宇宙爆炸,开天辟地
汪小波
仰望星空,遐想无限。人生苦短,宇宙久长。珍惜生命,布施众生。缘聚缘散,心无挂碍。空性思维,脱离苦海!
1929年美物理学家哈勃,发现星系远离地球的速度,同它们与地球之间的距离刚好成正比。哈勃定律说明宇宙在膨胀。若星系和星团间彼此的距离不断增大,则它们过去的距离曾经很近。
31年勒梅特进一步指出,宇宙的膨胀意味着在时间反演上会发生坍缩,最终变成几何尺寸很小的奇点,目前还没有物理学知识描述奇点。宇宙大爆炸发生在奇点处,从此产生时间和空间。物理学对描述膨胀初始的极短时间内的宇宙状态,依然束手无策。
64年宇宙微波背景辐射的发现,支持了宇宙大爆炸学说。爱因斯坦将广义相对论理论用于研究宇宙。但广义相对论建立的宇宙模型不是静态的,这与当时相信静态宇宙的主流观点并不符合,爱因斯坦为此在场方程中加入了一个宇宙学常数来进行修正。
22年前苏联数学家弗里德曼假设了宇宙在大尺度上的均匀和各向同性,利用引力场方程推导出了弗里德曼方程,宇宙学常数是可以消掉的。通过选取合适的状态方程,从弗里德曼方程得到的宇宙模型是在膨胀的。
20世纪90年代开始,随着望远镜技术的发展,宇宙背景探测者(COBE)、哈勃太空望远镜(HST)和威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)等空间探测器,收集到的大量数据,使宇宙大爆炸理论又有了新的重大突破。通过观测某超新星来测量宇宙的膨胀,对宇宙微波背景辐射温度涨落的测量,以及对星系之间相关函数的测量,科学家计算出宇宙的年龄大约为138.2亿年。这三个独立测算所得到的结果相互吻合,从而为具体描述宇宙所包含物质比例的某模型提供了有力证据。
宇宙诞生初期,是由均匀且各向同性的高密高温高压物质构成的,并在极早期发生了非常快速的膨胀和冷却。宇宙诞生10-37秒时,产生了一种相变使宇宙发生暴涨。暴涨结束后,构成宇宙的物质包括夸克-胶子等离子体以及其他所有基本粒子。此时的宇宙仍然非常炽热,以至于粒子都在做着相对论性的高速随机运动,而粒子-反粒子对在此期间也通过碰撞不断地创生和湮灭,从而宇宙中粒子和反粒子的数量是相等的(宇宙中的总重子数为零)。直到其后的某个时刻,一种未知的违反重子数守恒的反应过程出现,它使夸克和轻子的数量略微超过了反夸克和反轻子的数量,这一过程被称作重子数产生,它导致了当今宇宙中物质相对于反物质的主导地位。目前还没有广泛支持的模型能够描述宇宙诞生后大约10-15秒之内的宇宙。
宇宙大爆炸后,产生的希格斯粒子和希格斯场,赋予了其他粒子质量,才使得许多粒子低光速运动而形成恒星和行星(2013年诺奖)。宇宙诞生10-11秒之后,粒子能量已经降低到了高能物理实验所能企及的范围。
宇宙诞生10-6秒之后,夸克和胶子结合形成了诸如质子和中子的重子族,由于夸克的数量要略高于反夸克,重子的数量也要略高于反重子。此时宇宙的温度已经降低到不足以产生新的质子-反质子对,也不能产生新的中子-反中子对,即刻导致了粒子和反粒子之间的质量湮灭,这使得原有的质子和中子仅有十亿分之一的数量保留下来,而对应的所有反粒子则全部湮灭。大约在1秒之后,电子和正电子之间也发生了类似的过程。经过这一系列的湮灭,剩余的质子、中子和电子的速度降低到相对论性以下,此时的宇宙能量密度的主要贡献来自湮灭产生的大量光子(少部分来自中微子)。
宇宙诞生的几分钟后,宇宙的温度降低到大约十亿开,密度降低到大约空气密度的水平。少数质子和所有中子结合,组成氘和氦的原子核(太初核合成)。而大多数质子没有与中子结合,形成了氢的原子核。随着宇宙的冷却,宇宙能量密度的主要来自静止质量产生的引力的贡献,并超过原先光子以辐射形式的能量密度。
宇宙诞生大约37.9万年之后,电子和原子核结合成为原子(主要是氢原子),而物质通过脱耦发出辐射并在宇宙空间中相对自由的传播,这个辐射的残迹就形成了今天的宇宙微波背景辐射。
宇宙中物质的形式可能有三种:冷暗物质、热暗物质和重子物质。来自WMAP的目前最佳观测结果表明,宇宙中占主导地位的物质形式是冷暗物质,而其他两种物质形式在宇宙中所占比例不超过18%。另一方面,对某超新星和宇宙微波背景辐射的独立观测表明,当今的宇宙被一种被称作暗能量的未知能量形式主导着,暗能量被认为渗透到空间中的每一个角落。观测显示,当今宇宙的总能量密度中有72%的部分是以暗能量这一形式存在的。根据推测,在宇宙非常年轻时暗能量就已经存在,但此时的宇宙尺度很小而物质间彼此距离很近,因而在那时引力的效果显著从而减缓了宇宙的膨胀。但经过了几十上百亿年的膨胀,不断增长的暗能量开始让宇宙膨胀缓慢加速。表述暗能量的最简洁方法是在爱因斯坦引力场方程中添加所谓宇宙常数项,但这仍然无法回答暗能量的构成、形成机制等问题。
宇宙最开始,没有物质只有能量,大爆炸后物质由能量转换而来,根据粒子物理学,在足够高的温度下物质粒子可以由光子的碰撞产生出来。宇宙的演化开始了:能量→亚原子粒子→原子→物质(由能量到物质)、分子→无机界→生物界→人类(由分子到人)。随着第一批恒星的形成,原子在恒星的内部发生了核聚变反应,进而出现了氦,碳、氧、镁,铁等元素原子核。核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。
值得注意的是,不同质量的恒星能引发的核聚变程度不同,太阳主要为氢-氦聚变,重一点的会引发碳—氧—镁聚变,再重的会引发下一轮聚变。总的顺序简略依次为:氢—氦—碳—氧—镁—硅—铁。但无论恒星多重,最终的聚变结果只能是铁,恒星内部不能产生比铁更重的原子核。低质量恒星的核聚变最终生成氖或氧为主的核心结构,不会生成铁;大质量恒星在核聚变过程中会生成铁元素,当铁元素积累到一定程度后,发生超新星爆发将铁抛到星际空间。
凡是元素周期表上有的(除人造元素外),都是在恒星大炼炉里形成的,铁以后的原子核,只能在超新星爆发中产生。大爆炸核合成理论所预言的轻元素丰度与实际观测可以认为是基本符合,这是对大爆炸理论的强有力支持。许多贵金属Au、Pt、Ag等,则是中子星与中子星之间发生碰撞生成的。
恒星演化最终导致只剩下白矮星、中子星和黑洞,这些致密星体彼此的碰撞会导致质量聚集而陆续产生更大的黑洞。宇宙的平均温度会渐近地趋于绝对零度,从而达到所谓大冻结。此外,倘若质子真像标准模型预言的那样是不稳定的,重子物质最终也会全部消失,宇宙中将只留下辐射和黑洞,而最终黑洞也会因霍金辐射而全部蒸发,宇宙的熵会增加到极点,再也不会有自组织的能量形式产生,最终宇宙达到热寂状态。
现代观测发现宇宙加速膨胀之后,现今可观测的宇宙越来越多的部分,将膨胀到我们的事件视界以外而失去联系。
宇宙之外没有时间和空间。因此,所谓宇宙膨胀,就是宇宙的时间和空间的增加,物质也相应地在增加,增加的物质产生了引力,从而把一些天体拉向这些物质,出现了两个天体互相远离的情况(红移)。宇宙的膨胀速度并未变慢,反而是正在加速,宇宙正在解体。
宇宙的寿命约在2乘以10的98次方年至10的196次年。如此漫长的时间,我们完全没有必要杞人忧天,而应幸福快乐地活着!
悲雾
汪小波
房子虽矮,城却繁华。
房子越高,街却冷清。
漫步街心,往事难忘。
悲凉之雾,笼罩心头。
汪小波,四川省夹江中学退休教师,四川省特级教师。曾任多届夹江县政协常委、夹江中学教科室主任。曾获乐山市优秀人才、乐山市优秀教师、夹江县首届名教师等称号。发表论文论著80多篇(部),有多个教育科研课题获省市成果。
三苏文学2025年“三苏杯”中秋诗词大赛启事
“天上满月,人间团圆”、“但愿人长久,千里共婵娟”,中秋是团圆的节日,中秋也是诗词的盛会,在2025年中秋佳节即将到来之际,三苏文学特举办“三苏杯”中秋诗词大赛。
1、大赛时间:9月12日一10月7日
2、截稿时间:10月6日。
3、评奖结果将于10月10日在《三苏文学》微信公众号上公布。
4、大赛收稿:赵文碧,微信名/三苏文学,微信号/ZWB612462。
5、参赛对象:关注《三苏文学》微信公众号的海内外所有诗词爱好者
6、大赛主题:以中秋为主题。
7、大赛体裁:诗、词、歌、赋、散文诗。
8、大赛作品:投稿首行注明“三苏杯中秋诗词大赛参赛作品”。大赛作品必须为原创作品,且文责自负。
9、大赛平台:初选作品将在《都市头条.三苏文学专栏》发布,入围作品將在《三苏文学》微信公众号上刊发
10、评奖要求:入围作品浏览量占50%(浏览量必须500以上)。点赞、在看、留言(占50%),点赞100个以上,在看100个以上,留言100条以上。)
11、大赛评奖:大赛设一等奖一名、二等奖二名、三等奖三名。优秀奖10名。
13、大赛奖品:一等奖一名,奖品为奖品为奖金300元+精美荣誉证书一本,二等奖2名,奖品为各奖奖金200元+精美荣誉证书一本,三等奖3名,奖品为各奖奖金100元+精美荣誉证书一本。优秀奖10名,各奖精美荣誉证书一本。
14、大赛期间作品赞赏10元以下不发放,赞赏10元以上60%归作者,40%用于平台运营
欢迎文学老师们踊跃报名参加。
三苏文学
2025年9月11日
赵文碧,四川省青神县河坝子人,三苏文学社社长、主编,擅长写散文与地方传说,代表作品有《火烧玉蟾寺》、《丞相敬师》等,作品常见于《三苏文学》微信公众号、江山文学网、都市头条、金榜头条、美篇、百度等。
个人简历
唐小虎,笔名:梦里,酷爱文学。喜爱散文、歌词创作。《三苏文学》常务社长,微信号/wxid_s3otpbxws4pn21,青神县作家协会会员。与音乐走廊合作之歌曲《锦绣青神》、《相知相守风雨同舟》、《南方的雪》等广为传唱。被百度音乐、MVBOX、酷狗等音乐平台收录其中。多篇散文作品在省、市级多家自媒体平台发表;主要作品:《青神之夜》、《峨眉情缘》、《老家的味道》、《天下太平 人皆向往》、《汉阳时光:一捧江水 半轮诗月》、《桂花香溢 岁月沉香》、《“东方明珠”之印象.白果》、《开放包容之浪漫丽江》、《腾冲之约》、《梦幻泸沽湖,摩梭走婚俗》、《洱海的风令人醉》、《邛海结缘》等。
三苏文学将在每年年底评选当年三苏文学的优秀作者,按投稿量、浏览量、评论数、获精次数、上红榜各占25%,前三名将获得精美荣誉证书及至尊奖杯,并同时在《三苏文学》微信公众号、都市头条、金榜头条、今日头条、百度等平台广泛颁布彰显荣耀,到时可以做现场颁奖活动。欢迎文学老师们踊跃参加、积极支持、互相转告。