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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 大爆炸理论（big-bangcosmology)
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun May 11 12:36:10 2003) , 转信

大爆炸理论（big-bang cosmology）
　　
        大爆炸理论现代宇宙系中最有影响的一种学说，又称大爆炸宇宙学。与其他宇
宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热
到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密
度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大
爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。
物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中
微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。
当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质
子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到10
0万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。宇宙间的物质主要是质子
、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是
气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看
到的宇宙。
　　 大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：
　　（1）大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应
比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这
一点。
　　（2）观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多
普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。
　　（3）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足
以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高
，则可以说明这一事实。
　　（4）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大
爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965
年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。
當時間為0時開始產生大爆炸，
當時間為4秒時，開始產生質子、中子、電子。
當時間為3分時，開始形成原子核，其中氫(H) 約佔75%，氦(He) 約佔25%。
此時氣體是游離的，自由電子與光散射，光無法跑遠就被散射掉，宇宙到處充滿
輻射。大爆炸至此時期之前，合稱為輻射主控時代(radiation dominate era)。
當時間為106年時，溫度約為3000 K ，自由電子與氫、氦原核結合成為氫原子與氦原子
。
               此時氣體是中性的，使得光子可以在宇宙中自由行走，亦即宇宙變透明
了， 從此進入物
               質主控時代(matter dominate era)。
當時間為109年時，星系的形成。



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