登陆注册
10150100000001

第1章 神奇的宇宙(1)

宇宙的诞生人们常常会问:宇宙是永远不变的吗?宇宙有多大?宇宙是什么时候诞生的?宇宙中的物质是怎么来的?等等。

当人类第一次把眼睛投向天空时,他就想知道这浩瀚无垠的天空以及那闪闪发光的星星是怎样产生的。所以,各个民族,各个时代都有种种关于宇宙形成的传说。不过那都是建立在想象和幻想基础上的。今天,虽然科学技术已经有了重大进步,但关于宇宙的成因,仍处在假说阶段。归纳起来,大致有以下这么几种假说。

到目前为止,许多科学家倾向于“宇宙大爆炸”的假说。这一观点是由美国著名天体物理学家加莫夫和弗里德曼提出来的。这一假说认为,大约在200亿年以前,构成我们今天所看到的天体的物质都集中在一起,密度极高,温度高达100多亿度,被称为原始火球。这个时期的天空中,没有恒星和星系,只是充满了辐射。后来不知什么原因,原始火球发生了大爆炸,组成火球的物质飞散到四面八方,高温的物质冷却起来,密度也开始降低。在爆炸两秒钟之后,在100亿度高温下产生了质子和中子,在随后的自由中子衰变的11分钟之内,形成了重元素的原子核。大约又过了10000年,产生了氢原子和氦原子。在这10000年的时间里,散落在空间的物质便开始了局部的联合,星云、星系和恒星,就是由这些物质凝聚而成的。在星云的发展中,大部分气体变成了星体,其中一部分物质因受到星体引力的作用,变成了星际介质。

1929年,哈勃对24个星系进行了全面地观测和深入研究。他发现这些星系的谱线都存在明显的红移。根据物理学中的多普勒效应,这些星系在朝远离我们的方向奔去,即所谓的退行。而且,哈勃发现这些星系退行的速度与它们的距离成正比。也就是说,离我们越远的星系,其退行速度越大。这种观测事实表明宇宙在膨胀着。那么,宇宙从什么时候开始膨胀?已膨胀多久了?根据哈勃常数H=150千米/秒.千万光年,这个意义是:距离我们1000万光年的天体,其退行的速度为每秒150千米,从而计算出宇宙的年龄为200亿年。也就是说,这个膨胀着的宇宙已存在200亿年了。

20世纪60年代天文学中的四大发现之一的微波背景辐射认为,星空背景普遍存在着3K微波背景辐射,这种辐射在天空中是各向同性的。这似乎是当年大爆炸后遗留下的余热,从某种意义上这也是支持了大爆炸宇宙学的观点。但是,大爆炸宇宙学也有些根本性问题没有解决。如大爆炸前的宇宙是什么样?大爆炸是怎么引起的?宇宙的膨胀未来是什么格局?

第二种是“宇宙永恒”假说。这种假说认为,宇宙并不是像人们所说的那样动荡不定,自从开天辟地以来,宇宙中的星体,星体密度以及它们的空间运动都处在一种稳定状态,这就是宇宙永恒假说。这种假说是英国天文学家霍伊尔、邦迪和戈尔特等人提出来的。霍伊尔把宇宙中的物质分成以下几大类:恒星、小行星、陨石、宇宙尘埃,星云,射电源,脉冲星,类星体、星际介质等,认为这些物质在大尺度范围内处于一种力和物质的平衡状态。就是说,一些星体在某处湮灭了,在另一处一定会有新的星体产生。宇宙只是在局部发生变化,在整体范围内则是稳定的。

第三种是“宇宙层次”假说。这种假说是法国天文学家沃库勒等人提出来的。他们认为宇宙的结构是分层次的,如恒星是一个层次,恒星集合组成星系是一个层次,许多星系结合在一起组成星系团是一个层次,一些星系团组成超星系团又是一个层次。

综合起来看,以上种种假说虽然说明了模式的部分道理,但还都缺乏概括性,还有继续探讨的必要。

千年的狂欢不会让人忘掉一切,纪元的更迭也无法带走一切疑问,在新的世界里,仍然有许多长期困惑着我们的问题在心头萦绕。

20世纪末,科学家们对哈勃太空望远镜观测到的一些现象进行分析后发现,宇宙大爆炸理论出现了矛盾,宇宙可能并非由大爆炸而开始的。倘若真的如此,宇宙又是从何而来呢?

在人类历史的大部分时期,创世的问题是留给神去解决的。

对于宇宙的起源和人类从哪里来等问题,许多宗教都给出了一份自圆其说的答案。直到近几个世纪人类才开始撇开神,从科学的角度去思考世界的本源。

20世纪初叶,爱因斯坦的“相对论”横空出世。这个推翻传统时间和空间观念的理论,给空间、时间和引力都赋予了完整的新概念。按照爱因斯坦的想法,宇宙应该是静态的。

1929年,美国天文学家埃德温·鲍威尔·哈勃发现,距离越远的星系越以更快的速度远离我们而去。这个后来被称为“哈勃定律”的发现,阐明了宇宙在膨胀的事实。

1946年,美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论。此后,“大爆炸”

理论逐渐形成体系,成为人们普遍接受的观点。大爆炸理论认为,宇宙诞生之前,没有时间、空间,没有物质,也没有能量。大约200亿年前,在这片“四大皆空”的虚无中,一个体积无限小的点爆炸了,宇宙随之诞生。大爆炸炸开了空间,也创造了时间,星星、地球、空气、水和生命等就在这个不断膨胀的时空里逐渐形成。

此后,人们建造了以“哈勃”命名的太空望远镜,希望能够决定以“哈勃”命名的宇宙膨胀率——哈勃常数,多年以来成为整个宇宙中最为重要的数字。它不仅牵涉到宇宙的过去,还将决定宇宙的未来。宇宙有一个开始,是否还会有一个结束。宇宙产生于“无”,是否还会最终回归到“无”。

围绕哈勃常数,一开始就展开了激烈的争论。按照哈勃本人测得的值推算,宇宙的年龄约为20亿岁,小于地球40亿岁的年纪,这显然不可能。显而易见,宇宙必须先于在它其中的星球更早地诞生。因此,自20世纪70年代始,科学家们陆续用各种手段测出了不同的哈勃常数。然而根据这些值推算出的宇宙年龄,总是颇有偏差。

相对于围绕哈勃常数而展开的喋喋不休的争论而言,科学家们对某些确定星体年龄的测定却要确切得多。目前,天文学家们已经测知,银河系中一些最古老的星系的年龄约为160亿岁。这样,大爆炸只能发生在160亿年以前,但是,科学家们根据新近用哈勃望远镜观测的结果分析,推算出宇宙的年龄约为120亿岁左右。

这就意味着:宇宙的确比一些孕育其中的星系更年轻。

如果测算没有出现差错,解释只有一种——原先的假设出现了错误,宇宙可能并非从爆炸开始!

宇宙因为“年轻”而再度给自己的身世披上了神秘的色彩。

1999年9月,印度著名天文学家纳尔利卡尔等人提出一种新的宇宙起源理论,对大爆炸理论提出挑战。

在纳尔利卡尔和另外3名科学家共同提出的新概念中,他们把自己的研究成果定名为“亚稳状态宇宙论”。

他们相信,宇宙是由若干次小规模的爆炸而不是一次大爆炸形成的。新理论认为,宇宙在最初的时候是一个被称为“创物场”

的巨大的能量库,而不是大爆炸理论所描述的没有时间、没有空间的起点。在这个能量场中,不断发生爆炸,逐渐形成了宇宙的雏形。此后,又接连不断地发生小规模的爆炸,导致局部空间的膨胀。而时快时慢的局部膨胀综合在一起便形成了整个宇宙范围的膨胀。

新理论如一块沉重的巨石,在人们平静的心湖里激起狂澜。

人们开始重新反思生命甚至赋予生命的庞大宇宙。

早期人类看见浩瀚的天空,便说这是神?的作为。但16世纪的天文学家开普勒却以三条自然定律来解释天体的活动,并启发牛顿发现了万有引力。科学的一大假说,便是宇宙乃是一个可预料而有秩序的系统,就如钟表结构一般,虽然有些现象比其他的复杂,难以理解,但其背后仍是有规律的。

然而,开普勒和牛顿在20世纪末期终于遇到对手。美国麻省理工学院两位科学家表示,整个太阳系根本是个无法预测的星系。

宇宙变幻莫测这一说法的支持者日多,他们相信,简单而严格的规律虽然会衍生出永恒及可预料的模式,但同样会导致混乱和复杂。

科学目前仍未能解释为什么宇宙会从混乱、复杂中制造秩序,我们只能说:宇宙本身似乎是倾向创造规律模式的。

在空间和寿命上,宇宙真是无限的吗?也就是说,宇宙到底有多大?

——没有人知道宇宙有多大,因为人的头脑根本无法想象出宇宙大到什么程度。

如果我们从地球出发,来看看四周,便可明白究竟。地球是太阳系中的一个行星,而且只不过是太阳系中很小的部分。太阳系中包括太阳、环绕太阳运行的地球等九大行星以及许多小行星和流星。

而我们整个太阳系又仅是大“银河系”的一小部分。在银河系中有千千万万的恒星,其中有些恒星比我们的太阳大得多,同时这些恒星也都自成一个“太阳系”。

因此我们夜晚在“银河”中看到的那些数不尽的星星,每个这种星星都是一个“太阳”。这些星星离我们很远,远得不能用千米而必须用光年计算,1光年就是光在一年走过的距离。光的速度为每秒30万千米,1光年为9.65万亿千米。我们能看到最亮的也就是离地球最近的一颗是“人马星”,但你可知道它离我们多远吗?

110万亿千米!

现在我们还只谈到我们自己的银河系呢,这条银河的宽度据估计大约为10万光年,我们的银河系却又是一个更大体系的一小部分。

在我们的银河系以外还有千千万万个银河系。而这千千万万个银河系的整体,又可能只是另一个更大体系的一部分罢了!

现在你可以明白我们无法想象出宇宙有多大的原因了吧。另外,据科学家说,宇宙的范围还在继续不断地膨胀呢!也就是说,每隔几十亿年两个银河系之间的距离就增加一倍。

以前我们认为,宇宙是无限的,时间上是无始无终,空间上无穷无尽的,因而是不生不灭的。自从人们在观测中知道宇宙正在膨胀中,速度又正在减慢下来,于是一个全新的宇宙有限观,几乎代替了宇宙无限的旧观念。宇宙学家根据观测估计,宇宙在超空期中的一个小点上爆炸,经过膨胀再收缩,最后崩溃死亡,大约要经过800亿年,目前大约只过了160亿年。但在以后的600亿年中,宇宙间的一切,正向中心一点集拢,走向末日。当时空都到了尽头,我们的宇宙便“消失”了。正如超级巨星在热核燃烧净尽,引力崩溃,所有物质瞬间向中心收缩,形成不可见的黑洞,成为存在而不可见的超物质,这便是宇宙死亡的模型。

宇宙的大小跟它的年龄是一而二、二而一的问题。部分天文学家相信,宇宙是经历了一次大爆炸后诞生的,诞生后随即不断扩展。因此若以地球为中心,一直伸展至看得见的宇宙边缘,这距离(以光年计算),就透露了宇宙的年龄。

天文学家尚未能一致肯定看得见的宇宙究竟有多大,其中一个主要原因在于在爆炸发生的确实时间是个谜。

20世纪20年代,天文学家哈勃发现,宇宙原来是以恒速扩张的。宇宙中的星体就如气球上的波点。当气球愈胀愈大,波点之间的距离也愈大,换句话说,两个星体之间的距离愈大,它们互相抛离的速度便愈高。

“哈勃常数”就是星体互相抛离的速度和距离之比例。常数数值愈高,表示宇宙扩张至现今的“尺码”所需的时间愈短,宇宙也就愈年轻。

不过,天文学家对“哈勃常数”的数值仍未有一致意见,但大多数天文学家均认同宇宙较老的说法,因为有些银河系存在已有150亿年,而地球好些石层,也有40亿年历史了。

宇宙的模样1917年,爱因斯坦发表了著名的“广义相对论”,为我们研究大尺度、大质量的宇宙提供了比牛顿“万有引力定律”更先进的武器。应用后,科学家解决了恒星一生的演化问题。而宇宙是否是静止的呢?对这一问题,连爱因斯坦也犯了一个大错误。他认为宇宙是静止的,然而1929年美国天文学家哈勃以不可辩驳的实验,证明了宇宙不是静止的,而是向外膨胀的。正像我们吹一只大气球一样,恒星都在离我们远去。离我们越远的恒星,远离我们的速度也就越快。可以推想:如果存在这样的恒星,它离我们足够远以至于它离开我们的速度达到光速的时候,它发出的光就永远也不可能到达我们的地球了。从这个意义上讲,我们可以认为它是不存在的。因此,我们可以认为宇宙是有限的。

“宇宙到底是什么样子?”目前尚无定论。值得一提的是史蒂芬·霍金的观点比较让人容易接受:宇宙有限而无界,只不过比地球多了几维。比如,我们的地球就是有限而无界的。在地球上,无论从南极走到北极,还是从北极走到南极,你始终不可能找到地球的边界,但你不能由此认为地球是无限的。实际上,我们都知道地球是有限的。地球如此,宇宙亦是如此。

怎么理解宇宙比地球多了几维呢?举个例子:一个小球沿地面滚动并掉进了一个小洞中,在我们看来,小球是存在的,它还在洞里面,因为我们人类是“三维”的;而对于一个动物来说,它得出的结论就会是:小球已经不存在了!它消失了。为什么会得出这样的结论呢?因为它生活在“二维”世界里,对“三维”事件是无法清楚理解的。同样的道理,我们人类生活在“三维”世界里,对于比我们多几维的宇宙,也是很难理解清楚的。这也正是对于“宇宙是什么样子”这个问题无法解释清楚的原因。

同类推荐
  • 昆虫的生存之道

    昆虫的生存之道

    本书作者以科学的态度,仔细观察了昆虫的世界,用大量翔实的资料和科学试验的结论,真实地介绍了许许多多昆虫的生活习性和生活方式。
  • 必知的导弹火炮

    必知的导弹火炮

    本书主要讲了导弹火炮知识。军事是一个国家和民族强大和稳定的象征,在国家生活中具有举足轻重的作用。国家兴亡,匹夫有责,全面而系统地掌握军事知识,是我们每一个人光荣的责任和义务,也是我们进行国防教育的主要内容。
  • 新编科技知识全书:衣食住行与科学知识

    新编科技知识全书:衣食住行与科学知识

    面对浩瀚广阔的科普知识领域,编者将科普类的内容归纳总结,精心编纂了一套科普类图书,使读者能够更全面、更深入的了解科普知识,以便解开心中的种种谜团。阅读本套图书,犹如聆听智者的教诲,让读者在轻松之余获得更加全面深刻的理论教育,使自己的思想更严谨,更无懈可击。相信每一个看过这套书的读者都会为之受益。
  • 海洋馆漫游:海洋生物天地

    海洋馆漫游:海洋生物天地

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
  • 古代数学与物理学(中国文化史丛书)

    古代数学与物理学(中国文化史丛书)

    中华民族是世界上最古老的民族,中华文明是世界上最悠久的文明之一。中国有文字记载的历史近5000年之久,从公元前841年开始,有文献可考的编年史从未间断,至今已近3000年,这在人类历史的长河中是绝无仅有的。世界四大文明古国中,只有中国的历史始终传承有序,从未中断。
热门推荐
  • 佞相之妻

    佞相之妻

    前世穿越为贵妃的楚岫玉为了家族斗了一世,最终被人暗害,她醒来后发现自己重生成了太师府懦落无能的胖子嫡女苏映雪,她发誓这辈子要为自己活,不再受人掌控,本以为这一世可以隐藏身份发挥经商天赋,安静当一个女强人,没想到被世人口中的佞相给盯上了,身不由己卷入了朝廷纷争中……
  • 大贱客

    大贱客

    这是一个混乱的世界,在这个世界里面唯一的道理就是拳头。为了在这样的世界里面能够发出自己的声音,我既不学刀,也不学棍,只学贱。人至贱则无敌,我必将要无敌于天下,成为一名威震八方的大贱客!
  • 专属他的纯情丫头

    专属他的纯情丫头

    这个丫头第一次把A市帝王级特警当成扫黄大队的大队长,第二次把他当成鸭X,第三次就是2年以后了...——————2年以后————————“呦,丫头。”“额...我认识你吗?”“呵呵,好啊,装不认识我装得真像啊,我帮你回忆回忆?”某男邪恶的小爪把安子谦往床上一扔。“别别别,我想起来了!你就是那个扫黄大队长!”某男头冒冷汗“我再说一遍,我是韩炽律,SPY的大队长。”呦,怎么办,他要吃定她了,某女想着怎么逃呢!嘘...
  • 菩提天眼

    菩提天眼

    小镇生长的莫七,为了给院长爷爷复仇得罪了四大宗门,成为通缉令上的一员。为了帮助婆婆重获新生,莫七赶赴紫云海最终重围,婆婆重伤之下吸纳了盘古异能志中的水能,进阶为一名强力异能界师,但也暴露了身体里婆婆的踪迹,来自菩提大陆的五谷之一的暗夜谷开始了一系列截杀。为了继续提高自身实力以及让婆婆及早恢复,莫七前去东大陆两大学府之一的旋风学府求学,然而半途却因种种加入了另一个与旋风学府生死对头的锡蓝灵院……在莫七沉浸在锡蓝灵院提升实力的同时,由暗夜谷遥控来自方丈岛的凌天宗加快了针对沧海到四大宗门的计划,整个沧海到陷入了混战,锡蓝灵院未能幸免,而莫七却在这时发现了自己身体里那只怪眼的秘密……
  • 大谕红颜乱

    大谕红颜乱

    “死生契阔,与子成说。执子之手,与子偕老。”从踏入宫门的那一刻起,一切便已是注定的了。曾经最深的信念在这飞甍琉璃墙中湮灭,剩下的不过是形如枯槁,但如果再给她一次机会,她绝不会这样软弱。庭前落花无常,山中流水无情。霡霂霏霏,湿了谁的眼眶?暮雪白头,不过梦中空惆怅。生在帝王家的爱恨,硝烟,战争,勾心……一切都让她成长,最后的最后,是否还能真心吟出:“执子之手,与子偕老”?
  • 穿越之外星人复仇

    穿越之外星人复仇

    无名弑乃宇宙中无名星管理者无名神之子诞生的那一天,无名星遭到了史上最可怕的危机,导致了无名星的毁灭,无名神紧急使用时空通道将刚诞生的孩子五名弑传送到了异世大陆,一场传奇的人生开始了.......
  • 极品校花爱上我

    极品校花爱上我

    老师被下药,我该怎么办?两大校花争我一个啊,这是桃花运吗?不学习的俞天,在一位神秘老人帮助下,人生出现转折。获得了爱情,收获了金钱,有了地位,登上巅峰!爱情、黑道、修练一体的小说,欢迎追书。
  • 冷帝霸爱小狂后

    冷帝霸爱小狂后

    当命运的齿轮再次转动,他和她将会如何相遇,当她们的心为对方而跳动,他们该如何面对?相距千年的爱情,又该如何收场?江山与美人之间,他会选择证明帝王无情是传说,还是证明是事实?人在右岸,幸福与爱情在左岸,渡江的舟楫在哪里?(现在的我似乎发现我之前的认识是正确的,有些东西失去了,就不再属于你。)
  • 幻想大变身

    幻想大变身

    即被命运戏弄,又被命运选中。得到重生的她(他)是否能摆脱命运呢?他(她)的未来何去何从,是百合之路还是水晶之宫?
  • 混在明星志愿的日子

    混在明星志愿的日子

    金皓薰:“李强和我是最好的朋友,翱翔天际能有今天多亏了他。”萧依莉:“李导演是我最敬重的人。”苏曼君:“李强导演人很好,很有爱心,对小朋友特别关爱。”关古威:“李强是个多才多艺的人,我能有今天的成绩他功不可没。”。。。。。。。。。。。。。李强:“芳芳,哥这样的日子什么时候是个头。”芳芳:“你这变态的萝莉控主人,快点让我升级。”感谢感谢起点论坛封面组提供封面。群号:186573184喜欢这本书的大大进来讨论一下