哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

目前,看似全面的關於宇宙起源和進化的理論被稱為暴漲理論,即大爆炸宇宙論。這個理論解釋了我們的宇宙是如何從高溫和高密度的奇點中誕生的,以及如何膨脹和冷卻的。正是這樣,太空以每秒超光速的速度擴張並冷卻,因此隨著宇宙的膨脹,熟悉的基本粒子和力可以產生宇宙本底輻射和各種複雜的粒子。大爆炸發生後約三分鐘,氫和氦的比率在宇宙學上已經確定,宇宙背景光子和中微子的數量也已經確定。此外,在快速“膨脹”期間,宇宙物質密度的不規則性以及引力輻射的背景得到了證實。

哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

根據威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)衛星的壯觀結果,以及宇宙背景探測器(COBE)和其他一些對宇宙本底輻射的高精度研究的結果,現已確定宇宙已有137億年的歷史,其空間幾何形狀完全是“扁平的”。此外,在普通恆星和氣體中引力物質的數量只有5%。可觀測的其餘宇宙引力“質量”是暗物質(27%),還有額外的暗能量(68%)。正是這種暗能量導致我們的宇宙加速膨脹,而這種情況已經被遙遠的超新星觀測到了。

哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

多年來,大爆炸宇宙學一直有幾個潛在的競爭對手,但除了穩恆狀態學說之外,沒有一個能吸引更多感興趣的支持者。原因是他們沒能預測或者解釋一些被廣泛認為是對任何宇宙理論的關鍵檢驗的基本觀測,甚至是對大爆炸理論的競爭對手!

德西特宇宙論(1917年) - 宇宙被認為是完全沒有物質的,但是由於非零宇宙學常數的存在,宇宙隨著時間以指數方式膨脹。這駁斥了幾乎現存的所有觀測事實,包括遵循線性哈勃定律的實際膨脹率,而不是隨時間的指數膨脹定律。還有,宇宙中的物質密度不是零,是因為我們在這裡,還有很多其他的恆星和星系!

愛因斯坦靜態宇宙論(1917年) - 宇宙不會膨脹,並且在時間上是靜態的。宇宙學常數被精確地調整來平衡物質的吸引力傾向。和解析宇宙學一樣,它也不符合現代觀測,因為宇宙是隨時間線性膨脹的。它對這個常數的值的微小擾動也是不穩定的。

哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

勒梅特宇宙論(1924年)- 宇宙始於沒有宇宙學常數的“大爆炸”。最初的狀態是一個巨大的放射性原子,包含了宇宙中接近絕對零度的所有物質。這個理論與觀測到的膨脹相一致,但卻無法解釋宇宙背景輻射的存在,以及宇宙中氫、氦和氘的丰度,因為它需要一個大質量的“超級原子”在大爆炸的瞬間衰變。

宇宙恆穩態理論(1950年)-由弗雷德·霍伊爾和托馬斯·戈爾德提出的,該理論認為宇宙一直在不斷膨脹,新的星系是在星系間的空間中,一個原子接一個原子地產生的。這個理論在20世紀50年代和60年代達到鼎盛時期,但一直無法令人信服地解釋宇宙背景輻射的來源,為什麼宇宙背景輻射是各向同性的,為什麼它的溫度固定在2。7k,它也沒有提供任何線索,為什麼氫、氦和氘應該有一個普遍的丰度比。

冷大爆炸宇宙論(1965年)-由哈佛大學的大衛·萊澤提出,它認為大爆炸發生了,但初始狀態是絕對零度,由純氫固體組成。隨著宇宙的膨脹,這些碎片分裂成星系大小的雲。它沒有解釋宇宙背景場的來源,也沒有解釋為什麼宇宙背景場在2。7k的溫度下是各向同性的。

哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

哈格多恩宇宙論(1968年)-物理學家羅伯特·哈格多恩提出,大爆炸理論的所有細節可能都是真實的,只是宇宙早期的極限溫度約為1萬億度,因為物質的結構有一個基本粒子的無限梯子,電子、中子就是由這些基本粒子構成的。夸克的存在使得宇宙早期的極限溫度遠高於1000萬億度,這一發現駁斥了這一觀點。

布蘭斯-迪克宇宙論(1955年)-愛因斯坦的廣義相對論引力方程被修改為包含一個標量場。這個磁場使得引力常數的值,在數十億年間緩慢變化。這也導致了宇宙早期歷史的改變。對重力常數變化的實驗研究表明,在過去的20-30億年裡,重力常數沒有變化。這將導致地月系的進化被顯著改變太陽的進化被嚴重改變。這兩種效應都沒有被觀察到。

舊膨脹論和大爆炸宇宙論(1980年)- 艾倫·古特在1980年提出的一種“玩具”模型。宇宙大爆炸後10-34秒結束的暴脹時代造成了真空中無數“氣泡”的成核,這些氣泡融合在一起,形成了物質和輻射的光澤,形成了一個非常塊狀的結構。然而,宇宙背景輻射顯示,自大爆炸後30萬年以來,宇宙非常平滑,至少一萬分之一。沒有證據表明這是一個動盪不安的過渡時期。

哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

振盪大爆炸宇宙學(1930年)—這是對大爆炸宇宙論的一種可能的修正,不同之處僅在於當前的膨脹將被一個塌縮階段所取代,然後是一個膨脹階段等等。沒有證據表明曾經有過先前的膨脹-塌縮階段。宇宙似乎也沒有足夠的物質使其成為一個註定在未來再次衰退的“封閉”宇宙,這是任何未來振盪週期的一個重要要求。

添加了中微子家族的大爆炸宇宙論(1970年)-大爆炸宇宙論大體上是正確的,除了為了解決“缺失”或“暗物質”問題以外,必須向宇宙中新增新的中微子家族。這將改變氦和氘相對於氫的宇宙丰度比,使得當前觀測值不再可能。也沒有實驗證據表明存在超過3種中微子,而且這些中微子已經與測量到的宇宙丰度一致。

時間宇宙論(1970年),由麻省理工學院I。賽格爾提出。它提出時空有一個不同於大爆炸宇宙學基礎的數學結構。就我們所知,主要的分歧在於宇宙膨脹的速度,這是距離和膨脹速度之間的二次定律,而不是線性哈勃定律。這個提議似乎與過去30-40年間觀測到的遙遠星系不一致。也許大爆炸宇宙學還有其他的分歧,但是精密測時宇宙學還沒有深入到足以在這些其他領域做出可測試的預測。

哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

阿爾文宇宙論(1960年)-由物理學家漢斯·阿爾文提出,宇宙包含等量的物質和反物質。宇宙學中的許多其他觀測事實都沒有得到解釋。如果物質和反物質的比例相等,宇宙中應該有一些區域,由於湮滅過程,這些區域相互接觸,產生x射線或伽馬射線。從來沒有發現過如此大規模的背景,可以歸因於質子或電子的湮滅。

等離子宇宙論(1970年)-宇宙中的物質,從最大的尺度來看,不是中性的,而是有一個非常微弱的淨電荷,幾乎無法探測到。這使得電磁力支配著宇宙中的萬有引力,所以我們觀察到的所有現象都不僅僅是萬有引力的產物。這是一個有趣的理論,但是否認它們的重要性,它不能輕易解釋宇宙背景輻射的起源,它的各向同性和溫度,以及氦和氘的丰度。

哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

對於任何理論,我同意的宇宙學檢驗的基本觀察是:

1。宇宙正在膨脹。-這是一個跨越整個可觀測宇宙的大尺度觀測,所以它一定是“宇宙學的”

2。存在一個宇宙背景輻射場,可以在微波頻率上探測到。為什麼它不發生在其他頻率上,而且只能在微波區域看到,覆蓋了天空的每個方向?

3。對地球/太陽/銀河系運動引起的相對論性多普勒效應進行補償後,宇宙微波背景場是可測量的各向同性的,優於10萬分之幾。- 這是這種現象的一個大尺度屬性,與銀河系或其他星系毫無關係,因此它一定是一個宇宙學特徵。

4。宇宙微波背景輻射場正是黑體輻射場。我們知道許多其他種類的輻射,但沒有一種有確切的黑體光譜。只有宇宙背景輻射是一個完美的黑體,達到了我們測量其光譜能力的極限。

5。宇宙微波背景輻射場的溫度是2。7k-為什麼是2。7k?為什麼不是5。019723k呢?只有大爆炸宇宙學才能預測,溫度接近3攝氏度的遺蹟輻射,而不是其他值。

6。確實存在一個與當前膨脹速率和宇宙背景溫度相一致的氦氫普適丰度比。-無論我們觀察遙遠星系中恆星、行星甚至是氣體雲的組合,我們似乎總能找到一個“普適的”恆定比例,即氦與氫、氘與氫的比例。一定有某種解釋,與我們的太陽系或銀河系無關。

7。氘相對於氫和氦的宇宙丰度與當前膨脹速度和密度下的預期水平是一致的。-如果宇宙膨脹得更快,那麼氦和氘等重元素形成的時間就會更短。

哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

8。只有三種中微子。雖然我們還沒有證實在遙遠的星系附近也是如此,但我們確實看到了同樣的元素和物理現象,特別是超新星,它的物理現象非常敏感地取決於不同型別的中微子的數量,以及潛在的“弱相互作用”物理現象的恆定性。

9。夜空沒有太陽表面那麼明亮。-一個簡單而深刻的觀察,只有透過宇宙中恆星的正確分佈、它們的年齡和宇宙的膨脹才能解決。

10。宇宙背景輻射場在100,000到1000,000分之一的水平上,略微起伏不定。為什麼會這樣?為什麼是這個數目?

11。沒有任何物體的年齡,無可爭議地大於宇宙的膨脹年齡。——我們的宇宙附近似乎沒有超過200億年的非常古老的恆星,儘管它們的性質應該很容易辨認,並且是我們所看到的最古老恆星的物理和演化的簡單延伸。

12。在宇宙背景輻射場中,每一個質子和中子,大約有1000萬個光子。-這是一個重要的“熱力學”數字,它告訴我們宇宙到目前為止是如何演化的。為什麼它的熵這麼大?

13。所觀察到的星系聚集的程度與一個有限年齡小於200億年的膨脹宇宙是一致的。-一次直接的觀測再次告訴我們,引力在今天的宇宙中並沒有很長時間來作用於建立大型複雜結構。

14。沒有比鋰更重的元素具有普遍的丰度比。-是什麼過程產生了這些重元素?

15。宇宙曾經對它自己的輻射是不透明的。-這必須遵循從黑體形狀的宇宙背景輻射。

16。現在的宇宙完全由物質主宰,而不是物質和反物質的混合物。只有少數幾個大爆炸宇宙學的競爭者試圖解釋這個直接的觀察。

哪些事實可以反駁“大爆炸”理論?

就是這樣。這不是一個檯球遊戲,母球(資料)是仔細排列,使大爆炸理論出來看起來不可避免。其他理論也被反覆邀請去嘗試它們的最佳方案,結果總是一樣的。支持者甚至不得不進行干預,讓他們的理論對這些宇宙學資料做出簡單的預測。

大爆炸宇宙學最大的預言在於它的基礎。它基於廣義相對論的無誤性,以及這一理論如何解釋極端條件下的重力。它的基本預測已經被多次檢驗,新的奇異現象,如倫澤·瑟林效應和重力波也已經被預測和理論證實。這似乎是一個完美的解釋,為什麼恆星系統能運作,但如果它是準確的,那麼除了我們能看到的5%的恆星和氣體,我們還需要宇宙中大量的暗物質和暗能量。這是個大問題。

暗物質不僅存在於宇宙尺度,而且存在於星系這麼小的區域。事實上,早在威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)進行第一次研究之前,它就在星系中被發現了。我們的銀河系似乎擁有比我們所能探測到的所有發光物質和氣體雲,多六倍的圍繞其中心的引力物質。事實上,我們所研究的任何大型物質系統,都存在暗物質問題。一些物理學家把這解釋為廣義相對論本身的實際崩潰,但是他們的支持者無法找到一種延伸或替代廣義相對論,使暗物質消失。與此同時,物理學家們還沒有在世界各地的大型強子對撞機實驗室或其他實驗室中檢測到任何暗物質候選粒子。

所以暗物質可以被新增到大爆炸宇宙學中,但是我們還不知道它是什麼樣的物質,也不知道廣義相對論本身是否存在一些微小的錯誤。

作者:

Dr. Odenwald's

FY: 頭鐵獺

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