科普一些宇宙学常识

 发信人: btphy (btphy), 信区: Military
标  题: 科普一些宇宙学常识，因为有人在吹韦伯望远镜
发信站: BBS 未名空间站 (Fri Dec 31 13:48:49 2021, 美东)

我们不应该否认光学望远镜的价值，就像不应该因为半导体材料不能解决宇宙诞生问题
就否认材料科学的价值是一样的。

光学望远镜的价值在于对天文学领域有不可估量的作用，可以帮助科学家了解天体和星
系的性质。但天文学是天文学，宇宙学宇宙学。很多民科们不知道物理学早就长足发展
了，天体物理和宇宙诞生之间的距离一点也不亚于牛顿力学和量子力学之间的距离。说
韦伯望远镜可以观测到“宇宙诞生之初”等于说可以用放大镜来观察原子核一样的可笑。

宇宙起源包括好几个阶段：

奇点部分，目前理论未知也观察不到。这是真的“宇宙诞生”的未知部分。

大爆涨阶段，也就是inflation，可以通过宇宙背景辐射做一些间接观测。这段时间宇
宙从一个点按指数膨胀到宏观尺度，但还没有出现现在已知的各种物质。未知的部分主
要是这个阶段宇宙能量究竟是什么。

reheating阶段，这是宇宙由暴涨能量，也就是所谓的inflaton转向已知物质的阶段。
未知的部分主要是inflaton如何和已知物质相互作用和转化。

接下去才是原初重子形成阶段，英语叫Baryongenesis，一般民科理解的所谓“宇宙大
爆炸”其实指的都是这个阶段。此时宇宙继续膨胀并冷却，重子开始结合出现了各个轻
元素的原子核，这个阶段的物理其实已经了解的相当清楚完整了，未知的内容有限。现
代理论可以预测各种轻原素极其同位素的相对比例，基本上和观测结果吻合的八九不离
十，只有几个个别小差异，主要是锂的两个同位素，还有人在研究。

last scattering surface, 等到宇宙逐渐冷却到一定程度，质子和自由电子终于可以
结合成为氢原子，由于自由电子的减少，宇宙才第一次变成透明的，光波可以长程传播
，所以这个阶段是所有光学观测所能达到的极限，这个阶段的红移在1100左右。

这以后氢原子原子在重力作用下逐渐聚合才出现第一批恒星。第一批恒星诞生之后就是
天文学研究的领域了。而此时红移已经在100以下。

韦伯望远镜充其量只能把宇宙最早期形成到恒星看得更清楚一些，也就是估计红移在几
十这个量级的范围。可以有一些有趣的发现，对早期恒星诞生提供一些细节，但很明显
这和宇宙诞生这个根本问题比起来都是细枝末节，对早期宇宙如何形成，大爆涨如何发
生，甚至是Baryongrnesis这些发生在
lastscattering surface之前的事情则毫无用途。