宇宙为什么会存在?

宇宙为什么会存在?
宇宙为什么会存在?

宇宙为什么会存在?
大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争,爆炸产生的动力是一种斥力,它使宇宙中的天体不断远离；天体间又存在万有引力,它会阻止天体远离,甚至力图使其互相靠近.引力的大小与天体的质量有关,因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀,还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小,这完全取决于宇宙中物质密度的大小. 理论上存在某种临界密度.如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度,宇宙就会一直膨胀下去,称为开宇宙；要是物质的平均密度大于临界密度,膨胀过程迟早会停下来,并随之出现收缩,称为闭宇宙. 问题似乎变得很简单,但实则不然.理论计算得出的临界密度为5×10－30克/厘米3.但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了.星系间存在广袤的星系间空间,如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间,那么,平均密度就只有2×10－31克/厘米3,远远低于上述临界密度. 然而,种种证据表明,宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质,其数量可能远超过可见物质,这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素.因此,宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题.不过,就目前来看,开宇宙的可能性大一些. 恒星演化到晚期,会把一部分物质（气体）抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星.这一过程会使气体越耗越少,以致最后再没有新的恒星可以形成.1014年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗.同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大. 1017～1018年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定.当宇宙到1024岁时,质子开始衰变为光子和各种轻子.1032岁时,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞. 10100年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,宇宙将归于一片黑暗.这也许就是开宇宙末日到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着. 闭宇宙的结局又会怎样呢?闭宇宙中,膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小.如果假设平均密度是临界密度的2倍,那么根据一种简单的理论模型,经过400～500亿年后,当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时,引力开始占上风,膨胀即告停止,而接下来宇宙便开始收缩. 以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样,大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演.收缩几百亿年后,宇宙的平均密度又大致回到目前的状态,不过,原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动.再过几十亿年,宇宙背景辐射会上升到400开,并继续上升,于是,宇宙变得非常炽热而又稠密,收缩也越来越快. 在坍缩过程中,星系会彼此并合,恒星间碰撞频繁.一旦宇宙温度上升到4000开,电子就从原子中游离出来；温度达到几百万度时,所有中子和质子从原子核中挣脱出来.很快,宇宙进入“大暴缩”阶段,一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域,回复到大爆炸发生时的状态. 如果宇宙真的是大爆炸产生的,目前的平均密度是对的,依照现在的理论是可以测出来的,这个值大约在150亿到200亿光年,而现在观测到的最远距离是美国观测到的150亿光年. 霍金无边界条件的量子宇宙论 霍金在1982年提出了一种既自洽又自足的量子宇宙论.在这个理论中,宇宙中的一切在原则上都可以单独地由物理定律预言出来,而宇宙本身是从无中生有而来的.这个理论建立在量子理论的基础之上,涉及到量子引力论等多种知识. 在他的理论中,宇宙的诞生是从一个欧氏空间向洛氏时空的量子转变,这就实现了宇宙的无中生有的思想.这个欧氏空间是一个四维球.在四维球转变成洛氏时空的最初阶段,时空是可由德西特度规来近似描述的暴涨阶段.然后膨胀减缓,再接着由大爆炸模型来描写.这个宇宙模型中空间是有限的,但没有边界,被称作封闭的宇宙模型. 从霍金提出这个理论之后,几乎所有的量子宇宙学研究都是围绕着这个模型展开.这是因为它的理论框架只对封闭宇宙有效. 如果人们不特意对空间引入人为的拓扑结构,则宇宙空间究竟是有限无界的封闭型,还是无限无界的开放型,取决于当今宇宙中的物质密度产生的引力是否足以使宇宙的现有膨胀减缓,以至于使宇宙停止膨胀,最后再收缩回去.这是关系到宇宙是否会重新坍缩或者无限膨胀下去的生死攸关的问题. 可惜迄今的天文观测,包括可见的物质以及由星系动力学推断的不可见物质,其密度总和仍然不及使宇宙停止膨胀的1/10.不管将来进一步的努力是否能观测到更多的物质,无限膨胀下去的开放宇宙的可能性仍然呈现在人们面前. 可以想象,许多人曾尝试将霍金的封闭宇宙的量子论推广到开放的情形,但始终未能成功.今年2月5日,霍金及图鲁克在他们的新论文“没有假真空的开放暴涨”中才部分实现了这个愿望.他仍然利用四维球的欧氏空间,由于四维球具有最高的对称性,在进行解析开拓时,也可以得到以开放的三维双曲面为空间截面的宇宙.这个三维双曲面空间遵循爱因斯坦方程继续演化下去,宇宙就不会重新收缩,这样的演化是一种有始无终的过程. 物质现象的总和.广义上指无限多样、永恒发展的物质世界,狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统.后者往往 称作可观 测宇宙 、我们 的宇宙 ,现在 相当于天文学中的“总星系”. 词源考察 在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》.“宇”的含义包括各个方向,如东西南北的一切地点.“宙”包括过去、现在、白天、黑夜,即一切不同的具体时间.战国末期的尸佼说：“四方上下曰宇,往古来今曰宙.”“宇”指空间,“宙”指时间,“宇宙”就是时间和空间的统一.后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界.与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等,但这些概念仅指宇宙的空间方面.《管子》的“宙合”一词,“宙”指时间,“合”（即“六合”）指空间 ,与“宇宙”概念最接近. 在西方 ,宇宙这个词在英语中叫 cosmos ,在俄语中叫кocMoc ,在德语中叫 kosmos , 在法语中叫 cosmos .它们都源自希腊语的κoσμoζ,古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来,κoσμoζ其原意就是秩序.但在英语中更经常用来表示 “宇宙”的词是 universe .此词与universitas有关.在中世纪,人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas.在最广泛的意义上 , universitas 又指一切现成的东西所构成的统一 整体,那就是universe,即宇宙.universe 和cosmos常 常表示相同的意义,所不同的是,前者强调的是物质现象的总和,而后者则强调整体宇宙的结构或构造. 宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代,人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态,他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测.在中国西周时期,生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为,天穹像一口锅,倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说,认为大地的形状也是拱形的 . 公元前 7 世纪 ,巴比伦人认为,天和地都是拱形的,大地被海洋所环绕,而其中央则是高山.古埃及人把宇宙 想 象成以天为盒盖 、大地为盒 底的大盒子,大地的中央则是尼罗河.古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上,而象则站在巨大的龟背上,公元前 7 世纪末,古希腊的泰勒斯认为,大地是浮在水面上的巨大圆盘,上面笼罩着拱形的天穹. 最早认识到大地是 球 形的是古希腊人 .公元前 6 世纪,毕达哥拉斯从美学观念出发,认为一切立体图形中最美的是球形,主张天体和我们所居住的大地都是球形的.这一观念为后来许多古希腊学者所继承,但直到1519～1522年,葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ,地球是球形的观念才最终证实.

至今，人们所有的智慧与力量，都只能解释宇宙是怎样存在的，而且还解释得很不够。至于为什么，还没有人可以很好地回答。许多时候，我们不需要，也不应该考虑为什么，更应该考虑，是什么，应该怎么样办？
当然，希望你研究出结果，解决人类的一大迷惘。...

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至今，人们所有的智慧与力量，都只能解释宇宙是怎样存在的，而且还解释得很不够。至于为什么，还没有人可以很好地回答。许多时候，我们不需要，也不应该考虑为什么，更应该考虑，是什么，应该怎么样办？
当然，希望你研究出结果，解决人类的一大迷惘。

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至今无科学家能解释

共业集成一世间

因为要迎接你呀

只能说是一个客观存在的事实。没有因素能操纵存在与消亡。

因为有爱

因为上帝想玩气球