书名:发现宇宙（一次惊艳的宇宙发现之旅，从爱因斯坦方程解出宇宙的一万种可能！）
作者:约翰·D.巴罗
书号:9787559645852
格式:pdf-epub-mobi-txt-azw3
出版:北京：北京联合出版公司
出版日期:1月 2021
大小:4.21MB
语言:中文
神奇的是，霍伊尔在建立热大爆炸理论的过程中也发挥了关键作用。他利用自己核物理学方面的知识，比伽莫夫、阿尔弗和赫尔曼更深入一步地预测了大爆炸开始的最初几分钟之后，宇宙所产生的轻元素的丰度。他在1964年与剑桥大学的罗杰·泰勒（Roger Tayler）一同发表了一篇先驱性的论文，［32］ 又在1967年与加州理工学院的威利·福勒（Willie Fowler）及其学生罗伯特·瓦戈纳（Robert Wagoner）合作，预测了不同大爆炸宇宙中轻元素（尤其是氘与氦、锂的同位素）的全光谱。
这些卓越的预言在1953年被日本物理学家林忠四郎（1920—2010）通过一项规模较小但极其重要的观测证实，林忠四郎最重要的工作就是在恒星演化方面。所有尝试预测大爆炸初期宇宙元素含量的物理学家，包括伽莫夫，都遇到了一个主要难题：宇宙刚诞生时的质子数与中子数之比是多少？所有原子核都由这两种核子组成，如氦—4就是由两个质子与两个中子所构成，因此，最终元素的含量一定与宇宙开端的质子—中子比有关，比如如果宇宙刚开始时只有质子，没有中子，得到的元素就百分之百都是氢，但如果不清楚宇宙开端的质子与中子的比值，你就无法预测元素丰度会发生什么样的变化了。
林忠四郎指出，大自然中的弱相互作用力解决了这一难题。在宇宙诞生不到一秒钟，温度高于100亿摄氏度的时候，这种力会使质子与中子之间产生放射性相互作用，让质子与中子的数量相等。在完全平衡状态下，一个质子所对应的中子数只由温度决定。因此，你无须知道宇宙的“开端”是什么样的，就可以计算质子与中子的比值。其实，中子要比质子稍微重一点点，而在大爆炸后一秒，宇宙温度降到100亿摄氏度的时候，如果制造一个中子所需的能量比制造一个质子稍多一点点，就意味着质子数要稍微超出中子数了。不过，这一不平衡现象不会进一步发展下去，因为质子与中子之间至关重要的弱相互作用太慢了，无法与宇宙膨胀的步伐保持一致，也就不得不停滞下来，因而中子与质子的比值就停留在1∶6这个比例上。
