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(二)热大爆炸宇宙学

(1) 大爆炸宇宙论

1931年,比利时天文学家勒梅特(G.Lemaitre,1894-1966)在承认宇宙膨胀理论的基础上,提出了宇宙起源于“原始原子”爆炸的假说。他认为最初宇宙中的所有物质都聚集在“原始原子”里,由于一系列剧烈的放射性蜕变,“原始原子”便发生猛烈的爆炸后,宇宙核心部分物质密度极高,万有引力超过宇宙斥力,物质的膨胀迅速减慢;经过一定时期后,引力与斥力达到平衡,宇宙物质开始聚集,斥力超过引力,宇宙的膨胀又重新开始,并且一直膨胀到现在。勒梅特的这种朴素的物于思想后来成为大爆炸宇宙论的直接渊源。

1948年,俄裔美国天体物理学家伽莫夫等人修正发展了勒梅特的学说。他们根据力学和量子力学的原理提出大爆炸宇宙论。大爆炸宇宙论认为宇宙起源于一个高温、高密度的“原始火球”的大爆炸,爆炸之后经过降温、变稀和膨胀,逐步演化成今天看到的天体系统。具体地说,它首先确定了以下几个假定:第一条是大尺度上宇宙是均匀的、各向同性的;第二条是宇宙早期的物质是粒子的理想气体;第三条是宇宙的膨胀是绝热进行的。1954年,大爆炸宇宙论的创立者伽莫夫等人推测宇宙早期阶段的辐射(以光子形式)在今天仍然存在,并且弥漫于宇宙空间,但温度已降到5K

大爆炸宇宙论徐了获得红移现象和哈勃定律的支持外,在说明天体的年龄和氦元素的丰度方面与有关的测量结果比较一致。60年天文观测中发现的微波背景辐射,是对大爆炸宇宙论的有力支持。但是大爆炸宇宙论也有其局限性,主要是对极早期宇宙的解释不能令人满意。例如“宇宙奇异性问题”、平直性问题、视界问题等。

2 暴胀宇宙论

80年代初,由美国物理学家古斯、前苏联研究人员林德等人提出。这一理论在宏观上与大爆炸宇宙论没有什么区别,但是在细节上有很大不同。都认为宇宙起源于“原始火球”的大爆炸,在爆炸的瞬间宇宙有极高的温度,然后开始了宇宙的膨胀和冷却过程。但是对于宇宙的极早期即10-32秒内,暴胀宇宙论作了很具体的描述,同时所使用的工具是统一描述强弱和电磁相互作用的理论。即暴胀宇宙论解决了视界问题和平直性问题,但仍没涉及奇异性问题。后来英国学者霍金等人提出了运用量子引力理论作为解决“奇点”问题的初步解决方案,但仍无法从根本上解决问题。