宇宙大爆炸是爆炸还是膨胀?

如题所述

传统意义上的“大爆炸(勒梅特和伽莫夫的The Big Bang)”概念与“膨胀”并无区别。


之所以用“大爆炸”这个词汇,不过是形容宇宙早期物理条件的极端。所谓爆炸就是极端快速的膨胀,我们生活中的概念也是如此。


但你问题中所说的“膨胀”如果指的是“暴胀”,那就是另一回事了。


暴胀理论(Inflation theory)于1980年由麻省理工学院(MIT)的科学家阿兰·固斯(Alan Guth)提出。该理论指出,早期宇宙的空间以指数倍的形式膨胀。这种快速膨胀过程叫做“暴胀”,意指宇宙在一段时间里,是以非常大的增长速率膨胀。按照固斯理论,暴涨过程发生在宇宙大爆炸之后的10-36 秒~10-32秒之间。在暴涨结束后,宇宙继续膨胀,但是膨胀速度则小得多。


注意,上图是一张时空图,时间箭头的方向是向右的。按照通常概念,若膨胀速度等于或小于光速,则轮廓线相对X轴的角度会小于等于45度。而暴胀期则远远超过这个速度。


暴胀是一个过冷膨胀阶段,膨胀期间宇宙的温度降低了100,000倍(实际的下降程度在不同模型之间具有差异,一般认为在最早期的模型中温度从1027K降至1022K)暴胀期间温度都保持在相对低温的状态。当暴胀结束后,温度再恢复到此前的水平,这一过程称为“再加热”或“热化”。这是因为暴胀场所具有的巨大势能衰变成各种粒子,使宇宙充满标准模型粒子。这包括电磁辐射,因而展开了辐射主导时期。由于科学家仍未了解暴胀的性质,所以对这一过程所知甚少,但一般认为是通过参量振荡机制进行的。


此后的过程就是通常所说的热大爆炸。然而,暗能量的发现使宇宙未来的命运出现了新的可能性,也就是说,暴胀未必只会发生一次。



上图所示,即宇宙在热大爆炸之后经历了一个相当长期的膨胀,当物质密度降低到某个阈值时,暗能量的斥力作用将使暴胀再次发生——相对于宇宙诞生时那次,这次要温和得多,但它一旦开始就注定了宇宙未来必然是开放的——它必定会终结于稀薄和虚无。

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第1个回答  2020-09-29
先炸再膨胀。发生过两次,第一次是氢元素等发生轻核聚变,生成了一些新元素,比如四个氢聚变成一个氦,四个氦聚变成一个氧等。二次爆炸后,才产生了一些重元素。最神奇的不是爆炸,而是膨胀速度,快一点慢一点都不会形成我们今天的世界。
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