趣味科学史-39宇宙大爆炸2:夜空里有一道看不见的光
咱们赶快回到宇宙大爆炸。宇宙大爆炸的理论牵扯到整个宇宙的过去和未来,仅有哈勃的一个证据是难以让所有科学家心服口服的。在那个时候摆在宇宙大爆炸面前的还有三个难题。只有解决了这三个难题,宇宙大爆炸才能被公认是正确的理论。
趣味科学史-39宇宙大爆炸2:夜空里有一道看不见的光
咱们赶快回到宇宙大爆炸。宇宙大爆炸的理论牵扯到整个宇宙的过去和未来,仅有哈勃的一个证据是难以让所有科学家心服口服的。在那个时候摆在宇宙大爆炸面前的还有三个难题。只有解决了这三个难题,宇宙大爆炸才能被公认是正确的理论。
那是哪三个难题呢?咱们一个一个来说。首先这第一个难题是宇宙里的物质到底是怎么来的?如果查看如今的元素周期表,你能看到118种元素,但这些元素的地位可并不平等。人们估计排名第一的氢元素一个人就占了宇宙中物质总量的90%,排名第二的氦元素占了9%,其他所有的元素加起来才1%。
那为什么会这样呢?只靠天文学家这会儿已经无法解决问题了,咱们需要核物理学的帮助。咱们前头说了,人类发现了原子的内部结构以后,还发现了裂变和巨变的物理现象。裂变就是大的原子核发生分裂,裂成几块小的原子,核聚变恰好相反,是小的原子核合并起来变成大的。不管是裂变还是巨变,都会释放巨大的能量,而巨变比裂变释放的更多。那时候人们已经知道太阳和所有恒星的能量来源就是核聚变,氢原子聚变成为氦原子,释放出巨大的能量。
好,知道了这些基本知识,我们可以有请这一讲的主角伽莫夫出场了。说起伽莫夫,你也许听到过他的名字,他的两本科普书从一到无穷大和物理世界奇遇记,直到今天仍然非常出名,不知道你看过没有?不过加莫夫并不只是一位科普作家,他还是一位真正的科学家,做出过很多重大科学贡献。加莫夫出生在俄G,但他后来移居美国,致力于研究宇宙。
加莫夫回顾了勒麦特的学说,感到很不满意。勒麦特不是说物质都是原始原子衰变而来的吗?衰变类似于裂变,只能是大原子变成小原子。但问题是,宇宙里最稳定的原子是不大不小的那种排名56号到的铁原子稳定性全宇宙最高。按照这种衰变的理论,宇宙从一个大原子出发,越衰变越小,但衰变到铁的时候就应该停止了,因为铁最稳定,不可能衰变成更小的原子。这么一来,宇宙里就应该有许许多多的铁。但实际上咱们也说了,宇宙里偏偏是小原子,氢和氦最多,铁的数量连害的脚后跟都够不到。
加莫夫据此推断勒麦特的说法有问题。既然衰变和裂变这一条从大到小的路径说不通,加莫夫就想到了一个相反的方向,从小变大的巨变。加诺夫认为宇宙最初是一锅氢原子浓汤,全宇宙里都是清,然后在一场大大爆炸的高温高压下发生了巨变……