#新作者扶植计划 第二期#
宇宙，这个既熟悉又陌生的词，仿佛时刻伴随我们在身边，却又如此的遥不可及。宇宙本来是指所有的空间、物质、时间以及事物的总称，但是随着人们对宇宙进一步认知与猜测，“宇宙”一词已经变得模糊了。比如多重宇宙、多维空间是属于“宇宙”的范围吗。接下来所说的宇宙指目前所在的这片大空间，包含各个星系，同时这空间也是有限的，但没有边界，这个也不难理解。
———————宇宙大爆炸篇——————
宇宙大爆炸论
宇宙大爆炸论作为现代宇宙学最具有影响的理论。比利时天文学家勒梅特在1927年提出宇宙大爆炸理论假说，认为宇宙是由一个密度非常大的炽热的奇点，经过爆炸后膨胀，随着时间的推移形成我们现在的宇宙。当初勒梅特提出来时候，科学界对该理论的态度似乎也不认可。
奇点：我们可以把它看做一个点，密度无限大、热量无限高、体积无限小、时空曲率无限高的点，一切物理定律在该点都失效。
宇宙大爆炸证据
随着人们的努力探索，收集到宇宙的更多信息，让科学界慢慢的接受宇宙大爆炸论。
1.哈勃红移：
由于光的多普勒效应，远离我们的恒星所发出来的光的光谱会向红色方移动一段距离。
多普勒效应：在生活中，以声波作为例子，波源向观察者接近时，观察者接收到的波频率高，波长较长，反之波源远离观察者时所接收的频率低，波长较短。多普勒效应不仅适用于声波，而是适用于所有的波。
由于光具有波粒二象性（简单理解又是粒子又具有波的性质）适用于多普勒效应。在白光光谱中，红色光的波长较长，蓝色光波长较短，举个例子一个白色光源，如果飞速远离我们，我们将看到它显橙红色，反之我们看到绿蓝色。如下图所示
1929年，美国天文学家哈勃用望远镜观测河外星系（银河系外面的星系），细心观察发现一个现象，远距离的星系要比近距离的星系颜色稍微红一些。那些遥远星系的颜色“红化”意味着它们光波波长稍长。哈勃经研究多个星系的特征光谱后，确定星系正以飞快的速度原理我们而去。这个重大发现更加说明了宇宙正在膨胀。
小知识：v = Hd，v为退行速度，d为距离，H为哈勃常数，根据星系普线红移换算出退行速度，就可以算出距离了。
2.宇宙微波背景辐射：
宇宙微波背景辐射：爆炸时温度极高而产生的热辐射，随着爆炸后空间的膨胀而导致温度越来越低，至今还遗留的热辐射。
宇宙论鼻祖勒梅特认为现在的宇宙还遗留着大爆炸后的热辐射温度，其温度大约为6K
K为开尔文温度，热力学常用单位。
换算：开氏度 = 摄氏度 + 273.15
二十世纪六十年代，美国科学家彭齐亚斯和威尔逊建立了高灵敏度的接收天线系统。到了1964年，天线系统接收到了来自宇宙的“声音”，其波长约为7cm的噪声，经过转换成温度和精确修正后为3K。这3K代表宇宙微波背景辐射温度，虽然和勒梅特预言的值相差一半，但也确定了的确存在宇宙微波背景辐射。
3.氢氦丰富度
根据目前的微波背景辐射温度可以计算出大爆炸起初温度为10³²度，一秒后约100亿度，就这个温度而言再加上爆炸因素，那时物质都会被“炸”成最基本的成份，简单理解为都被炸成非常小的微粒，比如质子、中子、电子等这些，形成一锅“汤”。随着空间膨胀温度冷却，慢慢的核反应就开始了。
夸克：物质构成的基本单元。
核反应：原子核与入射粒子（或原子核）碰撞导致原子核发生变化或者形成新原子核。
氦元素是氢元素的核聚变反应产生，需要极高的温度，比如太阳是这样核聚变释放出大量能量。
根据大爆炸理论，爆炸后10秒，温度降到30亿度时，开始有核力束缚中子和质子结合形成稳定的氦元素，而质子和电子合成氢元素（氕），于是宇宙中会含有大量的氢和氦元素。
大爆炸理论计算出约1/4的质量合成氦原子核，余下的质子合成氢原子核，这跟目前天文学家测量的结果差不多。
4.原始引力波
广义相对论中预言宇宙诞生之初，产生一种时空波动，简单理解就是“空间在颤抖”，科学家说原始引力波如同大爆炸后留下来的“余响”。而广义相对论的光线弯曲、水星近日点进动、引力红移等现象都被证实，只剩下这个引力波了。宇宙诞生时间约138亿年了，空间无比巨大，引力波如果真的存在，也是微乎其微了，基本难以检测到。
在2016年，LIGO合作组宣布，他们探测到了两个黑洞在13亿年前的并合产生的引力波。虽然证实了引力波的存在，但宇宙大爆炸所产生的引力波还待检测。
宇宙大爆炸总结
由一个炽密的奇点爆炸后，物质以微粒子形式存在，质子、中子、电子及光子等粒子，随着温度降低慢慢形成原子、分子，然后产生了气体。气体逐渐凝聚成了星云，星云进一步演化成各种恒星和星系，这个过程空间不断地膨胀，最后形成现在的宇宙。
星云：由稀薄气体和尘埃构成的天体之一，主要成分是氢和氦。
恒星：能自发光的星体，如太阳，夜空中能看见的星星大多数是恒星。
（理论来源科学界）
大爆炸理论简单反思
- 星系加速退离现象（红移），虽然已被证实，但是一定代表空间在膨胀吗？
- 所谓的奇点听起来似乎太夸张化了，奇点一直都是个迷。
———————宇宙大反弹篇——————
在宇宙大爆炸的角度，开始前时空都被挤压扭曲在一个奇点，爆炸后时空开始膨胀，那么爆炸前奇点的“外面”是没有时空的。这套想法让人有点摸不着头脑，我们假设时空固然存在，那么这个时空又是怎么来的？
时空：时间和空间，简单理解为时间是由空间内物质运动所产生，因为运动需要时间嘛，联系一起成为时空。
暴涨需要满足条件
宇宙大爆炸理论必须满足两个条件，物理定律的普适性和宇宙学原理，就个人而言认为这两个条件存在的可能性不大。在发生爆炸一段时间后，必须有一片空间满足广义相对论方程的适用，也代表了量子涨落已经平息，其次是这片空间足够平坦和能量均匀分布，这个能量能使暴涨速度加快，只有这样才能“暴涨”成现在的空间。
物理定律普适性：表示物理学上的定律（方程）在空间各个局域都能适用。
宇宙学原理：目前科学探测的宇宙尺度为150亿光年，在大于一亿光年的空间范围内，物质的空间分布均匀和各向同性，应用于建立标准的宇宙学模型。
广义相对论方程：主要用于推导空间弯曲，物质运动。把时间、空间、物质、运动这四个自然界常用物理量联系起来，经科学验证其准确性。
量子涨落：量子力学里面空间任意位置的能量暂时变化。可以理解为在一定范围内，能量出现位置不确定性，似乎有概率性出现很快又消失。
广义相对论的失效
目前宇宙中的星系随着时间推移相互远离，把时间逆流回去，那么这些下星系在138亿年前都是汇集在一起，成了一个密度和温度无限大的奇点，而广义相对论中恰好允许有奇点的存在。无限大密度的说法太过于不可思议，也不现实，标志着广义相对论也不够完善。
宇宙微波背景辐射
欧洲空间局公布了发射的普朗克卫星得到的宇宙微波背景图谱（CMB），这张图是为我们提供了宇宙初期图像。蓝色部份代表宇宙背景温度较低的区域，红色部分代表宇宙背景温度较高区域。
根据上面的宇宙微波背景图和历史上研究的一些背景图谱，可以看出热点和冷点分布的模式几乎是一样的，这个性质被科学家称为“标度不变性”。图中的冷点和热点的温度相差不大，也有可能非常大，或者居中都有可能。
暴涨带来的多重宇宙
我们假设爆炸后产生了空间，这个时候物质仍是被压缩成高密度状态，在这种状态中物质以粒子形式存在，那么可以用量子物理来解释。在1983年理论科学家们就意识到一个问题，在暴涨场中量子跳跃虽然稀少但还是能够改变暴涨过程。
量子跳跃：即粒子在有限几率下“穿越隧道”来到另一个空间，可以穿过不可渗透的障碍物。跟量子涨落一样。
假设暴涨场强度在空间内均衡，但是考虑到量子跳跃效应，局域空间暴涨强度不一样了。假设有一个量子跳到正常膨胀的局域空间，那么带来的能量足以改变该局域空间的暴涨能量，让该空间暴涨持续时间更久，空间膨胀越大。停止暴涨的局域空间将会被（“身边的”）暴涨局域的所挤压导致萎缩，萎缩后量子跳跃性质又跳到某些已结束暴涨局域使其继续暴涨。这样的进行下去，产生很多个结束的暴涨空间，这些空间都能创造出一个小宇宙，这就是多重宇宙说法的来源，简单理解就是多个空间，但不是多维空间。
由于量子不确定性随机涨落，这些空间的物理性质也会不一样，物质分布也不会均匀，按理来说宇宙微波背景辐射的冷点和热点分布模式也不会遵守标度不变性。究竟是什么原因呢？
宇宙大反弹取代大爆炸
由于各种疑问，部分宇宙理论学家们重建了“大爆炸历史”，有一种可能情况是，宇宙中由于引力作用使所有物质汇聚，当密度增长到足够高时，由于斥力的作用使物质再度“扩散”，宇宙学家称这现象为反弹。
大反弹理论可以说是循环了，引力作用挤压再反弹，再挤压再反弹……
（理论来源科学界）
宇宙大反弹总结
这个大反弹理论能解释红移现象，宇宙微波背景辐射标度不变，挤压到一定密度时，物质被碾压至微粒化，温度也足够造成氢氦的丰富度，至于爆炸产生的时空引力波，至今还未探测到。拜托了空间的膨胀理论同时也免去了量子物理上的复杂，物理定律在各个局域空间有效，满足两大条件，简单易懂的物极必反道理，似乎比大爆炸理论更好解释当前宇宙性质。
————————思考总结———————
宇宙大反弹理论真的取代大爆炸理论了吗？大反弹理论只是对于当前宇宙性质更好的描述，但是有一个问题，宇宙是怎么来的？大反弹的理论是基于空间和物质都存在的基础上解释当前宇宙性质。
换一个角度考虑，它们两个说的都对，由于宇宙大爆炸创造了宇宙，暴涨出来的一片大空间，当然可能包含多个宇宙，这片大空间的各个局域宇宙空间根据量子性质使所有局域空间结合成了整个稳定大空间，类似于泡沫结合原理（几个泡沫堆在一起，会结合成一个大泡沫，洗衣服时候常看到）。形成这个稳定大空间经历长时间诞生了各种星系。
再根据大反弹的理论，过程可能反弹了1次，也可能反弹了N次，诞生了我们现在的宇宙。别忘了宇宙计算的年龄是由星系退行速度基础上算出来的，只能说是当前宇宙诞生年龄，但不代表这个大空间的年龄，宇宙还有不知道多少个“前世”呢。
抛开奇点这个疑问，如果按照M/弦理论，真可能会有奇点，虽然M/弦理论够科幻。此猜想的结果得到目前只有一个宇宙，并无多重宇宙的存在，至于外星文明呢？去别的星系找找看有没有。
（理论来源个人猜想，如有雷同纯巧合。想法基于三维空间，与多维空间论尚未冲突）
————————宇宙外界———————
那么宇宙外界是什么？我们暂时抛开宇宙的有限无界说法，假如到了宇宙的边界，我们会碰到“无形的墙”，明明什么都没有，就有一个类似于墙的东西挡住了去路。
有限无界：比如地球，体积是有限的，但没有边界，怎么走都走不完。
那么这无形的墙外面又是什么？如果这么想下去那就永无止境了，永远找不到答案，直接转化思维，墙的外面是里面，里面不就是我们宇宙吗？对，确实是。有限无界来源于三维球体例子，那么宇宙会不会是来源于四维球体呢？这个答案只能等待以后的思考和探索揭晓了……
（谢谢大家观看，以后有趣的理论多多）
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