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宇宙为什么有辐射,微波背景辐射怎么来的

来源:整理 时间:2022-06-01 15:27:15 编辑:科技知识 手机版

我们现在看到的结构与数十亿年前的宇宙微波背景辐射有关,但与我们今天看到的宇宙微波背景辐射无关。只有当宇宙发生剧烈变化时,比如早期宇宙的快速膨胀,也就是大爆炸,宇宙的膨胀速度远远高于其内部空间的传播速度,使得宇宙内部空间随着宇宙的膨胀越来越不平衡,局部高能量子才会形成一个封闭系统,从而暂时缓解宇宙内部的不平衡。

光子在宇宙一开始就有吗?微波背景辐射怎么来的,有什么用?

自然界是不连续的,存在着质的变化。我们的宇宙只是自然界的一部分,是一个相对独立且封闭的系统,由于普朗克常数h的普遍存在,由于普朗克常数h的物理量纲是粒子的角动量,由于普朗克常数h的提出是为了使能量具有不连续性,说明在我们的宇宙中存在着不可再分的最小粒子即量子,说明我们的宇宙是由无数个量子构成的。基态的量子构成宇宙的物理背景即量子空间,这些量子的无规运动就形成了宇宙的微波背景辐射温度,

而光子只是受到激发的量子,其能量高于本底(最低)能量,因而具有有向的运动,属于能量的范畴。如果量子的能量非常高且彼此之间的距离很小,就会由数个高能量子相对于量子空间产生屏蔽效应,形成封闭体系即形成各种基本粒子,属于物质的范畴,在宇宙的绝大部分演化过程中,宇宙内部只有单一的基态量子,即宇宙中只有不可再分的最小粒子存在。

而且,每一个最小粒子都处于基态,大家彼此能量相同,因而不存在能量的传播与交换,不过,宇宙中的这些最小粒子(量子)的绝对能量会随着宇宙的膨胀或收缩而相应地减小或增加。此时,不存在作为激发量子的光子和作为封闭体系的基本粒子,即宇宙的常态是只有一种存在状态——基态,只有当宇宙剧烈变化,比如宇宙早期的高速膨胀即宇宙大爆炸时,宇宙的膨胀速度远高于其内部空间的传播速度,使得宇宙的内部空间随着宇宙的膨胀越来越不平衡时,局部高能量子就会形成封闭体系,从而暂时缓解了宇宙内部的不平衡。

于是,在宇宙的内部,由原来单一的基态,由增加了另一种存在状态即封闭体系,通俗地说就是能量的聚集状态,之后,当宇宙的变化趋于平稳时,由剧烈变化所产生的封闭体系(物质)就会逐渐地解体,把封闭的高能量子释放出来。这些释放出来的量子具有高于基态量子的能量,因而成为光子,从而使我们的宇宙又增加了一种存在状态,即开放的能量(光子),

因此,光子的本质是宇宙早期高能的量子,而宇宙背景空间的量子是宇宙膨胀之后能量降低的量子。至于各种基本粒子即物质则是尚未解体的,由高能量子组成的封闭体系,于是,在宇宙的演化过程中,有一个特殊的演化阶段。在这一阶段中,宇宙内部的量子同时存在着三种不同的状态,即离散的基态量子构成空间,受到激发的量子成为光子属于能量的范畴,由高能量子组成的封闭体系就是物质,

宇宙的背景辐射是从哪里来的?有哪些科学理论证明?

宇宙微波背景从哪里来?仰望夜空,无论我们用眼睛还是用望远镜,在可见光下我们会发现宇宙中充满了恒星、星系、星团和发光的天体。但是如果我们使用不同波长的光来观察宇宙,我们将会获得一个全新的视野,x射线告诉我们黑洞、中子星和超热气体的位置;紫外线告诉我们宇宙中最热、最年轻的恒星;近红外线告诉我们温度较低的恒星,气体云的位置;而远红外告诉我们热、冷气体和尘埃,包括未来恒星的位置。

比如说我们用红外线观察天空,看到的完全是由局部星系主导的景象,图中包括我们的星系,星系中的恒星,以及离我们比较近的星系,下图:如果我们从天空地图中减去局部光源,就会发现大量的微小点光源,它们显示了宇宙的结构:星系、星系团和位于银河系附近的细丝。当你看下面这张图片时,我们看到的是一张宇宙大尺度结构的地图,

但是如果我们观察微波波段呢?我们看到的不是宇宙丰富的结构,而是类似于星系、黑洞、气体、尘埃的东西。我们看到的是下图。这是1989年COBE卫星观测到的早期宇宙微波图像!天空向我们展示了空间各个方向相同的温度是2.725开尔文,这是宇宙大爆炸留下的遗迹。当时宇宙的年龄只有现在年龄的0.0027%!从这个角度看,如果把宇宙缩小到正好一年,那么就是12月31日晚上11点59分,微波辐射就是1月1日凌晨12点14分宇宙的样子!也就是大爆炸后38万年,中性原子形成的时候,来自宇宙的第一道光,带着大爆炸前期的信息,经历了138亿年的旅程,来到了我们现在的地球!上图是2009年发射的普朗克巡天卫星拍摄的宇宙微波背景波动图,或者说天空不同区域的温度差异,精度为微开尔文。

文章TAG:宇宙为什么有辐射辐射微波宇宙背景

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