要了解我们的宇宙,请查看其第一矩©Getty Images

要了解我们的宇宙,请向第一个时刻

物理学中的所有最大的奥秘,包括暗物质,反物质和通货膨胀,在宇宙的前几秒钟中有他们的根源。

这只是一个多个世纪以前,宇宙学的科学出生。出于自主主义的想法 艾尔伯特爱因斯坦 空间正在扩大的观察证据,现代宇宙主义范式被称为大爆炸。在历史上第一次,人类已经开始了解他们的宇宙如何开始。

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经过几十年的观察和测量,我们现在详细了解我们的宇宙如何在其历史上的第一个时刻扩大和演变。

任何数量的观察都证实了大爆炸理论的预测,令人难以置信,坦率地意外,范围。我们宇宙在过去的138亿年扩大的速度同意,与爱因斯坦的一般相对论差不多百年前的方程式同意,并且测量星系和星系集群的大规模分布是难以区分的理论预测。

最令人印象深刻,宇宙微波背景观察到的温度变化的详细模式是宇宙学家的宝库,向我们展示了我们宇宙中存在的物质数量的一切,到了空间本身的大规模几何形状。

从大爆炸后几十八年来看,我们有丰富的观测和测量来依赖,这一数据集中让我们确信我们理解我们宇宙的这一部分很好。

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除了绝大多数其他宇宙学家之外,如果年龄的这一部分出现在实质性错误的情况下,我会感到震惊 - 只有太多不同和强大的证据表,支持我们目前对这一系列事件的了解。

发现我们得到了这么错了,就像发现从未成为美国内战,或者克里斯托弗·哥伦布在12世纪1492年的西印度群岛实际上降落在威尔士。虽然保持了在某些情况下,开辟错误,在某些情况下,证据太大,无法合理地考虑完全误。

但正如我们在宇宙历史上进一步回归,我们的信心开始下降。在大爆炸后的前几秒钟和几十八年之间,我们仍然对标准时间表中描述的内容相当实质性的支持。

观测和测量告诉我们,我们宇宙中的膨胀率和数量和能量的速度与预测的计算没有截然不同。也就是说,在此期间可能发生了重要和未知的宇宙事件仍然是合理的。

我们对宇宙的第一千年来的信息非常重要,但它并非详尽无遗。

宇宙的第一秒钟之谜

甚至进一步达到 - 进入大爆炸后的第一秒钟和部分 - 我们从具有不完整的信息转换到基本上没有直接观察到依赖。这个时代仍然隐藏在我们的观点中,埋在难以穿透的能量,距离和时间下面。

我们对这一宇宙历史时期的理解是在许多方面,基于推论和外推的知情猜测不仅仅是一个知情的猜测。

尽管现代宇宙学的成功,但我们仍然有很多宇宙仍然未知。最着名的这些谜团是暗物质的。

天文学家和宇宙学家已经确定了我们宇宙中有多高的精确度,并且它的原子形式远远不止于此。经过几十年的计量和辩论,我们现在有信心我们宇宙中的大部分事情都没有由任何已知物质组成,而是不明显地辐射,反射或吸收光的其他东西。

在过去的几十年里,物理学家一直从事一个雄心勃勃的实验计划,寻求揭示这种物质是什么以及如何在大爆炸中形成。但尽管较为乐观,但我们仍然无知的暗物质及其性质。

实验只是设计,但没有看到任何东西。暗物质已经令人难以捉摸,而不是我们曾经想象过,强迫我们放弃许多最喜欢的理论,并考虑对黑暗可能是什么,以及如何形成的新想法大爆炸后的第一瞬间。

即使是“普通”物质的起源也是其自身的顽固秘密。虽然质子,中子和电子和它们构成的原子可以通过良好的理解过程容易地创建,但是这种方法还产生了相同数量的更多异种颗粒,称为反物质。

每当物质和反物质颗粒彼此接触时,两者都被歼灭了。那么,为什么我们的宇宙含有如此多的事情,这么少的反症性物质?事实上,为什么有任何问题?

如果在大爆炸的热量中的相同数量的情况下创造了物质和反物质 - 因为我们目前对物理学的理解会导致我们期待 - 那么几乎所有这一切都会被摧毁很久以前,让我们的宇宙基本上没有原子。然而,我们周围都有原子。

不知何故,必须在我们宇宙历史的第一次分数中创造比反物质更重要。我们不知道这是如何或何时通过,或者机制负责。但是,不知何故,关于早期宇宙的条件使得原子种子和所有化学的种子成为可能 - 包括生命 - 在大爆炸的热量中存活。

更进一步,我们来到了我们宇宙神秘的最有趣的东西。为了让我们观察到我们的宇宙,宇宙学家被迫得出结论,在最早的时刻,必须经历超快速扩张的短暂期间。

读者问:&A:什么是黑暗能量?

问:伦敦弗雷德托马斯

在20世纪90年代,天文学家测量宇宙扩张的速度产生了冲击发现:它实际上是加速,好像整个宇宙正在被一些看不见的能量源被推动。这是所谓的黑能,它的起源是科学中最深切的奥秘之一。

已经提出了各种解释,可以说是最简单的,这是所谓的量子真空过程的表现。根据借封世界的法律,甚至空虚的能量填补的能量存在一些不确定性。

在实验室中检测到这种真空波动能量,并且理论主义者已经表明它可以具有“抗引力”的暗物质影响。然而,到目前为止,他们已经努力制作一个详细的宇宙效果理论。

这导致了深度可能简单地成为从大爆炸的力场可能只是留下的力场。有时称为Quintessence,它能够随着时间的推移而变得更强烈,但再次细节仍然难以捉摸。

甚至有声称暗能量从隐藏的额外尺寸泄漏出未能在大爆炸之后进行扩展的空间的隐藏额外尺寸。

直到潜在理论的突破,但这一切都不仅仅是猜测。

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虽然这个通胀的时代持续了超过一百万分之十亿分之十亿分之十亿分之一的十亿分之一的百分之十八,但它让我们的宇宙完全改变了。在许多方面,人们可以将通货膨胀的结束作为我们住的宇宙的真实开始。

尽管识别出许多令人信服的理由认为通货膨胀真的发生了,但宇宙主义者仍然知道并了解了这一点,我们的宇宙历史的主要时代。

最后,在20世纪90年代,宇宙学家们讨论了一个雄心勃勃的计划,以衡量我们宇宙的最近扩张历史,允许我们确定我们世界的几何和终极命运。这是第一次认为,我们能够了解我们的宇宙是否会继续永远扩大,或者最终逆转和崩溃。

这些测量最终是成功的,但他们向我们透露了一些非常少数科学家的预期:我们的宇宙不仅扩大,而且以加速率扩展。

为了解释这一事实,我们被迫得出结论,我们的宇宙包含大量所谓的暗能,填补所有空间并将其分开。但是我们努力了解这种现象几乎完全是空手而口的。我们根本不明白暗能量是什么,或者为什么它存在于我们的宇宙中。

这些谜题中的每一个都深入连接到遵循大爆炸的第一矩。无论暗物体由什么组成,它几乎肯定在宇宙的第一个分数中形成了一秒钟。

同样,我们世界中存在的简单事实揭示了这些最早的时刻必须包括我们仍然无所谓的事件和互动。宇宙通货膨胀也在这些时期发生,并且可以与黑能的存在相连,提出了许多问题。在这些和其他方面,我们的宇宙最大的奥秘牢固地与其第一个时刻联系在一起。

我们如何找到

虽然我们的宇宙的第一个时刻已经证明了具有挑战性的学习,但这并没有阻止我们尝试。目前科学家们正在建造望远镜的过程中,这些望远镜将以新的方式衡量,并且具有更高的精确度,称为宇宙微波背景。

希望这些测量值得希望,将使宇宙学家能够了解有关通货膨胀的更多信息,例如发生的情况以及可能有哪些能量供电。在更遥远的未来,基于空间的重力波探测器将为我们提供一种新的宇宙,潜在地揭示来自通货膨胀的信号,以及在我们宇宙中可能发生的任何阶段过渡。

有一天,我们甚至可能开始检测和研究称为中微子的颗粒在大爆炸中产生。困难,是的。但不可能,没有。

很明显,我们最伟大的宇宙奥秘与我们的宇宙的第一次相连。我们的宇宙是如何遏制如此多的事情,而且很少的反物质?暗物质是如何形成的?我们的宇宙似乎经历了一个简短的超快速扩张,但如何以及为什么?这与我们的宇宙现在再次以加速率扩展的事实有关吗?

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今天,这些是开放的问题。但今天的神秘是明天的发现。由新数据,观察和想法提供支持,我们将在这些令人困惑的问题上阐明。随着那一股光线,我们将看到过去更清楚,而不是以前更清楚地看到过去 - 更接近时间。

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