宇宙爆炸,開天辟地
汪小波
仰望星空,遐想無限。人生苦短,宇宙久長。珍惜生命,布施眾生。緣聚緣散,心無掛礙??招运季S,脫離苦海!
1929年美物理學家哈勃,發(fā)現星系遠離地球的速度,同它們與地球之間的距離剛好成正比。哈勃定律說明宇宙在膨脹。若星系和星團間彼此的距離不斷增大,則它們過去的距離曾經很近。
31年勒梅特進一步指出,宇宙的膨脹意味著在時間反演上會發(fā)生坍縮,最終變成幾何尺寸很小的奇點,目前還沒有物理學知識描述奇點。宇宙大爆炸發(fā)生在奇點處,從此產生時間和空間。物理學對描述膨脹初始的極短時間內的宇宙狀態(tài),依然束手無策。
64年宇宙微波背景輻射的發(fā)現,支持了宇宙大爆炸學說。愛因斯坦將廣義相對論理論用于研究宇宙。但廣義相對論建立的宇宙模型不是靜態(tài)的,這與當時相信靜態(tài)宇宙的主流觀點并不符合,愛因斯坦為此在場方程中加入了一個宇宙學常數來進行修正。
22年前蘇聯數學家弗里德曼假設了宇宙在大尺度上的均勻和各向同性,利用引力場方程推導出了弗里德曼方程,宇宙學常數是可以消掉的。通過選取合適的狀態(tài)方程,從弗里德曼方程得到的宇宙模型是在膨脹的。
20世紀90年代開始,隨著望遠鏡技術的發(fā)展,宇宙背景探測者(COBE)、哈勃太空望遠鏡(HST)和威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)等空間探測器,收集到的大量數據,使宇宙大爆炸理論又有了新的重大突破。通過觀測某超新星來測量宇宙的膨脹,對宇宙微波背景輻射溫度漲落的測量,以及對星系之間相關函數的測量,科學家計算出宇宙的年齡大約為138.2億年。這三個獨立測算所得到的結果相互吻合,從而為具體描述宇宙所包含物質比例的某模型提供了有力證據。
宇宙誕生初期,是由均勻且各向同性的高密高溫高壓物質構成的,并在極早期發(fā)生了非??焖俚呐蛎浐屠鋮s。宇宙誕生10-37秒時,產生了一種相變使宇宙發(fā)生暴漲。暴漲結束后,構成宇宙的物質包括夸克-膠子等離子體以及其他所有基本粒子。此時的宇宙仍然非常熾熱,以至于粒子都在做著相對論性的高速隨機運動,而粒子-反粒子對在此期間也通過碰撞不斷地創(chuàng)生和湮滅,從而宇宙中粒子和反粒子的數量是相等的(宇宙中的總重子數為零)。直到其后的某個時刻,一種未知的違反重子數守恒的反應過程出現,它使夸克和輕子的數量略微超過了反夸克和反輕子的數量,這一過程被稱作重子數產生,它導致了當今宇宙中物質相對于反物質的主導地位。目前還沒有廣泛支持的模型能夠描述宇宙誕生后大約10-15秒之內的宇宙。
宇宙大爆炸后,產生的希格斯粒子和希格斯場,賦予了其他粒子質量,才使得許多粒子低光速運動而形成恒星和行星(2013年諾獎)。宇宙誕生10-11秒之后,粒子能量已經降低到了高能物理實驗所能企及的范圍。
宇宙誕生10-6秒之后,夸克和膠子結合形成了諸如質子和中子的重子族,由于夸克的數量要略高于反夸克,重子的數量也要略高于反重子。此時宇宙的溫度已經降低到不足以產生新的質子-反質子對,也不能產生新的中子-反中子對,即刻導致了粒子和反粒子之間的質量湮滅,這使得原有的質子和中子僅有十億分之一的數量保留下來,而對應的所有反粒子則全部湮滅。大約在1秒之后,電子和正電子之間也發(fā)生了類似的過程。經過這一系列的湮滅,剩余的質子、中子和電子的速度降低到相對論性以下,此時的宇宙能量密度的主要貢獻來自湮滅產生的大量光子(少部分來自中微子)。
宇宙誕生的幾分鐘后,宇宙的溫度降低到大約十億開,密度降低到大約空氣密度的水平。少數質子和所有中子結合,組成氘和氦的原子核(太初核合成)。而大多數質子沒有與中子結合,形成了氫的原子核。隨著宇宙的冷卻,宇宙能量密度的主要來自靜止質量產生的引力的貢獻,并超過原先光子以輻射形式的能量密度。
宇宙誕生大約37.9萬年之后,電子和原子核結合成為原子(主要是氫原子),而物質通過脫耦發(fā)出輻射并在宇宙空間中相對自由的傳播,這個輻射的殘跡就形成了今天的宇宙微波背景輻射。
宇宙中物質的形式可能有三種:冷暗物質、熱暗物質和重子物質。來自WMAP的目前最佳觀測結果表明,宇宙中占主導地位的物質形式是冷暗物質,而其他兩種物質形式在宇宙中所占比例不超過18%。另一方面,對某超新星和宇宙微波背景輻射的獨立觀測表明,當今的宇宙被一種被稱作暗能量的未知能量形式主導著,暗能量被認為滲透到空間中的每一個角落。觀測顯示,當今宇宙的總能量密度中有72%的部分是以暗能量這一形式存在的。根據推測,在宇宙非常年輕時暗能量就已經存在,但此時的宇宙尺度很小而物質間彼此距離很近,因而在那時引力的效果顯著從而減緩了宇宙的膨脹。但經過了幾十上百億年的膨脹,不斷增長的暗能量開始讓宇宙膨脹緩慢加速。表述暗能量的最簡潔方法是在愛因斯坦引力場方程中添加所謂宇宙常數項,但這仍然無法回答暗能量的構成、形成機制等問題。
宇宙最開始,沒有物質只有能量,大爆炸后物質由能量轉換而來,根據粒子物理學,在足夠高的溫度下物質粒子可以由光子的碰撞產生出來。宇宙的演化開始了:能量→亞原子粒子→原子→物質(由能量到物質)、分子→無機界→生物界→人類(由分子到人)。隨著第一批恒星的形成,原子在恒星的內部發(fā)生了核聚變反應,進而出現了氦,碳、氧、鎂,鐵等元素原子核。核聚變是指由質量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),發(fā)生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核,并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。
值得注意的是,不同質量的恒星能引發(fā)的核聚變程度不同,太陽主要為氫-氦聚變,重一點的會引發(fā)碳—氧—鎂聚變,再重的會引發(fā)下一輪聚變??偟捻樞蚝喡砸来螢椋簹洹ぁ肌酢V—硅—鐵。但無論恒星多重,最終的聚變結果只能是鐵,恒星內部不能產生比鐵更重的原子核。低質量恒星的核聚變最終生成氖或氧為主的核心結構,不會生成鐵;大質量恒星在核聚變過程中會生成鐵元素,當鐵元素積累到一定程度后,發(fā)生超新星爆發(fā)將鐵拋到星際空間。
凡是元素周期表上有的(除人造元素外),都是在恒星大煉爐里形成的,鐵以后的原子核,只能在超新星爆發(fā)中產生。大爆炸核合成理論所預言的輕元素豐度與實際觀測可以認為是基本符合,這是對大爆炸理論的強有力支持。許多貴金屬Au、Pt、Ag等,則是中子星與中子星之間發(fā)生碰撞生成的。
恒星演化最終導致只剩下白矮星、中子星和黑洞,這些致密星體彼此的碰撞會導致質量聚集而陸續(xù)產生更大的黑洞。宇宙的平均溫度會漸近地趨于絕對零度,從而達到所謂大凍結。此外,倘若質子真像標準模型預言的那樣是不穩(wěn)定的,重子物質最終也會全部消失,宇宙中將只留下輻射和黑洞,而最終黑洞也會因霍金輻射而全部蒸發(fā),宇宙的熵會增加到極點,再也不會有自組織的能量形式產生,最終宇宙達到熱寂狀態(tài)。
現代觀測發(fā)現宇宙加速膨脹之后,現今可觀測的宇宙越來越多的部分,將膨脹到我們的事件視界以外而失去聯系。
宇宙之外沒有時間和空間。因此,所謂宇宙膨脹,就是宇宙的時間和空間的增加,物質也相應地在增加,增加的物質產生了引力,從而把一些天體拉向這些物質,出現了兩個天體互相遠離的情況(紅移)。宇宙的膨脹速度并未變慢,反而是正在加速,宇宙正在解體。
宇宙的壽命約在2乘以10的98次方年至10的196次年。如此漫長的時間,我們完全沒有必要杞人憂天,而應幸福快樂地活著!
悲霧
汪小波
房子雖矮,城卻繁華。
房子越高,街卻冷清。
漫步街心,往事難忘。
悲涼之霧,籠罩心頭。
汪小波,四川省夾江中學退休教師,四川省特級教師。曾任多屆夾江縣政協(xié)常委、夾江中學教科室主任。曾獲樂山市優(yōu)秀人才、樂山市優(yōu)秀教師、夾江縣首屆名教師等稱號。發(fā)表論文論著80多篇(部),有多個教育科研課題獲省市成果。
三蘇文學2025年“三蘇杯”中秋詩詞大賽啟事
“天上滿月,人間團圓”、“但愿人長久,千里共嬋娟”,中秋是團圓的節(jié)日,中秋也是詩詞的盛會,在2025年中秋佳節(jié)即將到來之際,三蘇文學特舉辦“三蘇杯”中秋詩詞大賽。
1、大賽時間:9月12日一10月7日
2、截稿時間:10月6日。
3、評獎結果將于10月10日在《三蘇文學》微信公眾號上公布。
4、大賽收稿:趙文碧,微信名/三蘇文學,微信號/ZWB612462。
5、參賽對象:關注《三蘇文學》微信公眾號的海內外所有詩詞愛好者
6、大賽主題:以中秋為主題。
7、大賽體裁:詩、詞、歌、賦、散文詩。
8、大賽作品:投稿首行注明“三蘇杯中秋詩詞大賽參賽作品”。大賽作品必須為原創(chuàng)作品,且文責自負。
9、大賽平臺:初選作品將在《都市頭條.三蘇文學專欄》發(fā)布,入圍作品將在《三蘇文學》微信公眾號上刊發(fā)
10、評獎要求:入圍作品瀏覽量占50%(瀏覽量必須500以上)。點贊、在看、留言(占50%),點贊100個以上,在看100個以上,留言100條以上。)
11、大賽評獎:大賽設一等獎一名、二等獎二名、三等獎三名。優(yōu)秀獎10名。
13、大賽獎品:一等獎一名,獎品為獎品為獎金300元+精美榮譽證書一本,二等獎2名,獎品為各獎獎金200元+精美榮譽證書一本,三等獎3名,獎品為各獎獎金100元+精美榮譽證書一本。優(yōu)秀獎10名,各獎精美榮譽證書一本。
14、大賽期間作品贊賞10元以下不發(fā)放,贊賞10元以上60%歸作者,40%用于平臺運營
歡迎文學老師們踴躍報名參加。
三蘇文學
2025年9月11日
趙文碧,四川省青神縣河壩子人,三蘇文學社社長、主編,擅長寫散文與地方傳說,代表作品有《火燒玉蟾寺》、《丞相敬師》等,作品常見于《三蘇文學》微信公眾號、江山文學網、都市頭條、金榜頭條、美篇、百度等。
個人簡歷
唐小虎,筆名:夢里,酷愛文學。喜愛散文、歌詞創(chuàng)作。《三蘇文學》常務社長,微信號/wxid_s3otpbxws4pn21,青神縣作家協(xié)會會員。與音樂走廊合作之歌曲《錦繡青神》、《相知相守風雨同舟》、《南方的雪》等廣為傳唱。被百度音樂、MVBOX、酷狗等音樂平臺收錄其中。多篇散文作品在省、市級多家自媒體平臺發(fā)表;主要作品:《青神之夜》、《峨眉情緣》、《老家的味道》、《天下太平 人皆向往》、《漢陽時光:一捧江水 半輪詩月》、《桂花香溢 歲月沉香》、《“東方明珠”之印象.白果》、《開放包容之浪漫麗江》、《騰沖之約》、《夢幻瀘沽湖,摩梭走婚俗》、《洱海的風令人醉》、《邛海結緣》等。
三蘇文學將在每年年底評選當年三蘇文學的優(yōu)秀作者,按投稿量、瀏覽量、評論數、獲精次數、上紅榜各占25%,前三名將獲得精美榮譽證書及至尊獎杯,并同時在《三蘇文學》微信公眾號、都市頭條、金榜頭條、今日頭條、百度等平臺廣泛頒布彰顯榮耀,到時可以做現場頒獎活動。歡迎文學老師們踴躍參加、積極支持、互相轉告。