自然界的演化过程
• 6 ) 辐射与核合阶段 (1 秒 <t<2 万年 ) :起初以光 辐射占优势,t=4秒时中子不再衰变为质子,中子数 与质子数之比为 1:7 。 t=3 分钟后,温度降至 108K 时, 开始发生核反应。中子和质子合成氢、氘、氚和氦 核。核合成结束,根据质子与中子比从理论上可估 算出氦核的质量约为宇宙总质量的1/4。 • 7)实物阶段(1万年到现在):(38~39)
牛顿的无限无界静态宇宙模型
• 任何一颗恒星上下左右的所受引力都相等
奥勃斯的光学悖论
• 地球将无日夜之分
• 2.爱因斯坦的有限无界的静态宇宙模型 (1919),和引力扰动悖论。
• 引力扰动悖论示意图
• 3.弗利德曼的动态宇宙模型(1922) 和勒 梅特的宇宙膨胀轮。哈勃发现的红移现象 (1922-1929),证明宇宙是膨胀的。
• 4)夸克-轻子阶段(10-32秒<t<10-6秒):轻子和夸 克相互独立。最初弱核力和电磁力不可区分,直到 t=10-12秒,温度降至1016K时,发生时空相变,-轻子阶段(10-6秒<t<1秒):当t=10-6秒, 温度降至1012K时,夸克被禁闭,凝聚成重子和介子。
• 3)大统一阶段(10-36秒<t<10-32秒):强核力、弱核 力和电磁力不可区分。 T=10-36 秒,温度降到 1028K 时, 发生了大统一时空相变, 强力划分出来 ,进入电 弱统一阶段。并且在相变过程中释放出的巨大能量, 使时空指数暴涨,宇宙暴涨一直持续到 10-32秒最后完 成了大统一相变。宇宙也在瞬间增大了 1050 倍,在这 期间产生的重子数略多于反重子数,因而今天的世界 是以正物质为主的世界。
• 8)未来阶段:
• 4.伽莫夫的宇宙大爆炸模型(1948), 和宇宙各向均性现象的矛盾。
• 5. 固斯的宇宙暴涨模型 (1971) ,和起始 点的数学奇点问题。 • 6.霍金的虚时间宇宙模型。
膨胀
再收缩
收缩 再膨胀
2、宇宙的起源与演化
• 1)量子引力阶段(0<t<10-44秒):宇宙由一个不 存在的时空量子态(t=0,温度为无穷大)自发跃迁(即 所谓“大爆炸”)到具有虚时空的量子态,四种力不 可区分,在量子引力阶段的末期 (t<10-44秒,温度是 1032K) ,虚时空发生超统一相变形成实时空,进入 普朗克阶段。 • 2 ) 普朗克阶段 (tp<t<10-36 秒 ) :具有了实时空, 并且产生出粒子,但夸克和轻子可以相互转换。在 普朗克阶段的末期 (t=10-36 秒,温度是 1028K) ,发生 超大统一时空相变, 引力分划出来 ,进入了大 统一阶段。