相互湮灭了。残留下来 的一些正物质便形成了我们知道的这个宇宙。 大爆炸后数分钟时，冷却的物质开始形成轻元素的核，包括 氢、氘、氦和锂。核物理定律对标准大爆炸模型在这时期的温度、 压强和密度已经开始适用。因此我们可以准确地计算所应产生的 原物质的成分。计算结果与我们实际所观测到的宇宙中最古老的 物质的成分是相等的。 当不断减少的辐射能量密度低于物质的能量密度时，辐射为主的 时代结束了