登陆注册
3378800000007

第7章 浩瀚苍茫的宇宙(1)

宇宙是什么东西?宇宙是怎样诞生的?宇宙之外又是什么世界?宇宙的存在是偶然还是必然的?对于这些未知的谜团,20世纪最伟大的大脑——爱因斯坦说:“让我们走着瞧”!

宇宙是什么

人类对浩瀚无垠的宇宙,一直怀着一份好奇,并对宇宙提出了许多充满幻想的解释。多少年来,不管是用肉眼,还是用最先进的望远镜观测,人类一直在不懈地寻觅着宇宙的信息,以期窥探宇宙的奥秘。

宇宙是广漠空间内存在的各种天体以及弥漫物质的总称。也就是包括地球及其他一切天体的无限空间。宇宙在时间上是无始无终,在空间上也是无边无际。我们的祖先在《淮南子·原道训》中就给宇宙下了一个科学的定义:“四方上下曰宇,古往今来曰宙”。这就是说,宇表示东、西、南、北、上、下6个方向,即表示空间的意思;宙表示过去、现在和将来,即表示时间的意思。

世界各民族都有自己对宇宙的认识和想象。中国古代就有多种对宇宙结构的想象。如“盖天说”认为,天圆如张盖,地方如棋局。“浑天说”认为,天体圆如弹丸,地如鸡子中黄。古代欧洲则有地心说和宇宙有限说。16世纪中叶,波兰天文学家哥白尼建立了太阳中心说,认为太阳是宇宙的中心,而地球和其他行星都是绕太阳运动的。

进入20世纪以来,随着人类科学技术的巨大进步,天文观测手段一次又一次的革命性进展。现已观测到上百亿光年远的宇宙空间,了解到天体上百亿年的时间演变。现代宇宙学的任务就是解释已观测到的众多天体客观现象。

20世纪以来,天文学家们建立了多种宇宙模型,概括说来,主要有两大学派:一派认为宇宙在大尺度上的物质分布和物质性质是不随时间而变的;另一派则认为是随时间而变的。在后一派中,目前影响较大的是宇宙大爆炸理论。它认为:人们所观测到的宇宙最初是在一次“大爆炸”中产生的,而后它不断膨胀,并经历物质从热到冷,密度从密到稀的演化过程。

宇宙究竟是如何产生的

困扰人们的谜团

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家其说的答案。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。

膨胀与“大爆炸”理论

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150亿万年前,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,希望通过以“哈勃”命名的宇宙膨胀率——哈勃常数来测定宇宙的年龄,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,宇宙可能并非从大爆炸开始!

宇宙因为“年轻”而再度给自己的身世披上了神秘的色彩。

新的理论

1999年,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。

新理论尤如一块沉重的巨石,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。

宇宙的研究历史

早期人类看见浩瀚的天空,便说这是神祗的作为。但16世纪时期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。宇宙变幻莫测说法的支持者日渐增多,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,但同样会导致混乱的复杂。

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。

关于宇宙的为什么

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很小的部分。太阳系中包括太阳、环绕太阳运行的地球等八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,其中有些恒星都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,l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,空间上是无穷无尽的,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余亿年中,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。

同类推荐
  • 音乐鉴赏手册(最新21世纪生活百科手册)

    音乐鉴赏手册(最新21世纪生活百科手册)

    中国当代歌曲的显著特点,是它紧密配合着、伴随着社会变迁和各个时期的政治任务以至党的各项具体政策。当党的政策符合广大人民的利益时,当歌曲反映了人民群众的愿望时,就留下了经久耐唱的好作品。
  • 失踪未解之谜(世界未解之谜精编)

    失踪未解之谜(世界未解之谜精编)

    本书是《世界未解之谜精编》系列之一,该系列精心收集了众多千奇百怪、扑朔迷离的世界未解之谜,内容涉及宇宙、生物、地理、飞碟、人体、恐龙、宝藏、百慕大、历史、金字塔、文化等多个领域,书中令人耳目一新和不可思议的未解之谜,给予了人类新的思索。人类究竟创造了多少奇迹,又留下了多少谜团,有待我们进一步探索和研究……我们深信,通过不断的努力,未知一定会变为已知。让无数探寻声化做利刃,刺破一桩桩人类千年未解之谜。
  • 历史的秘密(谷臻小简·AI导读版)

    历史的秘密(谷臻小简·AI导读版)

    本系列丛书收录中央电视台《探索·发现》、《发现之旅》、《走近科学》等栏目近年来播放的关于中华民族历史方面的纪录片,CCTV走近科学编辑部编著的《历史的秘密》主要选编各朝代不为人知的重大历史事件以及带来的影响等方面的内容。内容神秘吸引人,使读者在趣味阅读的过程中,了解中国五千年的文明史,了解一些人文知识,从而提高自己品位,并激起求知探索的兴趣。
  • 人类的生活:能源科学知识3(青少年科普知识必读丛书)

    人类的生活:能源科学知识3(青少年科普知识必读丛书)

    本套丛书分海洋、航空航天、环境、交通运输、军事、能源、生命、生物、信息、宇宙等十册。收录词条约五千个。涉及知识面广阔且精微。所包含的内容:从超级火山、巨型海啸、深海乌贼、聪明剑鱼……到地核风暴、冰期奥秘、动物情感、植物智慧……;从登陆火星、探访水星,到穿越极地,潜入深海……既有独特的自然奇观,又有奇异的人文现象;既有对人类创造物的神奇记述,又有人类在探索和改造自然过程中面对的无奈、局限,以及人类对自然所造成的伤害,自然对人类的警告……
  • 环境与城市(人与环境知识丛书)

    环境与城市(人与环境知识丛书)

    城市生活的生态环境质量好坏直接影响着城市的可持续发展。城市的生态环境建设,在维护城市整个生态平衡以及地球的生态平衡中具有特殊的地位和作用。保护好城市生态环境,实现城市的可持续发展,构建科技、环保、节能的绿色城市生活已成为时代的迫切要求和人民的强烈愿望。
热门推荐
  • 顾太太的重生日常

    顾太太的重生日常

    重生后的顾雯只有一个心思,将顾耀拉回到原本属于他的生活中,不再成为他的拖累。后来,校园女神,甜歌皇后,商界女王,天才医师,所有的称号都落在了一个人的身上,却没有人知道,最初,她只是想给他创造一个无比顺利的环境而已。总之这就是一个重生后成为大佬带着大佬一起飞的故事
  • 乐之本源喜之城堡

    乐之本源喜之城堡

    引发了一场前所末有的……,令人费尽脑思。
  • 江湖有你的传说

    江湖有你的传说

    什么是侠什么是江湖如果不知道就看这本书你就知道什么是江湖侠客
  • 小镇喧嚣

    小镇喧嚣

    我小姨死了。姨父让她在家里停了七天,摆酒设席,做水陆道场,将四万五千块钱花罄,才装进棺木,埋到了河对面的坟地里。在渐趋没落的回龙镇,安埋个人花掉四万五,并不是小数目,因此姨父对我说起这件事情的时候,多多少少带着自满的口气。“小姨去世多久了?”姨父说:“昨天刚烧过三七,满满当当二十一天了。”我庆幸自己没在二十一天前来到回龙镇。但我知道小姨一直病着。我还是个孩子时,她就是出了名的“病砣砣”,长年吃中药。
  • 平桥稿

    平桥稿

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 三石记之神话纪元

    三石记之神话纪元

    一个男孩,因为流星,踏上了追逐力量的道路,他不断的深入,发现了,这个世界拥有无尽的秘密,这个世界,非常的大,和他在同一个时间之中,也有和他一般的人,这个世界只是一个开始,他们的故事才刚刚开始。
  • SCAR—L的守护

    SCAR—L的守护

    这是一个作者在突发奇想之下,一时冲动根据一些现实故事外加脑洞加工而写的一本小说,狗血是不存在滴,校园暴力也是没有滴,反派也是不成气候滴,目前来看是应该是一本小甜文。虽然作者很努力想当个后妈,奈何剧情不让,所以,,,在本书中虐是不可能的。中间穿插一些由大学室友之间相处的鬼马日常而编写的小剧场,欢迎入坑。
  • 跟大卫·哈维读《资本论》(第一卷)

    跟大卫·哈维读《资本论》(第一卷)

    我的目的是促使你们去阅读卡尔·马克思的《资本论》第一卷,并且按照马克思的本意去阅读它。我所鼓励的是你个人面对这一文本的经历,是直接对马克思的文本进行研读,是你将开始形成对他思想的独立见解。马克思的本意是辩证的,我们必须在阅读《资本论》时,首先采取一种辩证的态度。在19世纪五六十年代,马克思对资本主义世界的理解和说明是简明易懂的。但当前世界已经发生了巨大的变化,所以我们必须不断提出新的问题:在我们这个时代应该如何运用这一文本?所以在本书中,我也加入了自己关于《资本论》与当今世界的相关性,以及在阅读《资本论》文本中显然最符合时代发展趋势的观点。
  • 蹁跹惊鸿

    蹁跹惊鸿

    天共水,水远与天连。天净水平寒月漾,水光月色两相兼。月映水中天。
  • 教养的教养

    教养的教养

    在家庭教育的过程中,很多家长过于注重知识的学习,却忽略了比知识重要的教养。这种偏颇的教育方式,会使孩子变得“受过教育却没教养”。教养在孩子的成长中起到很重要的作用。《教养的教养》共8个章节,分别从道德品质、行为习惯、礼仪规范、人际沟通、心理素质等方面告诉家长如何通过规范自己和指导孩子来使孩子成为一个有教养的人。书中的案例能较好地联系实际,帮助家长在生活中教育孩子,及早认识和发现孩子的心理特点和孩子的想法,更好地实现家长与孩子的良好沟通。