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宇宙的结构与演化

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Anonim

“伙计,请记住您是什么尘埃,您将重归尘埃”(创世记,第3章,第19版)»。这些是我们一次次或多次听到的单词,无论是在别人身上还是在其他任何地方,我们都应该赋予它什么意思?从神学角度讲清楚,我们说的是创世记和上帝创造的书,但是从天文学角度讲,我们讲的是与这个短语真正直接相关的东西。

结构演化宇宙

我们生活在这样一个前提下,即我们是星尘,基本上一切都来自虚无,但这是怎么回事,又或者我们如何理解这一点呢?用大爆炸理论。某个粒子在某个时候爆炸了并产生了一切。

从尘埃中造出了一切,恒星,星系,行星,像我们这样的行星,因此以这种方式创造了生命,存在的一切从那时起就存在了,只是回到原产地而重生换句话说,这就是安托万(Antoine)发明的另一个著名短语的诞生地-

洛朗·拉瓦锡(Laurent Lavoisier):“事物既没有创造也没有被破坏,它只会改变”。在此定律下,一切都会变成一个恒定的周期。

在本文中,我们将讨论宇宙的创造,结构,起源以及在同一个宇宙中万物如何演变,以及我们是如何到达地球出现和进行进化的这一点。其余的直到今天。

宇宙将经历的许多现象将被揭示,物理学定律将如何试图塑造这个无限的宇宙,以及宇宙本身将如何负责制定和管理这些定律,我们将讨论宇宙的四大作用力。宇宙以及它的第一刻。

宇宙的历史(宇宙的第一秒)。

只有一秒钟,只有一秒钟,这仅是奠定宇宙基础所必需的,并且引起了我们今天的了解;一秒钟几乎是无法察觉的,一秒钟是您要说的一秒钟,但是在第一秒钟在宇宙历史上第二,发生了许多重要事件,以至于足以给所有人留下永恒的印记。

为此,必须追溯到137.798亿年前的历史,我们必须将自己运送到一个不存在的地方,那里既没有空间,也没有时间,因此,即使因为光是不存在的,那里仅是由宇宙的四种力(重力,电磁力,弱核能和强核能)组成的独特奇异粒子。

突然它开始了,没人知道为什么,但是它开始了我们都知道的大爆炸事件,而一旦大爆炸开始,在宇宙的第一秒发生的事件将在下面描述。

1.普朗克时代与伟大的统一。

普朗克时间是构成最小时间间隔的度量,该时间间隔可以测量10 -44秒,即0.00000000000000000000000000000000000000000000000001。宇宙的第一阶段是普朗克时代,这可能是历史上的第一帧,它跨越了宇宙爆炸的爆炸,当时空间和时间被创造出来,并开始膨胀直至10 -44秒,即范围甚至达不到百分之七十分之一。

在这段时间里,被称为重力,电磁,弱核能和强核能的四个基本力合为一种超力,没有粒子。在此阶段结束时,重力与其他力分开,一方面使重力,另一方面使电子核力。

在10 -44到10 -36秒之间,发生了被称为“大统一”的纪元,宇宙温度达到了数千万亿度,在此纪元结束时,第一个基本粒子开始形成,并形成了少量物质远胜于反物质,那时的宇宙比原子小数百亿倍。

2.电弱时间。

电弱时期从六分之一秒到十亿分之一秒,即10 -36到10 -12,这一时期伴随着其两个同伴之间强烈的核相互作用的分离,从而产生了大量的奇异物质。包括希格斯玻色子(Higgs Boson),它通过放慢粒子的速度并为使粒子突出辐射的基础奠定了粒子的质量,在此阶段的初始阶段,就其后果(通货膨胀时代)进行了重要划分。

3.通货膨胀季节。

包括电弱时期的第一阶段在内的通货膨胀时期持续了大约10 -36到10 -32秒,并且受到通货膨胀的控制,这被认为是空间的残酷扩张,以至于在可笑的时间内增加了以26的幂为单位的宇宙大小,从难以察觉的大小变为橙色的大小。

至今还不知道为什么会发生这种现象,并且提出了诸如充气子之类的颗粒作为起因,似乎长到10厘米似乎并不令人印象深刻,但是实际上它必须以的速度逃避了我们的理解。

4.夸克时代。

所谓的夸克时代从第一秒的十亿分之一到百万分之一,即从10 -12到10 -6秒。温度下降到100亿度,并以弱核能与电磁的相互作用分离为标志,使这4个基本力分开,其值一直固定到现在为止。夸克和反夸克开始了一场激烈的歼灭战。

结果就是十亿个这样的人得以生存,从而形成了我们所知的物质,我们宇宙的尺寸已经是太阳系的大小。

5.强子时代。

被称为强子的时代从宇宙生命的大约百万分之一秒开始到第一秒,温度已经降到了百万度,使夸克能够结合形成更广为人知的物质碎片就像质子和中子一样,在宇宙生命的第一秒结束时,他们期望与幸存的反物质碎片进行最后的战斗。

奠定了我们宇宙的基础,以使其可行并允许我们所知道的生命的出现,没有那微不足道的第二无,也没有人在这里,与此同时,宇宙正朝着即将到来的第一个光年发展。

似乎不可能两者兼而有之,但是在历史的第一个中,已经设定了允许创造万物的基本价值,正常的结论本来是一个失败的宇宙,但是奇迹般地一切都完美地使其可行了。

如果基本力量的价值不一样,如果它们没有像以前那样发展,如果夸克之间的战斗以平局告终,那么我们现在就不会在这里,因为肯定没有这一切。也许只是辐射或巨大的通用黑洞而无所作为。

一旦宇宙的生命的第一秒过去了,就足够寒冷了,以至于在夸克的海洋中,它们将3×3组合在一起形成质子和中子。在宇宙的前三分钟,它冷却下来,足以使中子和质子形成第一个原子核。30万年后,第一个原子出现,2亿年后,物质积聚成第一颗恒星,十亿年后,银河系等第一个星系形成了。大爆炸发生超过90亿年,地球诞生了。

宇宙的结构

根据(astromia.com)中提供的信息,对宇宙的事物进行了排序。重力使物质聚集成结构。从最简单的恒星或太阳系到巨大的星系壁。

尽管如此,宇宙的膨胀仍使不同的结构彼此高速远离。

最远的建筑物是最大和最古老的。它们是在宇宙还很小的时候形成的,有助于了解宇宙的演变。

结构层次

次要结构:它们是天体,例如行星和恒星,是小群,例如我们的太阳系。

星系:它们是中间结构。他们将恒星,气体,尘埃和暗物质的家庭分组。仅在可见宇宙中,就有超过1000亿,它们可以聚集数十亿颗恒星。许多人的中心都有一个黑洞。我们的银河系是银河系。

银河星团:是被热气包裹的星系。它的直径达到几百万光年。

星系彼此围绕旋转,被重力束缚在一起。有时它们相互碰撞或吸收。银河属于一个叫做“本地群”的星团,由25个星系组成。(astromia.com)

星系的超级它们是星系团的集合。它们测量着数亿光年。它们在可见的整个宇宙中形成了较大的层。本地组是处女座超级集群的一部分。

墙:这是最后发现的结构,是宇宙中最古老和最大的结构。它们形成了巨大的银河超级集群。

图像中的斯隆长城长13.7亿光年。2013年11月,发现了最大的已知结构,大力神-北方王冠,距地球100亿光年,一端至另一端的尺寸为100亿光年。它非常细长,几乎占据了可观察宇宙的11%。

伟大的吸引力。

处女座超级集群和可见宇宙的其余结构向着一个叫做“大吸引人”的神秘点前进。它的中心距离1.5亿光年。它是在1980年代后期发现的,虽然它可能是一个更大的结构,但天文学家称它为Laniakea(夏威夷语中的“巨大天空”),但至今尚不清楚。(astromia.com)

宇宙的大小

根据(astromia.com),宇宙包含了所有已知的事物:物质,能量,空间和时间。宇宙的尺度是如此之大,以至于我们甚至都无法想象它们。

一个想法,地球上每粒沙都有一百万颗甚至更多。我们的星系只是数千亿个星系之一。

尽管如此,宇宙中的所有物质仅是宇宙的一小部分。最重要的是,宇宙是一个几乎是空的空间。

不可能知道宇宙的确切大小。它甚至可能是无限的,尽管似乎不太可能。不知道它是什么形状,我们也无法计算它的大小。此外,它还在继续扩大。我们只知道从地球可见的宇宙的大小。

目的 直径
土地 12,760公里
太阳 1,400,000千米
太阳系 1个月的光
银河 100,000光年
本地星系群 一千万光年
处女座超级集群 1亿光年
可见宇宙 930亿光年

可见宇宙的大小

根据(astromia.com),从地球可见的宇宙在各个方向的限制为465亿光年。也就是说,直径为930亿光年。光年是9.446万亿公里。

计算是巨大的,但是我们只能看到它的一部分。大爆炸之后,宇宙膨胀得如此之快,以至于它的某些光还没有到达我们,因此我们看不到它。

但是,如果宇宙只有138亿年的历史,那么如何才能使物体更远呢?它们的漂移速度不可能超过光速。答案是宇宙膨胀。

通货膨胀是万物的起源:空间本身,时间以及所有物理定律,包括光速的限制。一切都是由通货膨胀本身创造的。因此,宇宙的膨胀不受光速的限制。通货膨胀会在物体之间创造新的空间并将其移开。(astromia.com)

可观察的宇宙

即使采用最先进的技术,我们也只能看到宇宙的一小部分。它被称为可观察的宇宙,是宇宙中光有时间到达我们的一部分。

可观察的宇宙的形状像一个球形,以地球为中心。因此,我们可以在各个方向看到相同的距离。

可观测宇宙的极限称为宇宙光地平线。位于该地平线上的物体是我们能看到的最远的物体。它的光芒几乎是从137亿年前的宇宙起源而来的。因此,我们将它们视为130亿年前的样子。这就是为什么他们如此重要以了解宇宙的发展。

但是随着宇宙的扩展,这些物体实际上距离更远。目前,它们已经有465亿光年的距离。(astromia.com)

为了探索整个可观测的宇宙,美国宇航局将四个太空望远镜送入轨道:哈勃,钱德拉,康普顿和斯必泽。每个都捕获不同类型的光。目前,Compton不再运行。

肉眼可观察到的宇宙

我们用肉眼看到的宇宙部分称为天球。这是一个假想的球体,地球位于中心,星座位于此中心。

达到250万光年。

可以看到的最远的是邻近的仙女座星系,以及银河系的两个卫星星系:麦哲伦星云。其他一切都属于我们的银河系。(astromia.com)

宇宙中的粒子类型

宇宙中存在的所有物质都是由粒子组成的。每种类型的粒子执行不同的功能。

我们知道,不同类型粒子之间的相互作用使宇宙成为可能

粒子有两种:费米子和玻色子。费米子形成物质。玻色子负责将四个基本力施加到该质量上:电磁力,强核力,弱核力和重力。

基本粒子

基本粒子是物质可以分成的最小的部分。根据(astromia.com),这些是基本粒子。

元素费米子是夸克和轻子:

  • 夸克-组成三个一组,形成更大的粒子,例如质子和中子。轻子:它们是非常轻的粒子,例如电子,μ子和中微子。

元素玻色子是光子,胶子和其他:

  • 光子:负责电磁。胶子:应对强大的核力量。玻色子W和Z:负责弱核力量。
  • 引力子(Graviton):负责引力,尽管它从未被发现过。希格斯玻色子:使粒子具有质量。它解释了我们所看到的所有事物,这就是为什么它被称为“神圣粒子”的原因。

什么是强子?

当几个基本粒子聚集在一起时,它们形成了我们称为强子的复合粒子。

复合费米子是重子。最著名的是质子和中子。复合玻色子是介子。最著名的是介子。CERN强子对撞机是粒子物理学中非常重要的实验。

来自世界各地的科学家都参与其中。它将粒子(强子)加速到接近光速,并使它们相互碰撞以观察其行为。通过这些实验,欧洲核子研究中心(CERN)搜寻有关未发现的粒子类型,宇宙的组成,其起源以及力如何相互作用的信息。(astromia.com)

宇宙问题

物质是具有质量的一切。所有物质都是由微粒组成的。它们就像微小的碎片,聚集在一起构成了我们所看到的一切。

尽管它们也构成了我们看不见的另一种物质,但暗物质。实际上,组成宇宙的大部分物质都是暗物质。

不论质量如何,所有具有质量的事物都会释放出重力。甚至我们自己。在宇宙中,物质被这种引力吸引。它是从小分子到行星,恒星和大型银河星团的分组和形成。重力将物质结合在一起。尽管如此,大多数问题并不集中在星系上,而是集中在巨大的星际空间中。(astromia.com)

可见物质

我们所看到的物质部分仅占宇宙组成的5%。可见物质称为普通物质或重质物质。

普通物质是由原子组成的。它可以处于四种状态:固体,液体,气体和等离子体。通过增加或减少热量从一种状态进入另一种状态。宇宙的大部分可见物质处于等离子体状态,因为它是形成恒星的物质。(astromia.com)

暗物质

在宇宙中,还有另一种我们看不到的物质。它是暗物质或看不见的物质。已知宇宙的四分之一是暗物质,尽管有消息来源估计它高达80%。这意味着暗物质比可见物质多得多。

暗物质不会发出或反射任何类型的光。它不会发出任何可见或不可见的辐射。所以我们看不到它。但是我们知道它的存在是因为它确实会发射重力,而我们的技术会检测到它。它的引力是如此之大,以至于它可以移动大型银河星团。

暗物质的组成仍然是个谜。尽管据信它可能是由中微子和其他仍未知的粒子形成的。(astromia.com)

引力波

根据(astromia.com),爱因斯坦在1915年提出的一些方程式预示了一种现象的存在,即“引力波”。在2015年底,直接检测到了这些波浪。

我们都知道波是什么。例如,那些在扔石头时在池塘中静水形成的形状。

在相对论中,爱因斯坦证明时空不是独立的,而是构成一个称为时空的单一实体。如果我们将其想象成二维的平面弹性膜,我们会发现,在存在质量的情况下,时空“变形”就像普通膜在台球的重量下一样。

任何其他有质量的物体都会注意到这种变形,并且被迫遵循与膜未变形的情况不同的路径。时空弯曲的几何形状的影响或结果就是重力,这就是相对论设法解释牛顿发现的著名的万有引力的原因。

什么是引力波?

(astromia.com)门户网站上,它告诉我们加速的大型物体会产生时空组织的波动,这些波动像波一样散布在整个宇宙中。这些是爱因斯坦预测的引力波或引力波,现已发现。

只有在具有巨大质量的物体(例如中子星,伽马射线爆发或黑洞)中发生的异常事件才能产生具有足以被检测到的能量的波。像超新星爆炸或两个黑洞合并一样强大的事件。

引力波缩短了一个方向的时空,延长了另一个方向的时空,并以光速传播。没有什么可以停止或反映它们;因此,与光和其他电磁波不同,它们在到达地球之前在路径中发现多少物体几乎无关紧要。

因为它们很重要?宇宙中的某些事件很难直接检测到。例如,观察不发光的黑洞。但是,它们有时会发出重力波,例如其中两个碰撞并合并时。这是第一次检测到引力波时发生的情况。他们甚至可以解释宇宙大爆炸之后紧接着的第一秒发生的事情。预期这一发现将有助于理解物理学和天文学仍要面对的一些未知领域。

宇宙的形状

我们所居住的宇宙的形状对于宇宙学是一个非常重要的问题。(astromia.com)

宇宙本身的最终目的地取决于其形状。但是,即使在今天,宇宙的形状也无法找到。

宇宙的形状取决于其密度,即取决于它具有的质量和能量。问题是我们不知道宇宙有多大,或者总共有多少能量和物质。因此我们也无法计算其密度。

爱因斯坦的理论提出了三种可能的形式:封闭,开放或平坦。尽管宇宙的形状仍然是一个谜,但大多数科学家认为它几乎是平坦的。

宇宙类型 密度 形状 最终目的地
封闭的宇宙 球形 崩溃与大危机
开放宇宙 冷却和大寒
扁平宇宙 评论 平面 减速扩展

宇宙的形状与命运

宇宙可以有三种可能的形式:

封闭的宇宙:如果物质和能量太多,密度将太高。宇宙将向内弯曲,并具有球形形状。这将是一个有限的宇宙。引力将比扩展强,所有物质将最终聚集,宇宙将崩溃。这种结局称为大紧缩。(astromia.com)

开放宇宙:如果物质和能量的密度非常低,宇宙将向外弯曲。它的形状像一个马鞍。它将是一个无限的宇宙,一个无限的膨胀。重力太弱了,以至于没有恒星,没有行星,甚至没有原子。物质将分离并分解,直至被分解为基本颗粒。宇宙将冷却并死亡。这个结局叫做Big Chill。(astromia.com)

扁平宇宙:如果物质和能量足够,密度将达到平衡。这就是所谓的临界密度。然后,宇宙将变得平坦。引力和扩张将达到平衡。宇宙将会扩展,但会越来越慢。(astromia.com)

今天,人们相信宇宙几乎是平坦的,但是仍然有许多怀疑,因为已经证明宇宙膨胀的越来越快,这似乎与理论相矛盾。

宇宙模型

传统上,宇宙学将宇宙视为线性模型。也就是说,根据(astromia.com),所有这一切都有一个开始和可能结束的独特宇宙

对于线性模型,大爆炸是一切的开始:空间,时间,物理定律以及所有物质和能量。如果这是真的,那就只有一个宇宙,它涵盖了所有存在的事物。但是线性模型有矛盾,不能解决所有问题。因此,提出了其他模型。

爱因斯坦提出了周期性宇宙的模型。对于周期性模型,宇宙是天生的,并且死无穷次。没有一个宇宙,而是无限的。每个宇宙都是一个大爆炸与另一个大爆炸之间的循环。宇宙会膨胀和收缩,所以它以大爆炸开始,以新的爆炸结束。

每当宇宙死亡时,新的宇宙就会开始。

Branas或膜的宇宙

弦论提出了一个循环模型,称为“布拉纳斯宇宙”。根据此模型,每个宇宙都是一个膜或膜。有无穷无尽的人才。黄铜振动,有时会碰撞。当两个黄铜碰撞时,将发生一个新的大爆炸,另一个宇宙诞生。(astromia.com)

平行宇宙

对于平行宇宙模型,同时存在多个宇宙。但是,尽管它们同时存在,但它们是独立的,不可能一刀切。它的物理定律是不同的,只有一些可以有生命。平行宇宙最著名的模型是泡泡宇宙和多重宇宙。(astromia.com)

气泡宇宙:新宇宙是从其他已经存在的宇宙中诞生的。一个新的宇宙可以随时随地在宇宙中诞生。空间的膨胀,就像创造我们宇宙的宇宙一样,一个新的宇宙在另一个宇宙中开始。(astromia.com)

多元宇宙:这是量子力学的概率定律的结果。他认为,如果时间是无限的,那么所有概率最终都会得到满足。每个概率都在并行的宇宙中满足。因此,平行宇宙中的另一个完全相同的“ I”,以及平行宇宙中的另一个完全不同的“ I”。这是一个很难理解的主意。(astromia.com)

虫洞

虫洞是一种在时空上连接两个点或两个平行宇宙的隧道。

尽管从数学上讲它们是可能的,但从未有人见过且尚未证明它存在。

之所以这样称呼它们,是因为它们类似于蠕虫,该蠕虫通过一个苹果内部到达另一端,而不是通过苹果外部。因此,虫洞是时空结构中的捷径。它们允许将两个非常遥远的点连接起来,并且比以光速穿越宇宙快得多。

根据爱因斯坦的广义相对论,虫洞可能存在。它们在空间或时间的不同点处都有入口和出口。连接它们的隧道位于超空间中,该空间是由时间和重力变形产生的尺寸。

爱因斯坦和罗森通过研究黑洞内部发生的事情提出了这一理论。因此,它们也被称为爱因斯坦·罗森桥。(astromia.com)

虫洞有两种:

  • 宇宙内部:它们连接远离宇宙的两个点。宇宙孔或Schwarzschil孔:连接两个不同的宇宙。

你会穿越时空吗?

虫洞的存在是一回事,而虫子在时空中的传播又是另一回事。

卡尔·萨根(Carl Sagan)的小说《接触》(Contact)提出了穿越虫洞的旅程。这使许多人相信这是可能的。但这只是科幻小说。

科学家认为,虫洞的寿命很短。它会快速打开和关闭。物质会陷入其中,或者即使它设法摆脱了另一端,也无法回来。显然,我们也无法选择将我们带往何处。

根据广义相对论,有可能走到未来,而不是过去。例如,如果一个人可以穿越过去,我们就可以改变历史,使我们永远不会出生。这是不可能的。(astromia.com)

结论。

您可以仅通过辩论宇宙的起源来写书,也可以就此提出各种理论和假设,而无需加入宗教,因为众所周知,尽管有些故事不是很好的伴侣或像《圣经》这样的书的章节都类似于当今的宇宙创造。

我们可以说的是,宇宙是迄今为止最大的谜团,而且在这个科学家以及未来几代人的脑海中,人类将能够旅行到其他地方,征服行星,但是关于宇宙总会有一个谜需要解决。

但是,尝试解决问题并与之打交道是人类在技术和哲学上都取得进步的原因,因为思考宇宙的浩瀚足以激发伟大的思想和伟大的理论。

论文提案。

在Tecnológicode Orizaba建立天文科学实验室。

总体目标。

建立一个具有足够材料的实验室,以了解有关宇宙现象的更多信息,同样,使用望远镜来研究Orizaba技术中的恒星。

谢谢。

我要感谢我的母亲,她每天都有力量继续前进,使我得以到达自己所在的地方;我的老师们给了我足够的时间和知识继续我的学业;从那时起,费尔南多·阿吉雷尔·埃尔南德斯医生他在行政管理基础知识和CONACYT方面给了我们所有的经验和知识,因为他给予了我们支持,以激励我们在主人的冒险中取得成功。

参考书目。

astromia.com。(sf)。http://www.astromia.com。于2018年5月17日从http://www.astromia.com检索:http://www.astromia.com/universo/cosmologia.htm

天文学,答:(2014年10月,2014年)。https://www.youtube.com。于2018年5月18日从https://www.youtube.com检索:https://www.youtube.com/watch?v=oBJqaHOmElI

谜。(2014年4月26日)。https://www.youtube.com。于2018年5月18日从https://www.youtube.com检索:https://www.youtube.com/watch?v=l_Q5Zxpx8Bw

J.Santaolalla(2017年10月22日)。https://www.youtube.com。于2018年5月18日从https://www.youtube.com检索:https://www.youtube.com/watch?v=bJdftoeZej8

E.Universo(2015年12月,2015年)。https://www.youtube.com。于2018年5月18日从https://www.youtube.com检索:https://www.youtube.com/watch?v=0FJ89iKa0nQ&t=450s

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