5个失败的大爆炸理论替代方案以及为什么它们不起作用的
By2022/4/17
Science & Astronomy
艺术家的大爆炸的描绘。
保罗萨特（Paul M. Sutter）是纽约州立大学石溪分校和弗拉提顿研究所的天体物理学家，“问一个太空人”和“太空电台”的主持人，以及“怎样在太
新浪博客
2022/4/17
Science & Astronomy
艺术家的大爆炸的描绘。
保罗萨特（Paul M. Sutter）是纽约州立大学石溪分校和弗拉提顿研究所的天体物理学家，“问一个太空人”和“太空电台”的主持人，以及“怎样在太
空中死亡”的作者。'
大爆炸理论在大约一个世纪前首次被发展，作为宇宙的历史唯一幸存的解释它至高无上的统治。它符合所有可用的证据：宇宙的膨胀、轻元素的形成、宇宙微波背景的存在、宇宙之网的演化等等。
在一个核桃壳内，这个宇宙开始为一个极端热和密的点，在大约138亿年上膨胀了，变得越来越大和越来越冷。这就是大爆炸理论。
但来制作一个宇宙的煎蛋卷，你不得不打破几个鸡蛋。几十年来，大爆炸理论已经拿上了一些相当沉重的挑战者。让我们探索这些替代方案以及为什么它们不起作用。
永恒宇宙
在大爆炸理论被发展之前，科学家（以及任何思考过它的时间长短的人）之间的流行共识是这个宇宙只是......东西就是的这样。并且总是一直是的。而且永远会是的。当然，如果你有一个宗教说服力，在遥远的过去的某个点上可能已经会有一些创造事件，但这个创造是一个看起来和几乎现在一样行为的宇宙一样。
当然，恒星偶尔爆炸起来和彗星随机的出现，但总的来说，这个宇宙简单的是的。这是一幅伟大的至少在大尺度上它永远保持不变的宇宙挂毯。
当天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）发现了宇宙的膨胀时这一切都爆炸了。这一发现立刻的在一个永恒宇宙的想法中扔了一把扳手，因为在一个不断扩张的宇宙中，这个宇宙在过去比在现在明显的不同，并且未来将甚至更不同的。
证据表明了我们生活在一个动态的、演变的宇宙中。
稳定的状态
甚至意识到这个宇宙正在扩张，许多天文学家仍然对大爆炸的概念抵抗的。20世纪初最大的竞争者是一个叫稳态模型的理论，该理论最初由天文学家弗雷德·霍伊尔提出。
在稳态的模型中，这个宇宙总是在扩张，但在空无中总有新的物质出现来取代它。因此，按照该理论，这个宇宙越来越大，但密度呆着同样的，这样挽救永恒宇宙想法的一般主题。换句话说，在稳态模型中，这个宇宙是动态的，但在长的时间尺度上仍然是不变的。
稳态随着两个主要观测来到一个戛然停止：类星体和宇宙微波背景（CMB）。类星体是专被在遥远宇宙中发现的强烈明亮的射电发射源，而宇宙微波背景是一个从所有方面环绕我们的辐射源。在大爆炸图片中，这些很容易解释：光来自一个宇宙历史上的更早期时代，当时东西是不一样的。但在稳态模型中，早期宇宙应该看起来像现代宇宙一样。
电宇宙
以穩定狀態为好的另一個競爭者站起來挑戰大爆炸做了的，這要歸功於諾貝爾物理學家汉涅斯阿尔夫文。阿尔夫文是一个理解叫等离子体的带电气体内部力的大师，他开发了一整个叫磁流体动力学的物理学分支。
阿尔夫文争论了因为电磁力远比引力更强，我们在宇宙中观察到的应该作为电磁学而不是引力的结果被更好理解。这包括太阳系的演化、恒星的诞生和宇宙的扩张。
阿尔夫文争论了这个宇宙被由大的物质和反物质口袋组成，它们处于永恒的竞争中。他理论化了这些泡泡针对彼此扩张，造成我们所感知为宇宙的膨胀的，而它们相遇的地方宇宙微波背景的光被产生。
对阿尔夫文不幸的是，对一个电宇宙没有来匹配所有观测结果的方式-------最重要的是哈勃定律。对于附近的星系，它们退去的速度与它们的距离成正比------某些被广义相对论和空间的扩张整齐的解释的东西。在阿尔文的版本中，所有星系都以相等的速度退去。对不起，汉涅斯。
混合大师宇宙学
大爆炸理论并不完美，没有科学理论是的。宇宙的一个令人费解的特征是它在大尺度上是多平滑的。宇宙的区域被从彼此广袤的隔开有大致同一的温度。这在早期的宇宙对所有这些块来均匀出去只是没有足够的时间。.
这被称为地平线问题，1969年，物理学家查尔斯·米斯纳（Charles Misner）开发了一种对它的叫混合大师宇宙学（是的以厨房搅拌机品牌命名）的解决方案。在混合大师宇宙中，早期的宇宙是令人难以置信的混沌，空间恒定的来回晃动。这种混沌行动做了两件事：在小尺度上混合物质（最终诞生星系等结构）和在大尺度上均匀东西出来（使整个宇宙均质的）。
尽管有这个很酷的名字，但对混合大师模型数学永远没有真的算出过，而另一种叫膨胀的对早期宇宙的描述能够以一种更简单的方式来解释地平线问题。
循环的宇宙
大爆炸最大的概念问题之一是它有一个开端。有一个没有宇宙的时间而然后有一个有宇宙的时间。因为大爆炸模型并不试图解释宇宙的真正开始，多年来一直有很多次尝试来提出一些从某些其他物理过程产生一个“大爆炸”的场景。
几乎所有取代大爆炸的尝试最终都提交某种循环的宇宙，其中大爆炸只是一串无限长的宇宙之一，因为如果你用另一个奇异发生取代大爆炸，你已经没有真的改变任何东西。从本质上讲，循环模型代表一个永恒的宇宙，但有更多的步骤。
有许多循环模型，它们都依赖于高度推测的物理学。也许更高维的“膜”保持碰撞，引发新的大爆炸。或者，也许膨胀只是不会停止，拐角总会有一个新的宇宙。或者，也许宇宙将最终坍塌，达到某些难以置信小的量子尺寸，然后再次反弹回来。
但所有这些模型都有解释暗能量的困难------我们的宇宙的膨胀正在加速，没有减慢下来的迹象。因此，就我们目前能告诉的，这个宇宙是一个一劳永逸的事情。
任何复杂的宇宙模型都必须包含大爆炸，因为它描述所有可用的证据。因此，无论如何，大爆炸将总会赢。
大爆炸理论在大约一个世纪前首次被发展，作为宇宙的历史唯一幸存的解释它至高无上的统治。它符合所有可用的证据：宇宙的膨胀、轻元素的形成、宇宙微波背景的存在、宇宙之网的演化等等。
在一个核桃壳内，这个宇宙开始为一个极端热和密的点，在大约138亿年上膨胀了，变得越来越大和越来越冷。这就是大爆炸理论。
但来制作一个宇宙的煎蛋卷，你不得不打破几个鸡蛋。几十年来，大爆炸理论已经拿上了一些相当沉重的挑战者。让我们探索这些替代方案以及为什么它们不起作用。
永恒宇宙
在大爆炸理论被发展之前，科学家（以及任何思考过它的时间长短的人）之间的流行共识是这个宇宙只是......东西就是的这样。并且总是一直是的。而且永远会是的。当然，如果你有一个宗教说服力，在遥远的过去的某个点上可能已经会有一些创造事件，但这个创造是一个看起来和几乎现在一样行为的宇宙一样。
当然，恒星偶尔爆炸起来和彗星随机的出现，但总的来说，这个宇宙简单的是的。这是一幅伟大的至少在大尺度上它永远保持不变的宇宙挂毯。
当天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）发现了宇宙的膨胀时这一切都爆炸了。这一发现立刻的在一个永恒宇宙的想法中扔了一把扳手，因为在一个不断扩张的宇宙中，这个宇宙在过去比在现在明显的不同，并且未来将甚至更不同的。
证据表明了我们生活在一个动态的、演变的宇宙中。
稳定的状态
甚至意识到这个宇宙正在扩张，许多天文学家仍然对大爆炸的概念抵抗的。20世纪初最大的竞争者是一个叫稳态模型的理论，该理论最初由天文学家弗雷德·霍伊尔提出。
在稳态的模型中，这个宇宙总是在扩张，但在空无中总有新的物质出现来取代它。因此，按照该理论，这个宇宙越来越大，但密度呆着同样的，这样挽救永恒宇宙想法的一般主题。换句话说，在稳态模型中，这个宇宙是动态的，但在长的时间尺度上仍然是不变的。
稳态随着两个主要观测来到一个戛然停止：类星体和宇宙微波背景（CMB）。类星体是专被在遥远宇宙中发现的强烈明亮的射电发射源，而宇宙微波背景是一个从所有方面环绕我们的辐射源。在大爆炸图片中，这些很容易解释：光来自一个宇宙历史上的更早期时代，当时东西是不一样的。但在稳态模型中，早期宇宙应该看起来像现代宇宙一样。
电宇宙
以穩定狀態为好的另一個競爭者站起來挑戰大爆炸做了的，這要歸功於諾貝爾物理學家汉涅斯阿尔夫文。阿尔夫文是一个理解叫等离子体的带电气体内部力的大师，他开发了一整个叫磁流体动力学的物理学分支。
阿尔夫文争论了因为电磁力远比引力更强，我们在宇宙中观察到的应该作为电磁学而不是引力的结果被更好理解。这包括太阳系的演化、恒星的诞生和宇宙的扩张。
阿尔夫文争论了这个宇宙被由大的物质和反物质口袋组成，它们处于永恒的竞争中。他理论化了这些泡泡针对彼此扩张，造成我们所感知为宇宙的膨胀的，而它们相遇的地方宇宙微波背景的光被产生。
对阿尔夫文不幸的是，对一个电宇宙没有来匹配所有观测结果的方式-------最重要的是哈勃定律。对于附近的星系，它们退去的速度与它们的距离成正比------某些被广义相对论和空间的扩张整齐的解释的东西。在阿尔文的版本中，所有星系都以相等的速度退去。对不起，汉涅斯。
混合大师宇宙学
大爆炸理论并不完美，没有科学理论是的。宇宙的一个令人费解的特征是它在大尺度上是多平滑的。宇宙的区域被从彼此广袤的隔开有大致同一的温度。这在早期的宇宙对所有这些块来均匀出去只是没有足够的时间。.
这被称为地平线问题，1969年，物理学家查尔斯·米斯纳（Charles Misner）开发了一种对它的叫混合大师宇宙学（是的以厨房搅拌机品牌命名）的解决方案。在混合大师宇宙中，早期的宇宙是令人难以置信的混沌，空间恒定的来回晃动。这种混沌行动做了两件事：在小尺度上混合物质（最终诞生星系等结构）和在大尺度上均匀东西出来（使整个宇宙均质的）。
尽管有这个很酷的名字，但对混合大师模型数学永远没有真的算出过，而另一种叫膨胀的对早期宇宙的描述能够以一种更简单的方式来解释地平线问题。
循环的宇宙
大爆炸最大的概念问题之一是它有一个开端。有一个没有宇宙的时间而然后有一个有宇宙的时间。因为大爆炸模型并不试图解释宇宙的真正开始，多年来一直有很多次尝试来提出一些从某些其他物理过程产生一个“大爆炸”的场景。
几乎所有取代大爆炸的尝试最终都提交某种循环的宇宙，其中大爆炸只是一串无限长的宇宙之一，因为如果你用另一个奇异发生取代大爆炸，你已经没有真的改变任何东西。从本质上讲，循环模型代表一个永恒的宇宙，但有更多的步骤。
有许多循环模型，它们都依赖于高度推测的物理学。也许更高维的“膜”保持碰撞，引发新的大爆炸。或者，也许膨胀只是不会停止，拐角总会有一个新的宇宙。或者，也许宇宙将最终坍塌，达到某些难以置信小的量子尺寸，然后再次反弹回来。
但所有这些模型都有解释暗能量的困难------我们的宇宙的膨胀正在加速，没有减慢下来的迹象。因此，就我们目前能告诉的，这个宇宙是一个一劳永逸的事情。
任何复杂的宇宙模型都必须包含大爆炸，因为它描述所有可用的证据。因此，无论如何，大爆炸将总会赢。