第133章 宇宙科學理論(第2/3 頁)

，愛因斯坦再攀高峰，創立廣義相對論，將引力詮釋為時空彎曲。質量巨大物體如恆星使周邊時空凹陷，行星沿彎曲時空軌跡運動，等效於受引力作用。該理論成功解釋水星近日點進動謎題，預言光線引力彎曲、引力波等現象，徹底顛覆傳統引力觀念，為宇宙學研究提供全新視角與強大工具。 量子力學：微觀宇宙的神秘法則 當科學家聚焦宇宙宏觀結構與運動時，微觀世界的奇異現象引發關注。黑體輻射、光電效應等難題，經典物理束手無策。普朗克大膽假設能量量子化，開啟量子力學大門；愛因斯坦提出光子假說，完美解釋光電效應，進一步夯實量子理論基礎。 隨後，玻爾構建氫原子量子模型，薛定諤給出薛定諤方程描述微觀粒子運動狀態，海森堡提出不確定性原理——微觀粒子位置與動量不能同時精準確定，展現微觀世界的機率性、不確定性本質。量子力學與相對論構成現代物理學兩大支柱，但二者難以統一，成為物理學界懸而未決的難題。 現代宇宙學：大爆炸理論主導 20 世紀 20 年代起，現代宇宙學蓬勃興起，哈勃定律成為關鍵轉折點。哈勃透過觀測星系紅移現象，發現星系退行速度與距離成正比，意味著宇宙處於膨脹狀態。這一發現催生大爆炸理論，設想宇宙源於奇點爆炸，初始溫度極高、密度極大，物質與能量隨之噴發，宇宙在膨脹中逐漸降溫、演化，形成如今多樣結構。 大爆炸理論有宇宙微波背景輻射、元素丰度等堅實證據支撐。宇宙微波背景輻射均勻分佈於宇宙空間，溫度約 2725k，是早期高溫高密度宇宙的“餘暉”；元素丰度計算表明，宇宙誕生初期經核合成形成氫、氦等輕元素，比例與觀測結果吻合。隨著觀測技術升級，科學家借威爾金森微波各向異性探測器（wap）、普朗克衛星精準繪製宇宙微波背景輻射圖譜，進一步驗證大爆炸理論，細化宇宙演化模型。 暗物質與暗能量：籠罩宇宙的謎題 儘管大爆炸理論成果斐然，但宇宙深處仍潛藏諸多未解之謎，暗物質與暗能量首當其衝。科學家透過觀測星系旋轉曲線發現，星系邊緣恆星旋轉速度遠超預期，依經典力學，星系應分崩離析，推測存在大量不可見“暗物質”提供額外引力。暗物質不參與電磁相互作用，無法用光學手段觀測，卻佔據宇宙物質總量約 26。 另一棘手難題是暗能量。上世紀 90 年代，超新星觀測顯示宇宙膨脹加速，違背萬有引力定律預期，引入“暗能量”概念加以解釋。暗能量充斥宇宙，具負壓強，產生斥力推動宇宙加速膨脹，約佔宇宙能量總量 68。當前，暗物質、暗能量本質成科學界焦點，科學家嘗試借軸子、弱相互作用大質量粒子（wip）探尋暗物質真身；從量子場論、廣義相對論拓展方向剖析暗能量機制，卻均未取得確鑿成果。 弦理論與多元宇宙假說 為統一量子力學與廣義相對論，化解理論衝突，弦理論應運而生。弦理論認為微觀世界基本單元非粒子，而是極小的“弦”，弦振動模式決定粒子性質，不同振動對應電子、夸克等各異粒子。該理論預設十維甚至十一維時空，額外維度蜷縮至微觀尺度，致使日常生活難以察覺。弦理論數學形式優美，有望統一物理基礎理論，卻因實驗驗證困難，飽受爭議。 多元宇宙假說更是腦洞大開。部分科學家基於量子力學多世界詮釋、宇宙暴脹理論提出，宇宙不止一個，存在無數平行宇宙，每個宇宙初始條件、物理常數各異，上演不同演化劇本。這一假說雖具科幻色彩，但拓展人類思維邊界，促使科學家反思宇宙唯一性與物理規律普適性，激發探索未知的熱情。 引力波探測：開啟觀測新紀元 2015 年 9 月 14 日，鐳射干涉引力波天文臺（ligo）首次直接探測到引力波，成為科學史上里程碑事件。引力波是時空彎曲波動，由質量巨大天體劇烈運動產生，如黑洞併合、中子星碰撞。愛因斯坦廣義相對論百年前已預言其存在，此次探測