蒼茫天宇從何而來(lái),這是一個(gè)自古以來(lái)就引人人勝的問(wèn)題。幾千年以前,我國(guó)就流傳著盤(pán)古氏開(kāi)天辟地的故事;西方則創(chuàng)造了一個(gè)“上帝”?!妒ソ?jīng)》里記載著,上帝用說(shuō)話的方式要來(lái)了天地萬(wàn)物、光明和黑暗。當(dāng)古代的人們無(wú)法解釋一些千奇百怪的自然現(xiàn)象時(shí),就編造神話,借助神靈的威力,這是可以理解的。
幾千年過(guò)去了。歷史發(fā)展到今天,關(guān)于宇宙的模型總算有了好幾個(gè)蘊(yùn)藏著科學(xué)內(nèi)涵的說(shuō)法,其中最有影響的是“大爆炸宇宙學(xué)”.它能夠解釋許多的觀測(cè)事實(shí)。這個(gè)理論的主要觀點(diǎn)是,認(rèn)為“我們的宇宙”——“觀測(cè)到的宇宙”曾經(jīng)有過(guò)一段從熱到冷的演化史。在這個(gè)時(shí)期內(nèi),宇宙體系在不斷地膨脹著,物質(zhì)密度也隨之從密到疏地演化。這一從熱到冷、從密到疏的過(guò)程如同一次規(guī)模巨大的爆炸。
其具體過(guò)程,可以這樣來(lái)理解:宇宙早期,如同一個(gè)“原始火球”,它具有100億度以上的高溫和極大的密度。因?yàn)楦邷?,“原始火球”很不穩(wěn)定,大約在200億年前,它終于爆炸開(kāi)來(lái),整個(gè)體系剎那間快速膨脹著,宇宙間充滿了中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等一些基本形態(tài)的物質(zhì)。膨脹繼續(xù)著,溫度很快地降了下來(lái)。幾分鐘后,溫度已下降到10億度左右,這時(shí)中子開(kāi)始失去自由存在的條件,它要么發(fā)生衰變,要么與質(zhì)子結(jié)合成重氫、氦等元素,宇宙中的化學(xué)元素就是從這一時(shí)期開(kāi)始形成的;溫度降到IOO萬(wàn)度后,早期形成化學(xué)元素的過(guò)程告一段落;降到幾千度時(shí),爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)烈輻射進(jìn)一步減退,宇宙間彌漫著氣態(tài)物質(zhì)。氣體逐漸凝聚成氣云,進(jìn)而演化成各種各樣的恒星體系,直至人類今天看到的宇宙。有人像按比例尺畫(huà)地圖那樣,將過(guò)去的近200億年的宇宙演化歷程濃縮在一年里,得出一個(gè)極為直觀和有趣的“宇宙日歷”:1月10日,大爆炸,宇宙脫穎而出;5月1日,浩渤的銀河系誕生;9月9日,太陽(yáng)系問(wèn)世;9月14日,地球形成。9月24日,地球上原始生命出現(xiàn);11月12日,綠色植物破土而出;12月26日,更高級(jí)的哺乳動(dòng)物來(lái)到了這個(gè)世界。12月31日0時(shí)22分30秒,原始人類站在地球上;23分46秒,北京猿人開(kāi)始用火;23分59秒,中國(guó)歷史延續(xù)到春秋……宋代;24分,全球進(jìn)入了迄今仍在繼續(xù)的現(xiàn)代化社會(huì)……,”從中我們不難看出;人類歷史只不過(guò)是宇宙歲月中極其短暫的一瞬間。
宇宙的形成真的是這樣的嗎?目前,誰(shuí)也不能夠百分之百地肯定,但是比起其它宇宙模型的觀點(diǎn)來(lái),大爆炸宇宙學(xué)確實(shí)能較好地解釋一些神奇的宇宙現(xiàn)象,我們來(lái)看看下面這些事實(shí):
已觀測(cè)到的宇宙間所有的天體年齡還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)超過(guò)或者等于200億年的,這是因?yàn)樗鼈兌颊Q生在宇宙溫度急劇下降之后,太陽(yáng)不過(guò)是50億年前的產(chǎn)物。
觀測(cè)還發(fā)現(xiàn),許多星系的光譜都有“紅移”現(xiàn)象。天文學(xué)家們知道,當(dāng)發(fā)光體向離開(kāi)我們的方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,人們接收到的光譜線就會(huì)移向紅色的這一端。星系光譜的紅移正意味著它們是在遠(yuǎn)離我們而去,或者說(shuō)它們正在退行。退行,意味著宇宙在膨脹,這正如一個(gè)氣球上的各點(diǎn)在吹氣球的時(shí)候各點(diǎn)的距離會(huì)因氣球脹大而增大是一個(gè)道理。1929年,美國(guó)天文學(xué)家哈勃(Edwin Powell Hubble,1889—1953)發(fā)現(xiàn)星系退行的速度和離我們的距離成正比,即距離越遠(yuǎn),退行速度越快。這個(gè)規(guī)律被稱之為“哈勃定律”。
第三個(gè)事實(shí)是,天文學(xué)家們指出,各類不同的天體上,氦的含量都相當(dāng)大,比例也大體相同,約占30%,靠恒星本身的核反應(yīng)機(jī)制是不足以說(shuō)明為什么會(huì)有這么多氦的,而“大爆炸”早期的高溫,卻能較好地解釋這一點(diǎn)。
還有一點(diǎn),大爆炸理論的創(chuàng)始人之一,原蘇聯(lián)科學(xué)家伽莫夫(1909—1968)曾預(yù)言,今天的宇宙很冷,只有絕對(duì)溫度幾度。1965年,這個(gè)預(yù)言被證實(shí)了,美國(guó)兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了彌漫于整個(gè)空間的“微波背景輻射”,其溫度約為3K,這一結(jié)果在定性上和定量上都與大爆炸宇宙理論不謀而合。
然而,大爆炸理論也不是萬(wàn)能的,宇宙中還有很多困難問(wèn)題無(wú)法解答。例如,讓天文學(xué)家們著迷了17年之久的宇宙膨脹。這種“砰”然一聲后的自我膨脹將會(huì)有一個(gè)什么結(jié)果呢?是膨脹到一定程度時(shí),天體間的引力使其停止,繼而收縮、升溫又回到“原始火球”,再爆炸?還是出現(xiàn)一個(gè)在擴(kuò)張和崩潰之間實(shí)現(xiàn)臨界平衡的宇宙?或者最終導(dǎo)致一個(gè)具有“負(fù)曲線”和無(wú)限未來(lái)的宇宙呢?又比如,上面理論的提出和觀測(cè)到的事實(shí)都是建立在“我們看到的宇宙”,即“總星系”中的,這是狹義的宇宙,是“我們的宇宙”,這之外的那個(gè)更為廣闊的空間又是什么模樣呢?這難免又是迷霧重重了。
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