1、第九章 宇宙學簡介9-1 星體觀測及哈伯定律9-2 宇宙起源,高中基礎物理(一),9-2宇宙起源,大霹靂說補充資料宇宙年齡的估計宇宙微波背景輻射星系的形成範例題,大霹靂說,哈伯定律指出，宇宙目前正在膨脹。從現在反推到最早宇宙的生成，宇宙應該是一個密度極大且溫度極高的狀態，它有一個有限的年齡約 140 億年。1948 年，物理學家提出了宇宙起源的大霹靂理論（big bang），宇宙誕生於140 億年前一個體積很小，溫度很高的火球，大爆炸後持續膨脹至今。,補充資料宇宙年齡的估計,宇宙年齡即是它從剛誕生至今天所歷經的時間。若宇宙的膨脹速度一直不變，則按哈伯定律 v=H0r， 就是宇宙從生成到今天的時
2、間，亦即所求的宇宙年齡 T。縱使 T 的數值跟具體的宇宙模型有關，1H0 也可作為 T 的估計。從轉換式 1 pc3.26 ly 可知 1 Mpc3.26 106 ly。另一方面，光年 lyc 年，其中 c3 105 kms 是真空中的光速。從而可估計以年為單位的宇宙年齡為因而宇宙年齡約為 140 億年，此接近於廣為引用的 137 億年之值。,宇宙微波背景輻射(1/2),宇宙誕生後隨著宇宙膨脹，溫度不斷下降，電磁波輻射的波長不斷增加。這種輻射今日仍充滿宇宙，稱為背景輻射，因為波長在微波階段，所以又稱微波背景輻射（cosmic microwave background radiaton）。,宇宙
3、微波背景輻射(2/2),在 1964 年，美國貝爾實驗室兩位科學家（A. Penzias 和 R. Wilson）首先觀察到了這些宇宙背景輻射，溫度大約為 2.7 K。這是支持宇宙起源大霹靂理論的主要事實之一。,星系的形成,由於重力的作用，密度稍高的區域具有較大的引力，會使附近的物質流入這區域，進而形成物質高度集中的天體。引力作用，會使它們週遭的物質持續地流入，最終使宇宙在它生成約 10 億年後形成了星系。星系就是由數以千億的星球、氣體及灰塵的集合體。,範例 宇宙微波背景輻射,若電磁波輻射光譜中具有最大能量強度的波長，對應絕對溫度 T ，其關係式T2.9 103 mK。宇宙的微波背景輻射波長0.0011 m，試以此關係式，計算背景輻射相對應的絕對溫度約為多少？(A) 3(B) 30(C) 300(D) 3000K。,範例 解答,答 (A)解 可以直接寫答案，或代入公式計算也可得。T定值0.0011T2.9103，T2.7 K3 K,範例 類題,在各方向所觀察到的宇宙背景輻射，有幾乎完全相同的溫度。從這一事實，我們可以對輻射不參與相互作用時期的宇宙做出什麼推論？(A)均勻的(B)不均勻的(C)對稱的(D)不對稱的。,答 (A),
