宇宙大爆炸理論錯了?韋伯新發現:早期星系并不符合大爆炸

天空之城 2022/08/28 檢舉 我要評論

2021年12月25日,韋伯望遠鏡升空,至今已過去了大半年。

作為一個二十多年的項目,韋伯望遠鏡投入了百億美元資金,搭載了最精密的儀器和最先進的設備,是迄今為止人類建造最貴, 最強大的紅外波段太空望遠鏡。

投入如此之多,為的就是更深入地調查早期宇宙狀態,光的傳播速度有限,如果在距離上我們能夠看得足夠遠,就能夠回溯百億年前的宇宙樣貌,探尋大爆炸中宇宙的第一縷光,回到創世之初。

自韋伯開始傳回數據后,科學家就緊鑼密鼓地開始對數據進行分析,寫出了許多論文報告,韋伯望遠鏡的圖像顯示了許多久遠的星系,它們出奇的小巧,并且更加古老,給科學家帶來許多驚喜。

但在驚喜之余,一些令人不安的事物開始出現,以至于在《arXiv》上刊載的一篇論文中, 標題以感嘆式的恐慌開頭,天文學家Allison Kirkpatrick更是直呼「現在我凌晨三點躺在床上,思考我做的一切是否都是錯的」。

究竟是什麼發現能讓科學家恐慌不已,甚至思考自己一生所研究的東西是否是完全錯誤的?只有根基性的問題才能引起如此崩塌式的恐慌, 即宇宙的起源:宇宙大爆炸。

宇宙是如何產生的?

科學界的主流理論告訴我們,宇宙起源于一次爆炸事件,大約在138億年前,一個密度和質量無限大,體積無限小的熾熱奇點發生了爆炸,爆炸產生了密集的中子和電子海洋,隨后它們不斷向四周擴張。

隨著時間的推移,它們溫度漸漸冷卻下來,粒子之間開始互相結合,并產生了氫原子,在原始宇宙湯中, 恒星和星系開始逐漸形成,最終演變為我們今天看見的宇宙。

這就是大爆炸理論,作為宇宙起源的常識性理論,目前被廣泛地接受。但我們都忽略了該理論也只是一個猜想,而不是已經被證明的事實。

大爆炸理論于上世紀20年代成型,一開始它并沒有被廣泛地接受,因為當時科學界普遍認為宇宙是靜態的,就連愛因斯坦也不例外,愛因斯坦在廣義相對論中用引力場方程來描述宇宙時,發現在這樣的條件下宇宙并不穩定,于 是引入了宇宙常數,來描繪一個靜態穩定的宇宙,即宇宙沒有開端,也沒有結束,宇宙一直都是我們現在看到的樣子。

直到天文學家埃德溫.哈勃發現了一件不尋常的事,在他對河外星系的視向速度與距離的關系進行研究時,發現當時46個星系中有24個的光譜有多普勒紅移效應,這表明這些星系在向遠離我們的方向運動,而且距離我們越遠的星系紅移值就越大,紅移值越大意味著那些星系遠離我們的速度越快。

哈勃定律的發現,使宇宙靜態理論不攻自破, 愛因斯坦也認識到自己模型中的錯誤,拿掉了引力場方程中的宇宙常數。

既然空間在隨著時間不斷擴張,星系也在不斷彼此遠離。那麼將時間倒轉,過去的宇宙應該是越來越小,直到某個時刻,宇宙中的所有物質匯聚為一點,處于無限小的狀態,科學家推算這個時間點約為138.2億年前,所有物質匯聚的一點即為宇宙奇點,是宇宙時間和空間的起源。

最初的宇宙并不是我們現在看到的樣子,由于物質過于密集,溫度也比較高,原始宇宙就像一鍋沸騰的濃湯,所以那時誕生的星系也與現在有所不同, 早期的星系應該沒有現在螺旋狀,橢圓狀等明顯的規則形狀,而是個頭很小,沒有具體形狀,處于非常原始的狀態。

然而當韋伯望遠鏡看向宇宙最深處,窺探早期星系時,卻看到了一些不符合常理的東西。

科學家觀測到一個編號為GHz2的星系,它距離地球約134億光年,也就是說它誕生于134億年前,在宇宙大爆炸四億年后它就出現了,光在真空行進時會衰減,走過134億光年的距離還能被觀測到,可以計算出它的亮度比目前宇宙中最亮的星系還要 亮600倍,星系中物質的密度可以達到上萬倍。

另一方面科學家還觀測到,在早期一些很久遠的星系中,不乏一些有規則形狀的星系,它們具備平滑的星系盤和明顯的螺旋結構,早期宇宙物質密度較高,星系之間的碰撞幾乎是必然的事,存在形狀規則的星系顯然有些不合常理,只能說原始宇宙中就存在一些已經發育成熟的星系了。

于是部分科學家就推測,或許根本沒有宇宙大爆炸這一事件。

對于這樣的結論,主流科學家顯然是無法接受的,他們認為大爆炸理論仍然是描述宇宙起源的最好理論,并且有多個證據可以提供支持,最常見的或許我們生活中就見過,比如老電視中偶爾會出現的黑白雪花。

宇宙發出的第一縷光仍然在宇宙中傳播,只不過隨著空間膨脹,光子的波長不斷被拉長,能量大幅衰減, 變成了微波充滿著整個宇宙,這就是宇宙微波背景輻射,當電視機接收到這些微波時,呈現給我們的就是雪花屏。

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