韋伯望遠鏡快要看到宇宙邊緣,從而否定了大爆炸宇宙論嗎?

天空之城 2022/09/06 檢舉 我要評論

好事多磨的韋伯望遠鏡(后面簡稱「韋伯」)終于上天了,在距離我們150萬公里的冷暗空間窺探著宇宙的秘密,并不斷的報告給人類。

花費100億美元,歷經25年研發的韋伯果然不負眾望,新的發現一個接一個,其中最令人震撼的是獲得系外行星大氣光譜,以及將人類視野又往宇宙深處延伸了2億光年。

這些發現很可能顛覆人類過去的認知,對一些理論提出質疑。其中有人認為,韋伯的發現將要修正標準宇宙模型,甚至否定宇宙大爆炸學說。那麼事情果真如此嗎?我們一起來分析一下。

「韋伯」發現了更深遠的宇宙,意義重大

所謂標準宇宙模型,是指在弗里德曼宇宙模型基礎上,描述早期宇宙演化的一種宇宙模型,是結合現代核物理、粒子物理、相對論、量子力學等科學知識,解釋宇宙的起源和演化的模型。

這個模型的基本內核就是「大爆炸宇宙論」,由俄裔美籍物理學家、天文學家喬治·伽莫夫在上世紀四十年代創立。他根據美國天文學家埃德溫·哈勃發現宇宙正在膨脹的觀測事實,提出宇宙起源于約140億年前的一次大爆炸,其主要觀點就是認為宇宙是一段從熱到冷的演化史。

后來根據探測到的哈勃常數和觀測發現,科學界將宇宙壽命大致定為約138.2億歲,也就是宇宙大爆炸發生在138.2億年前。根據標準宇宙模型理論,科學家們推論出了宇宙的時間簡史,也就是從大爆炸的普朗克時間,到現在約138億年的演化史。

這個演化史認為,在大爆炸發生之初,由于極高溫度和極高密度,宇宙是一鍋混沌的粒子湯,電磁輻射,也就是光子無法逃脫,整個宇宙處于黑暗狀態。直到38萬年后,宇宙溫度降到3000K,光子才得以脫耦而出,宇宙才開始變得透明和可見。

而質子、中子、電子這時才開始聚合成中性原子,從此出現了以原子為基礎的物質,就是氫和氦,還有極微量的鋰。這些最輕的元素在自身引力作用下,逐漸聚攏形成了原始星云,星云的不斷聚集收縮,形成了原始恒星和星系。一百多億年來,宇宙就是這麼演化過來的。

后來,越來越多的發現為大爆炸宇宙論提供了證據,這些發現包括:宇宙不斷膨脹、元素豐度、宇宙微波背景輻射、黑洞、引力波、引力透鏡等等。幾乎所有證據,都符合大爆炸宇宙論的描述和預測。漸漸,以大爆炸宇宙論為基礎的宇宙模型成為了主流科學界公認的標準宇宙模型。

早先的標準宇宙模型認為,星系在宇宙大爆炸8億年到10億年之間形成。所謂韋伯望遠鏡推翻了大爆炸宇宙論的說法,是因為它發現了紅移值達到13~16.7的星系。這是什麼意思呢?就是根據紅移值計算,這些星系是在宇宙發生大爆炸后3~2億年就存在的,這樣就將星系出現的時間往前推移了5~7億年。

這說明了什麼呢?說明標準宇宙模型對星系形成年代的推論是錯誤的,既然如此,將來還能夠發現更遠,也就是宇宙大爆炸發生跟早期的星系嗎?宇宙是大爆炸形成的嗎?宇宙標準模型還成立嗎?

如果推翻了宇宙起源于大爆炸的標準宇宙模型,那麼宇宙到底是怎樣出現的呢?會不會回到宇宙從來就沒有起點和終點,而是無始無終無限大的絕對宇宙觀時代呢?

稍安勿躁,韋伯望遠鏡的發現并沒有觸動標準宇宙模型的根基

其實早在哈勃望遠鏡時代,人們就發現了最早星系的形成并非在宇宙年齡10億年左右,而是在134億年前,也就是宇宙大爆炸發生后的4億年左右。

這個星系就是GN-z11,是哈勃望遠鏡在2016年發現的,其紅移量達到11.1,對應我們的距離為134億光年。如果宇宙大爆炸發生在現在主流認為的138.2億年前的話,那麼這個星系就存在于宇宙4億歲的時候。

韋伯望遠鏡不過是將星系形成的年代又往前推了兩億年而已,這是一種量變,并沒有產生性質的變化。研究認為,我們所在的銀河系,也是一個十分古老的星系,年齡竟有134~136億歲,幾乎與宇宙一樣古老!

由此可見,星系形成的時間早就突破早先大爆炸宇宙模型的猜想了。那麼,星系形成年代往前推,是不是就會否定標準宇宙模型呢?現在的主流科學界并沒有這麼認為。

以大爆炸宇宙論為基礎的標準宇宙模型,經歷了半個多世紀的考驗,越來越成熟了,幾乎所有對天體運行和演化的預測,都是準確的,沒有任何其他的宇宙模型能夠與之相提并論,更別說抗衡了。

只不過發現越來越早的星系,確實讓科學界很驚詫且興奮,這說明他們又有得事情干了,對星系形成機制將從新的角度,從更深入層次去探究。 「韋伯」的發現,并沒有觸動標準宇宙模型的根基,因此對宇宙早期星系形成的研究,仍然需要在標準宇宙模型的框架下進行。

繼續在這個框架下進行研究,并不是說這個框架里面的內容一成不變,而是將隨著各種新的發現事實,對偏差的假設內容不斷地糾正和補充,讓這個框架越來越牢固,最終了解到越來越接近真相的宇宙。

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