創世大爆炸或是反物質和物質之間的快速轉換假設某一時刻宇宙停止了膨脹，開始收縮，最終變成一個超級黑洞，黑洞的超級質量產生了強大的引力場。透過所謂的Schwinger機制，引力場將周圍量子 真空中的「虛粒子/虛反粒子對」轉換成「實粒子/實反粒子對」。如果黑洞是由物質/反物質構成，那麼在不到一秒鐘時間內，無數反粒子/粒子會被噴射到太空 中，整個過程類似創世大爆炸(Big Bang)。
CERN的一位物理學家Dragan Slavkov Hajdukovic在《天體物理學與空間科學》期刊上發表論文，描述了循環宇宙的物質和反物質轉換機制(中文)。在他的理論中，當物質所主宰的宇宙收縮時，一個由反物質所主宰的宇宙將會浮現，而這種循環將無限延續下去。via:solidot.org2010十大天體物理學發現：時間將50億年後停止新浪環球地理訊 北京時間12月8日消息，美國國家地理網站評選出2010年度十大天體物理學發現，宇宙外潛伏未知「結構」新證據、銀河系中心發現神秘氣泡狀結構以及「大爆炸」造出「液態」宇宙等重大發現榜上有名。1.每個黑洞內都含有一個宇宙
每個黑洞內都含有一個宇宙天文學家在2010年4月宣布，我們的宇宙就像是俄羅斯套娃的一部分，可能棲身於一個黑洞內，而這個黑洞本身又是一個更大宇宙的一部分。反過來，迄今在宇宙中發現的所有黑洞可能都是通向其他世界的通道。美國印第安納大學的物理學家尼克丹姆·鮑勃拉姆斯基(Nikodem Poplawski)近日提出了一個有關落入黑洞的物質所作旋轉運動的嶄新數學模型。根據他的方程，黑洞可能是不同宇宙間的時空通道，或者說，一種蟲洞。被黑洞吞噬的物質並未如之前理論預言的那樣塌縮成一個奇點，而是從黑洞的另一端以「白洞」的形式噴發出來。根據愛因斯坦的廣義相對論，當一個區域的物質密度達到極大時會產生奇點，通常這一現象會出現在黑洞的中心。這種奇點密度無限大，溫度無限高，因而顯得怪異。而如果鮑勃拉姆斯基的理論正確，那麼這種奇異的現象或許根本就不存在。2.時間將在50億年後停止
時間將在50億年後停止物理學家在2010年10月表示，永久膨脹理論稱我們的宇宙只是眾多宇宙中的一個，該理論還預測時間將在50億年後停止。一般認為，我們生活的宇宙已經存在了超過140億年，並且將繼續存在數十億年。但根據一份最新發表的論文，時間本身可能將於50億年後終止。巧合的是，這一時間恰逢太陽耗盡燃料熄滅的那一刻。這一研究依據的是一種「永恆膨脹」的理論。該理論認為我們生活的宇宙其實是一系列宇宙中的一個。這一巨大的結構是由無窮多個宇宙組成的，其中每一個宇宙都可以產生無窮多個「子宇宙」。這一理論的主要問題在於：在多重宇宙理論框架下，任何發生的事件都將發生無窮多次。這樣就會使概率論的計算——如估算地球大小行星普遍存在的可能性，變得幾乎不可能。3.宇宙外潛伏未知「結構」新證據
宇宙外潛伏未知「結構」新證據據科學家2010年3月公布的一項研究結果，「暗流」並非偶然，這強化了宇宙外潛伏著前所未知、前所未見「結構」的例證。2008年，科學家報告發現大量星系群正沿相同方向以360萬公里的時速運行。這一詭異的現象無法以現有的宇宙質量分布模型解釋。於是科研人員被迫作出了一個引起爭議的猜測：這些星系群是受到了來自我們已知宇宙範圍之外的引力作用。而這一小組此次的發現證實這種宇宙「暗流」的延伸範圍甚至超越了之前的想像，距離地球至少25億光年。這項研究支持這樣一個假設，即存在來自宇宙之外的引力，從而支持多重宇宙理論。4.愛因斯坦「重力論」適用於宇宙層面
愛因斯坦「重力論」適用於宇宙層面據科學家2010年3月公布的一項研究結果，愛因斯坦近一百年前提出的重力論不僅適用於對太陽周圍行星運動的解釋，同樣適用於解釋星系間的相互運動。一項新的研究顯示，神秘的暗物質和更加撲朔迷離的暗能量，並非物理學家們的妄想症產物。數百年來，牛頓的萬有引力理論能很好的解釋地球上的各種重力現象，但當將其運用到天體運行研究時，科學家們注意到了其中不一致的地方。1916年，愛因斯坦發表了廣義相對論。他指出引力的本質是物質的存在造成了時空的扭曲。這一理論很快被應用於天文學，並成功解決了一些神秘的問題，如水星軌道的輕微偏差。當將愛因斯坦的相對論應用於遙遠的星系，科學家們發現它們的引力作用要大於它們本身的質量，由此科學家們推測有一種探測不到的神秘「暗物質」存在。但時至今日，在星系研究層面對廣義相對論的驗證一直沒有進行。在這項新的研究中，來自普林斯頓大學的天體物理學家們分析了超過70000個明亮的橢圓星系的分布和運動情況，發現它們精確地遵循廣義相對論。5.「大爆炸」造出「液態」宇宙
「大爆炸」造出「液態」宇宙根據大型強子對撞機項目科學家在2010年12月公布的最新數據，在大爆炸發生後瞬間，宇宙就像非常稠密、超熱液體一樣活動。最近，科學家們利用位於瑞士日內瓦附近的大型強子對撞擊成功重現了大爆炸發生後瞬間的情形。實驗人員將兩束鉛離子以接近光速的速度相撞。相撞產生了一種名為「夸克-膠子等離子體」的原始態物質。科學家們認為這種物質態僅僅短暫存在於早期宇宙。顧名思義，這種「原始湯」由亞原子粒子夸克和膠子組成。夸克是帶正電荷的質子和電荷中性的中子的主要組成成分。這兩種粒子共同組成了原子核。而膠子則使用「強作用力」將夸克「膠合」在一起。常規情形下，這兩種亞原子粒子緊密結合。但是先前的實驗證明，在極端高溫下，強作用力會變弱，因此這兩種粒子可能會分開。人們從而認為，在宇宙早期的超高溫度環境下，夸克和膠子應當相互遠離，因此其性質應當很像氣體。但是大型強子對撞機的實驗否定了這一觀點：撞擊產生了大約10萬億攝氏度的極端高溫。雖然只持續了一瞬間，但是足以滿足科研人員的需求。他們發現在這一極端高溫下，強作用力比想像中的要強。夸克和膠子間的作用力仍較為顯著，因此可以說早期宇宙性質更類似「液體」而非氣體。6.新物質或可解釋宇宙存在
新物質或可解釋宇宙存在大約在137億年前，大爆炸產生了大量物質，這些物質最終形成生命、宇宙及萬物。科學家在2010年8月表示，他們發現了一種新的物質，或能幫助他們揭開宇宙存在之謎。這一新材料的設計初衷旨在用於探測電子的一種新「屬性」。電子存在於原子之中，圍繞原子核運行。科研人員表示，如果這一「未知屬性」被證實，那麼將有望幫助科學家們解答物質和反物質「不對稱」的謎題。現有理論認為，宇宙大爆炸將產生同樣數量的物質和反物質，也就是說任何事物都是「對稱」的。物質和反物質擁有相反的電性和磁場特性。當兩者相遇便會發生「湮滅」，僅剩下「純粹」的能量。假如果真如此，那麼宇宙中就不應該存在任何物質。但是物質的存在，甚至我們本身的存在就說明正常物質的行為必定和反物質有些許不同，而並非完全「對稱」。此次的新理論預言電子存在一種名為「電偶極矩」（electric dipole moment）的屬性，這類似於一塊側鐵存在南北極一樣。電子錶現出負電性，說明其電荷的分布不均。偶極矩就是電荷量和正負電荷中心之間的距離的乘積，在這一特定條件下可視為負電荷的空間分布不對稱。這種不對稱將打破物質和反物質之間的對稱性，這種不對稱使得物質和反物質粒子同時開始衰變，但是速率不同。從而允許物質的存在。為了尋找電子的「電偶極矩」，科學家們製成了一種名為「銪鈦酸鋇」（europium barium titanate）的新型陶瓷材料。這種材料具備獨特的磁場和電場性質，從而幫助科研人員探究這一難題。7.宇宙弦引發伽馬射線爆發
宇宙弦引發伽馬射線爆發科學家在2010年8月公布的一項研究中宣稱，遙遠宇宙中稍縱即逝但強度很大的「火球」可能是由看不見的宇宙弦——時空中的超密度瑕疵——拉拽產生的。伽馬射線是最高能形式的光線。伽馬射線暴則是宇宙中最明亮的事件之一。它大約每天在宇宙的某處發生一次。以便距離極其遙遠——有些遠達130億光年，但仍然能被地球附近的觀測設備探測到。伽馬射線暴持續可見的時間從數秒到數分鐘不等。科學家們認為這些長時間的射線暴是由大質量恆星核的塌縮並爆發造成的。但另外一些伽馬射線暴則持續很短時間，遠短於一秒，科學家對此的成因不了解。但在2008年和2009年間，美國宇航局的「雨燕」（Swift）伽馬射線衛星探測到兩次持續很短的伽馬射線暴，但引人注意的是其能量相當高，遠高於同類。香港大學鄭廣生教授等人的研究認為這很可能是由超導電性的宇宙弦震動造成的。8.銀河系中心發現神秘氣泡狀結構
銀河系中心發現神秘氣泡狀結構天文學家在2010年11月表示，兩個前所未見的釋放伽馬射線的大氣泡狀結構正在銀河系中心不斷膨脹。這是兩個之前不為人所知的巨大結構，由美國宇航局費米伽馬射線探測器發現。這兩個氣泡結構沿銀河系平面上下方向延伸超過25000光年。普林斯頓大學物理學家大衛·斯伯格（David Spergel）在一場新聞發布會上說：「我們」一直認為自己對銀河系已經非常了解，但是很顯然這一發現說明在銀河系的中心存在一種巨大的高能事件。伽馬射線是具有最高能級的光線形式。在宇宙中它們通常源自高能事件或天體，如超新星爆發、黑洞或中子星。目前科學家們對於這一巨大的泡狀結構成因和能量來源尚不了解。9.愛因斯坦相對論影響地球生物衰老速度
愛因斯坦相對論影響地球生物衰老速度根據科學家在2010年9月公布的一項研究，我們站在樓梯上時的年衰老速度，要比站在平地上稍快一些。愛因斯坦相對論的玄妙之處就是其對時間的作用，而最新發現與這種作用聯繫起來，首次向世人展示了相對論如何影響實現世界的距離和時間構架。根據愛因斯坦的相對論，時間並非均勻流逝，而是會由於加速度的存在而變化。由於這一機制的作用，對於同一觀測者而言，一台高速運動中的鐘要比一台靜止狀態下的鐘走得慢。這一原理是著名的「雙生子佯謬」的基礎。這一佯謬的內容是：如果一堆雙胞胎中的一個被送入高速飛行的飛船內，當然返回地面時會發現自己的兄弟比自己老了許多。廣義相對論同時也指出：重力加速度也會輕微地減慢時間。這就意味著：如果你所在的地方重力更大（更接近地心），你所經歷的時間更慢，你的衰老速度變慢了。10.巴克球之謎揭開
巴克球之謎揭開天文學家在2010年7月宣布，他們在一顆死亡恆星的殘骸中發現了巴克球(Buckyball)，這是科學家首次在太空中發現這種神秘物質。巴克球是由60個碳原子組成的一種天然分子，形成穩定、空心的球體。儘管巴克球的直徑還不到一米的數十億分之一，但這仍然是迄今在太空發現的最大分子。巴克球是富勒烯的一種，最早在1970年，人們首次預言它的存在。1985年，科學家在實驗室中模擬富碳的老年恆星環境時首次意外證實它的存在。這一球體分子之所以被稱為「巴克球」是為了紀念建築師巴克明斯特·富勒（Buckminster Fuller），他設計的測地線拱頂和這個分子的樣子看上去很像。發現巴克球的化學家還因此獲得了諾貝爾獎。之後，人們在隕星、地球岩石，以及蠟燭煤灰中都檢測出了巴克球。而納米技術的發展已經使得科學家有能力將這些巴克球製成高強度的碳納米管材料，用以製造自行車架以及網球球拍。現在它又開始應用於超導技術領域。但多年來天文學家在宇宙空間尋找巴克球的努力一直沒有結果。這項發現的第一作者，加拿大西安大略大學的簡·卡米（Jan Cami）說：「我們堅信巴克球存在於宇宙之中，因為它是我們在地球上發現的最穩定物質之一。但直到現在我們才第一次真正找到它。」(孝文 晨風)宇宙無限說引出的佯謬人類將眼光延伸到銀河系以外的廣闊宇宙時，曾經一度認為宇宙是無限的。宇宙究竟是有限的還是無限的？如果是有限的，那麼它的起源是什麼？邊界又在哪裡？如果宇宙是無限的，它那無限多的星星為什麼沒有將我們地球的黑夜照亮？其實這兩個問題是統一的，都能在宇宙大爆炸學說中得到合理的解釋。假如我們現在還不知道宇宙大爆炸學說，我們同樣會發現宇宙無限的說法會遇到麻煩，因為我們根據「無限的宇宙」居然推出了一些似是而非、不合實際的推論。在物理學中，對於這類貌似合理又不著邊際的推論有一個稱呼——佯謬。下面陳述的幾個佯謬，反過來似乎支持了宇宙是有限的說法。(1)．光度佯謬如果宇宙是無限的，恆星大致均勻分布其間，那麼它們的發光總效果應該使天空的光度無限大。考慮到天體之間互有遮蔽，天空的光度就應該是一個不變的常數，也就是說，白天、黑夜一樣明亮。德國人奧伯斯（1758—1840）對這個問題做了系統的討論，所以後人又稱之為「奧伯斯佯謬」。而現實中的晝夜分明，只能說明「無限宇宙」的說法是有問題的，晝夜分明這一世人皆知的事實在宇宙大爆炸的理論框架下才有了像樣的解釋。(2)．引力佯謬德國人西利格爾（1849—1924）指出，如果宇宙是無限的，那麼它必然分布著無數的恆星，根據萬有引力定律，所有天體之間都具有這種無處不在的引力作用，那麼對於任何一個天體，在任何方向上都會受到無限大的引力，其總的效果將使每個天體直到宇宙中的一切，都將被撕得粉碎。可是，現實中的宇宙天體並非如此結局，這就從反面證實了「無限宇宙」是謬誤的。(3)．死寂佯謬奧地利物理學家克勞修斯（1822—1888）認為，宇宙的能量應該是守恆的，宇宙的能量總是朝著一個越來越無序的熱力學方向轉移，這個過程不可逆轉。因此，宇宙越是發展，其變化能力就越小，整體就越接近無序狀態。一旦達到某種程度，一切變化將會停止，便出現了「永恆的死寂」。這個容易引起世人恐怖的「死寂說」，只有在現代宇宙理論中才能得以澄清。上述的揚謬說明，宇宙不應該是無限的。認識宇宙深層直到20世紀初，天文學家還一直認為宇宙就限於我們的銀河系，即便是離我們最遠的恆星也就在銀河系離我們有3萬光年左右的邊緣上，在這以外就全是黑暗的虛無空間了。美國天文學家哈勃（Edwin.Powell.Hubble，1889~1953）首先打破了這種看法。1923年他在威爾遜山天文台上用當時最大的2.5m的望遠鏡發現了仙女座星雲中亮度做周期性變化的「變星」。當時已建立了一種通過變星測量到遙遠星系距離的方法，用這種方法計算出仙女座星雲遠在離我們10萬光年的銀河系之外，它和我們的銀河系一樣，也是由許多星聚集而成，因此叫做河外星系。此後他還計算了幾十個星系的距離，由此揭開了探索廣闊宇宙的新一頁。
圖4-12 電磁波譜20世紀30年代以來，口徑3米以上的大型光學望遠鏡在世界各地陸續建成，特別是60年代以後射電天文學和空間天文學的相繼誕生，使天文觀測手段不但具備了空前的探測能力，而且使獲取信息的窗口從可見光擴展到包括射電、紅外、紫外、X射線、g射線在內的整個電磁波段（圖4-11）。用大的望遠鏡（包括光學和射電的）在我們的銀河系之外已經發現了約100億以上的星系，這些星系的形狀有球形的、橢球形的、渦旋狀的、也有不規則的，其中大的具有1013顆恆星，小的則只有106顆恆星。這些星系離我們都在百萬光年以上，近年來又發現有異常能量和「紅移」的「類星體」，它們離我們更遠。例如，1989年發現的一個類星體（PC-1158＋4635）離我們的距離估計為130億光年左右。1990年4月，美國太空梭「發現號」把質量為11.6×103千克、設計壽命為15年的精密的哈勃望遠鏡送入了約600km高空的近地軌道上（圖4-12）。在那裡它有效地避開了大氣層的干擾，使觀測距離可達140億光年。它不斷地發回各種信息，幫助人們更深入地了解宇宙深處的情況。
圖4-13 哈勃太空望遠鏡現在人們清楚地認識到，在浩瀚的太空里，星系又組成星系團，我們的銀河系就屬於一個叫做「本星系群」的小星系團，星系因還可能組成超星系團。哈勃曾對天空各個方向的不同空間體積計算過遙遠星系的數目，他發現體積越大，所包含的星系越多，並且星系的分布幾乎不隨方向改變。哈勃以及後來的觀測都說明，宇宙中星系的分布在大尺度上是均勻的。例如，當把半徑為30億光年的一些遙遠區域進行比較時，發現它們的星系和類星體的數目在1％的誤差範圍內是相等的。「宇宙的質量分布在大尺度上均勻」這一結論叫做「宇宙學原理」。本世紀初開始相繼創立和發展起來的相對論、量子論、原子核物理學、粒子物理學、等離子體物理學等，又給天文學提供了銳利的理論武器，使人們對天體的研究從機械運動進展到了物理性質、化學組成、物質結構等更深的層次，從而為勾勒出太陽系、銀河系以至整個宇宙的起源和演化奠定了堅實的基礎。
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