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什么是大爆炸理论？大爆炸是如何开始的？如何模拟大爆炸？

来源：中投网时间：2023-04-20 09:40:09

什么是大爆炸理论?

大爆炸理论是宇宙如何开始的主要解释。简而言之，它描述了我们所知的宇宙，它始于一个无限热且密集的单点，在接下来的138亿年里，它膨胀并伸展——首先以难以想象的速度，然后以更可测量的速度——到我们今天所知的仍在膨胀的宇宙。

现有技术还不允许天文学家从字面上追溯宇宙的诞生，我们对大爆炸的大部分理解来自数学公式和模型。然而，天文学家可以通过一种被称为宇宙微波背景的现象看到膨胀的“回声”。

虽然大多数天文学界接受这一理论，但除了大爆炸之外，还有一些理论家有其他解释——比如永恒的膨胀或振荡宇宙。

大爆炸是如何开始的?

大约137亿年前，整个宇宙中的一切都凝聚在一个无穷小的奇点中，这个奇点是一个密度和热量无限的点。

突然，一场爆炸式的膨胀开始了，我们的宇宙以超过光速的速度向外膨胀。这是一个宇宙膨胀的时期，只持续了几分之一秒——根据物理学家艾伦·古思1980年的理论，大约一秒钟的10^-32，永远改变了我们对大爆炸的看法。

当宇宙膨胀突然而神秘地结束时，对宇宙大爆炸更经典的描述占据了上风。物质和辐射的洪流，被称为“再加热”，开始用我们今天知道的东西填充我们的宇宙:粒子、原子、会变成恒星和星系的东西等等。

如何模拟大爆炸?

因为我们无法直接看到它，科学家们一直试图通过其他措施来弄清楚如何“看到”大爆炸。在一个例子中，宇宙学家通过在一台巨大的超级计算机上模拟4000个版本的当前宇宙，按下倒带键来到达大爆炸后的第一个瞬间。

研究负责人、日本国家天文台(NAOJ)的宇宙学家白崎正太郎(Masato Shirasaki)在给《生活科学》(Live Science)的一封电子邮件中写道:“我们正在尝试做一些事情，比如从最新的图片中猜测我们宇宙的婴儿照片。

根据目前对宇宙的了解，这项2021年研究的研究人员将他们对原始宇宙中引力如何相互作用的理解与他们数千个计算机模拟的宇宙进行了比较。如果他们能够预测他们的虚拟宇宙的开始条件，他们希望能够准确预测我们自己的宇宙在开始时可能是什么样子。

其他研究人员选择了不同的途径来探究我们宇宙的起源。

在 2020 年的一项研究中，研究人员通过调查物质和反物质之间的分裂来做到这一点。在这项尚未经过同行评审的研究中，他们提出宇宙中物质和反物质数量的不平衡与宇宙中大量的暗物质有关，暗物质是一种对引力产生影响但不相互作用的未知物质用光。他们认为，在紧接在大爆炸之后的关键时刻，宇宙可能被推动产生比其逆物质更多的物质，反物质，然后可能导致暗物质的形成。

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