宇宙起源學說 蓋天說 “蓋天說”是中國古代最早的宇宙結構學說。這一學說認為，天是圓形的，像一把張開的大傘覆蓋在地上；地是方形的，像一個棋盤，日月星辰則像爬蟲一樣過往天空，因此這一學說又被稱為“天圓地方說”。 “天圓地方說”雖然符合當時人們粗淺的觀察常識，但實際上卻很難自圓其說。比如方形的地和圓形的天怎樣連線起來，就是一個問題。於是，天圓地方說又修改為：天並不與地相接，而是像一把傘高懸在大地上空，中間有繩子縛住它的樞紐，四周還有八根柱子支撐著。但是，這八根柱子撐在什麼地方呢？天蓋的傘柄插在哪裡？扯著大帳篷的繩子又拴在哪裡？這些也都是天圓地方說無法回答的。 到了戰國末期，新的蓋天說誕生了。新蓋天說認為，天像覆蓋著的斗笠，地像覆蓋著的盤子，天和地並不相交，天地之間相距8萬里。盤子的最高點便是北極。太陽圍繞北極旋轉，太陽落下並不是落到地下面，而是到了我們看不見的地方，就像一個人舉著火把跑遠了，我們就看不到了一樣。新蓋天說不僅在認識上比天圓地方說前進了一大步，而且對古代教學和天文學的發展產生了重要的影響。 在新蓋天說中，有一套很有趣的天高地遠的數字和一張說明太陽執行規律的示意圖——七衡六間圖。古代許多圭表都是高8尺，這和新蓋天說中的天地相距8萬里有直接關係。 蓋天說是一種原始的宇宙認識論，它對許多宇宙現象不能作出正確的解釋，同時本身又存在許多漏洞。到了唐代，天文學家一行等人透過精確的測量，徹底否定了蓋天說中“日影千里差一寸”的說法後，蓋天說從此便破產了。 渾天說 日月星辰東昇西落，它們從哪裡來，又到哪裡去了呢？日月在東昇以前和西落以後究竟停留在什麼地方？這些問題一直使古人困惑不解。直到東漢時，著名的天文學家張衡提出了完整的“渾天說”思想，才使人們對這個問題的認識前進了一大步。 渾天說認為，天和地的關係就像雞蛋中蛋白和蛋黃的關係一樣，地被天包在當中。渾天說中天的形狀，不像蓋天說所說的那樣是半球形的，而是一個南北短、東西長的橢圓球。大地也是一個球，這個球浮在水上，迴旋漂盪；後來又有人認為地球是浮於氣上的。不管怎麼說，渾天說包含著樸素的“地動說”的萌芽。 用渾天說來說明日月星辰的執行出沒是相當簡潔而自然的。渾天說認為，日月星辰都附著在天球上，白天，太陽昇到我們面對的這邊來，星星落到地球的背面去；到了夜晚，太陽落到地球背面去，星星升上來。如此週而復始，便有了星辰日月的出沒。 渾天說把地球當作宇宙的中心，這一點與盛行於歐洲古代的“地心說”不謀而合。不過，渾天說雖然認為日月星辰都附在一個堅固的天球上，但並不認為天球之外就一無所有了，而是說那裡是未知的世界。這是渾天說比地心說高明的地方。 渾天說提出後，並未能立即取代蓋天說，而是兩家各執一端，爭論不休。但是，在宇宙結構的認識上，渾天說顯然要比蓋天說進步得多，能更好地解放許多天象。 另一方面，渾天說手中有兩大法寶：工是當時最先進的觀天儀——渾儀，藉助於它，渾天家可以用精確的觀測事實來論證渾天說。在中國古代，依據這些觀測事實而制定的歷法具有相當的精度，這是蓋天說所無法比擬的。另一大法寶就是渾象，利用它可以形象地演示天體的執行，使人們不得不折服於渾天說的卓越思想，因此，渾天說逐漸取得了優勢地位。到了唐代，天文學家一行等人透過大地測量徹底否定了蓋天說，使渾天說在中國古代天文領域稱雄了上千年。 宣夜說 宣夜說是中國歷史上最有卓見的宇宙無限論思想。它最早出現於戰國時期，到漢代則已明確提出。“宣夜”是說天文學家們觀測星辰常常喧鬧到半夜還不睡覺。據此推想，宣夜說是天文學家們在對星辰日月的辛勤觀察中得出的。 不論是中國古代的蓋天說、渾天說，還是西方古代的地心說，乃至哥白尼的日心說，無不把天看作一個堅硬的球競，星星都固定在這個球殼上。宣夜說否定這種看法，認為宇宙是無限的，宇宙中充滿著氣體，所有天體都在氣體中漂浮運動。星辰日月的運動規律是由它們各自的特性所決定的，決沒有堅硬的天球或是什麼本輪、均輪來束縛它們。宣夜說打破了固體天球的觀念，這在古代眾多的宇宙學說中是非常難得的。這種宇宙無限的思想出現於兩千多年前，是非常可貴的。 另一方面，宣夜說創造了天體漂浮於氣體中的理論，並且在它的進一步發展中認為連天體自身、包括遙遠的恆星和銀河都是由氣體組成。這種十分令人驚異的思想，竟和現代天文學的許多結論一致。 宣夜說不僅認為宇宙在空間上是無邊無際的，而且還進一步提出宇宙在時間上也是無始無終的、無限的思想。它在人類認只史上寫下了光輝的一頁。可惜，宣夜說的卓越思想，在中國古代沒有受到重視，幾至失傳。 地心說 地心說是長期盛行於古代歐洲的宇宙學說。它最初由古希臘學者歐多克斯提出，後經亞里多德、托勒密進一步發展而逐漸建立和完善起來。 托勒密認為，地球處於宇宙中心靜止不動。從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星，在各自的圓軌道上繞地球運轉。其中，行星的運動要比太陽、月球複雜些：行星在本輪上運動，而本輪又沿均輪繞地執行。在太陽、月球行星之外，是鑲嵌著所有恆星的天球——恆星天。再外面，是推動天體運動的原動天。 地心說是世界上第一個行星體系模型。儘管它把地球當作宇宙中心是錯誤的，然而它的歷史功績不應抹殺。地心說承認地球是“球形”的，並把行星從恆星中區別出來，著眼於探索和揭示行星的運動規律，這標誌著人類對宇宙認識的一大進步。地心說最重要的成就是運用數學計算行星的執行，托勒密還第一次提出“執行軌道”的概念，設計出了一個本輪均輪模型。按照這個模型，人們能夠對行星的運動進行定量計算，推測行星所在的位置，這是一個了不起的創造。在一定時期裡，依據這個模型可以在一定程度上正確地預測天象，因而在生產實踐中也起過一定的作用。 地心說中的本輪均輪模型，畢竟是托勒密根據有限的觀察資料拼湊出來的，他是透過人為地規定本輪、均輪的大小及行星執行速度，才使這個模型和實測結果取得一致。但是，到了中世紀後期，隨著觀察儀器的不斷改進，行星位置和運動的測量越來越精確，觀測到的行星實際位置同這個模型的計算結果的偏差，就逐漸顯露出來了。 但是，信奉地心說的人們並沒有認識到這是由於地心說本身的錯誤造成的，卻用增加本輪的辦法來補救地心說。＃初這種辦法還能勉強應付，後來小本輪增加到80多個，但仍不能滿意地計算出行星的準確位置。這不能不使人懷疑地心說的正確性了。到了16世紀，哥白尼在持日心地動觀的古希臘先輩和同時代學者的基礎上，終於創立了“日心說”。從此，地心說便逐漸被淘汰了。 日心說 1543年，波蘭天文學家哥白尼在臨終時發表了一部具有歷史意義的著作——《天體執行論》，完整地提出了“日心說”理論。這個理論體系認為，太陽是行星系統的中心，一切行星都繞太陽旋轉。地球也是一顆行星，它上面像陀螺一樣自轉，一面又和其他行星一樣圍繞太陽轉動。 日心說把宇宙的中心從地球挪向太陽，這看上去似乎很簡單，實際上卻是一項非凡的創舉。哥白尼依據大量精確的觀測材料，運用當時正在發展中的三角學的成就，分析了行星、太陽、地球之間的關係，計算了行星軌道的相對大小和傾角等，“安排”出一個比較和諧而有秩序的太陽系。這比起已經加到80餘個圈的地心說，不僅在結構上優美和諧得多，而且計算簡單。更重要的是，哥白尼的計算與實際觀測資料能更好地吻合。因此，日心說最終代替了地心說。 在中世紀的歐洲，托勒密的地心說一直佔有統治地位。因為地心說符合神權統治理論的需要，它與基督教會所渲染的“上帝創造了人，並把人置於宇宙中心”的說法不謀而合。如果有誰懷疑地心說，那就是褻瀆神靈，大逆不道，要受到嚴厲制裁。日心說把地球從宇宙中心驅逐出去，顯然違背了基督教義，為教會勢力所不容。為了捍衛這一學說，不少仁人志士與黑暗的神權統治勢力進行了前仆後繼的鬥爭，付出了血的代價。義大利思想家布魯諾，為了維護日心說，最終被教會用火活活燒死；義大利科學家伽利略，也因為支援日心說麗被宗教法庭判處終身監禁；開普勒、牛頓等自然科學家，都為這場鬥爭作出過重要貢獻。 大爆炸說 1929年，天文學家哈勃公佈了一個震驚科學界的發現。這個發現在很大程度上導致這樣的結論：所有的河外星系都在離我們遠去。即宇宙在高速地膨脹著。這一發現促使一些天文學家想到：既然宇宙在膨脹，那麼就可能有一個膨脹的起點。天文學家勒梅特認為，現在的宇宙是由一個“原始原子”爆炸而成的。這是大爆炸說的前身。美國天文學家伽莫夫接受並發展了勒梅特的思想，於1948年正式提出了宇宙起源的大爆炸學說。 伽莫夫認為，宇宙最初是上個溫度極高、密度極大的由最基本粒子組成的“原始火球”。根據現代物理學，這個火球必定迅速膨脹，它的演化過程好像一次巨大的爆發。由於迅速膨脹，宇宙密度和溫度不斷降低，在這個過程中形成了一些化學元素（原子核），然後形成由原子、分子構成的氣體物質.氣體物質又逐漸凝聚起星雲，最後從星雲中逐漸產生各種天體，成為現在的宇宙。 這種學說一般人聽起來非常離奇，不可思議。在科學界，也由於這個學說缺乏有力的觀測證據，因而在它剛剛問世時，並未予以普遍的響應。 到了1965年，宇宙背景輻射的發現使大爆炸說重見天日。原來，大爆炸說曾預言宇宙中還應該到處存在著“原始火球”的“餘熱”，這種餘熱應表現為一種四面八方都有的背景輻射。特別令人驚奇的是，伽莫夫預言的“餘熱”溫度竟恰好與宇宙背景輻射的溫度相當。另一方面，由於有關天文學資料已被改進，因此根據這個資料推算出來的宇宙膨脹年齡，已從原來的50億年增到100－200億年，這個年齡與天體演化研究中所發現的最老的天體年齡是吻合的。由於大爆炸說比其他宇宙學說能夠更多、更好地解釋宇宙觀測事實，因此愈來愈顯示出它的生命力。 現在，大多數天文學家都接受了大爆炸說的基本思想，不少過去不能解釋的問題正在逐步解決，它是最有影響、最有希望的一種宇宙學說。 星雲說 太陽系究竟是怎樣產生的，這個問題直到現在仍然沒有令人完全滿意的答案.長期以來，人們為了解決這個問題，曾經提出過許多學說，其中“星雲說”是提出最早，也是在當代天文學上最受重視的一種學說。 最初的星雲說是在一18世紀下半葉由德國哲學家康德和法圍天文學家拉普拉斯提出來的。由於他們的學說在內容上大同小異，因而人們一般稱之為康德一拉普拉斯星雲說。他們認為：太陽系是由一塊星雲收縮形成的，先形成的是太陽，然後剩餘的星雲物質進一步收縮演化形成行星。 星雲說出現以前，人們把天體的運動變化看作是上帝發動起來的，稱之為“第一次推動”。康德一拉普拉斯的星雲說，用自然界本身演化的規律性來說明行星運動的一些性質，無疑對這種荒謬的觀點是一個有力的打擊，也為天文學的發展建立了不朽的功勳。 不過，康德一拉普拉斯星雲說只是初步地說明了太陽系的起源問題，還有許多觀測事實卻難以用它來解釋。所以，星雲說在很長時間裡陷入了窘境。直到本世紀，隨著現代天文學和物理學的進展，特別是近幾十年裡，恆星演化理論的日趨成熟，星雲說又換髮出了新的活力。 現代觀測事實證明，恆星是由星雲形成的。太陽系的形成在宇宙中並不是一個獨特的偶然的現象，而是普遍的必然的結果。另外，關於太陽系的許多新發現也有力地支援了星雲說。 在這樣的背景下，現代星雲說逐漸完善起來了。當然，星雲具體是怎樣演化的，這一點還有不少分歧的意見。有一種觀點認為：形成太陽系的是銀河系裡的下團密度較大的星雲，這塊星雲繞銀河系的中心旋轉著，當它透過旋臂時受到壓縮，密度增大，達到一定密度時，星雲就在自身引力的作用下，逐漸收縮。收縮過程中，一方面使星雲中央部分內部增溫，最後形成原始太陽，當原始太陽中心溫度達到700萬攝氏度時，氫聚變為氦的熱核反應點火，於是，現代太陽便真正誕生了。另一方面，由於星雲體積縮小，因而自轉加快，離心力增大，逐漸在赤道面附近形成一個星雲盤。星雲盤上的物質在疑柔和吞併過程中，最後演化為行星和其他小天體。總之，現在人們己能用星雲說比較詳細地描述太陽系的起源過程，但還有很多具體問題未能很好解決，還有待完善和充實。 宇宙的最初三分鐘 摘自 中華網 科技博覽 王豔紅 道生一，一生二，二生三，三生萬物。道者，無也。 —老子《道德經》 宇宙誕生之前，沒有時間，沒有空間，也沒有物質和能量。大約150億年前，在這四大皆空的“無”中，一個體積無限小的點爆炸了。時空從這一刻開始，物質和能量也由此產生，這就是宇宙創生的大爆炸。 剛剛誕生的宇宙是熾熱、緻密的，隨著宇宙的迅速膨脹，其溫度迅速下降。最初的1秒鐘過後，宇宙的溫度降到約100億度，這時的宇宙是由質子、中子和電子形成的一鍋基本粒子湯。隨著這鍋湯繼續變冷，核反應開始發生，生成各種元素。這些物質的微粒相互吸引、融合，形成越來越大的團塊，並逐漸演化成星系、恆星和行星，在個別天體上還出現了生命現象。然後，能夠認識宇宙的人類終於誕生了。 這幅大爆炸圖景，是目前關於宇宙起源最可能的一種解釋，被稱為“大爆炸模型”。大爆炸理論誕生於20年代，在40年代由伽莫夫等人進行補充和發展，但一直寂寂無聞。直到50年代，人們才開始廣泛注意這個理論，不過也只是覺得它很好玩，並不信服。人們更願意認為，宇宙是穩定的、永恆的。 但是，越來越多的證據表明，大爆炸模型在科學上有強大的說服力。我們不得不相信，宇宙有一個開始，也將有一個終結。它產生於“無”，也終將回歸於“無”。 宇宙：可有始，可有終？ 在人類歷史的大部分時期，有關創世的問題，一向是留給神去解決的。宇宙起源於何處？終點又在哪裡？生命如何產生？人類怎樣出現？對這些疑問，許多宗教都能給出一份體系完備的答案。至於上帝從哪裡來，這種問題是不該問的。 直到最近幾個世紀，人們才開始學著把神撇開，以超越宗教的角度，去思考世界的本源。這樣一來，就有一個重大的原則性問題需要解決：宇宙是永恆存在的，還是有起始的？ 這兩種說法長久以來一直困擾著科學家、哲學家和神學家，對於普通人來說，更是難以理解。假設宇宙在時間上沒有起源，即過去一直存在，那麼宇宙的年齡就是無窮大了。無窮大這個概念，一聽就讓人頭昏腦脹：既然是已經過去了無窮久的時間，我們的“現在”又是什麼呢？而如果說宇宙是有起始的，那麼它就是從“無”中突然產生的了，這最初的一剎那，又是怎樣呢？ 憑著人類在短暫的生命中獲得的常識，實在是很難想明白這些東西。不過，我們可以從科學上尋求一些佐證。大爆炸模型的一個基本假設是宇宙的年齡有限，這個說法令人信服的直接理由，來自物理學中一條最基本的定律——熱力學第二定律。這條科學史上最令人傷心絕望的定律，冥冥中早已規定了宇宙的命運。 簡而言之，第二定律認為熱量從熱的地方流向冷的地方。對任何物理系統，這都是眾所周知並且顯而易見的特性，毫無神秘之處：開水變涼，冰淇淋化成糖水。要想把這些過程倒過來，就非得額外消耗能量不可。就最廣泛的意義而言，第二定律認為宇宙的“嫡”（無序程度）與日俱增。例如，機械手錶的發條總是越來越松；你可以把它上緊，但這就要消耗一點能量；這些能量來自於你吃掉的一塊麵包；麥子在生長的過程中需要吸收Sunny的能量；太陽為了提供這些能量，需要消耗它的氫來進行核反應。總之宇宙中每個區域性的嫡減少，都須以其它地方的嫡增加為代價。 在一個封閉的系統裡，嫡總是增大的，一直大到不能再大的程度。這時，系統內部達到一種完全均勻的熱動平衡狀態，不會再發生任何變化，除非外界對系統提供新的能量。對宇宙來說，是不存在“外界”的，因此宇宙一旦到達熱動平衡狀態，就完全死亡，萬劫不復。這種情景稱為“熱寂”。 宇宙正在緩慢地、但堅定不移地走向這無法抗拒的命運，幾代智者為此懷疑人類的存在是否有意義。暫且撇開這種沮喪的情緒，作一個簡單的推理，我們就可以發現，宇宙不可能有無限的過去。很簡單，如果宇宙無限老，那它早就已經死了。以有限速率演變的東西，是不可能永遠維持下去的。換句話說，宇宙必然是在某個有限的時間之前誕生的。 大爆炸：有推論有根據 第二定律明示了宇宙有起始，但這個重要推論竟然被19世紀的科學家忽略了，它只是在後來成為大爆炸模型的佐證。該模型的提出，是基於20世紀初的天文觀測。 20年代，天文學家埃德溫·哈勃注意到，不同距離的星系發出的光，顏色上稍稍有些差別。遠星系的光要比近星系紅一些，即波長要長一些，這種現象被稱為“哈勃紅移”。它說明，各星系正以很高的速度彼此飛離。一列火車快速駛遠時，它的汽笛聲聽來會沉悶很多，因為聲波相對於我們的頻率變低、波長變長了，這就是多普勒效應。把聲波換成光，產生的效果就是紅移。哈勃對眾多星系的光譜進行研究後確認，紅移是一種普遍現象，這表明宇宙正在膨脹。 這一發現，奠定了現代宇宙學的基礎。 如果宇宙正在膨脹，那它過去必定比較小。如果能把宇宙史這部影片倒過來放，我們勢必會發現，在過去的某個時刻，所有的星辰都是聚合在一起的。這個時間大概是100多億年前，要準確推斷它比較困難。 另外，宇宙膨脹的速度會隨時間發生變化，這與引力有關。萬有引力作用於字宙中一切物質與能量之間，起到剎車的作用，阻止星系往外跑，從而使膨脹速度越來越慢。在誕生初期，宇宙從高密度狀態迅速膨脹，隨著時間的推移，體積越來越大，膨脹速度越來越小。將這個過程向回追溯到宇宙創生的那一刻，可以發現當時宇宙體積為零，而膨脹速度為無限大。這就是大爆炸。 大爆炸是空間、時間、物質與能量的起源。這些概念都不能外推到大爆炸之前。大爆炸之前發生了什麼、是什麼引起了大爆炸，這些問題在邏輯上就是沒有意義的。那以前所有的，只是“無”。 以上所述僅是旁證，似不足以令大多數人信服。如果150億年前發生了一場大爆炸，如此驚天動地的力量是否在今天的宇宙結構上留下了某種印跡？於是，有一陣子，科研人員熱衷於尋找宇宙創生的遺蹟，勁頭賽過當年的宗教考古學家尋找伊甸園。亞當和夏娃的文物是一樣也沒發現，原初宇宙最重要的遺蹟倒真給找出來了，這就是微波背景輻射。 按照大爆炸理論，最初的幾分鐘裡，宇宙是一個熾熱的火球，到處充滿溫度高達幾十億度的光輻射。由於此時的宇宙處於熱動平衡中，這種輻射具有獨特的光譜特徵，稱為“黑體譜”。1965年，貝爾電話公司的兩位物理學家彭齊亞斯和威爾遜偶然發現，宇宙確實浸潤在一種熱輻射之中。這種輻射以相同的強度從空間各個方向射向地球，其溫度約為3K，譜線具有完美的黑體譜特徵。微波背景輻射的發現，是對大爆炸模型最有力的支援。 知道了今天宇宙背景輻射的溫度，就很容易推算出，宇宙誕生後約1秒鐘各處的溫度約為100億度。在如此高溫下，不僅我們熟悉的物質無法存在，連原子核也會被撕得粉碎。宇宙只能是一鍋由質子、中子和電子等構成的基本粒子湯。 隨著這鍋湯變冷，核反應發生了。中子和質子很容易聚合在一起，產生由兩個質子、兩個中子組成的氦核。計算表明，氦核形成的過程持續了大約3分鐘，形成的氦約佔宇宙物質總質量的四分之一。這個過程用完了所有的中子，餘下的質子就成了氫原子核。 因此，大爆炸模型預言宇宙應當由大約25％的氦和75％的氫組成，這與天文測量結果極為符合。最初三分鐘裡形成的氫與氦，構成了宇宙中99％以上的物質。形成行星和生命的豐富多彩的重元素，只佔宇宙總質量的不到l％，它們大部分是在恆星內部形成的。 根據推斷，宇宙的形成距今約100～200億年。 生命：既永恆又無恆 天文觀測表明，各種天體的年齡均小於200億年，這與大爆炸理論契合得非常好。我們的地球大概是50億年前形成的，人類出現的時間更短得不值一提。宇宙現在還算得上年輕，擔憂末日的來臨，對單個人來說是十分無聊的事。然而，為全人類的命運想一想這個問題，還是有必要的。 按照大爆炸模型，宇宙在誕生後不斷膨脹，與此同時，物質間的萬有引力對膨脹過程進行牽制。如果宇宙的總質量大於某一特定數值，那麼總有一天宇宙將在自身引力的作用下收縮，造成與大爆炸相反的“大坍塌”。如果宇宙總質量小於這一數值，則引力不足以阻止膨脹，宇宙就將永遠膨脹下去。 在非常遙遠的將來，比如1億億億年以後，所有的恆星都燃燒完畢，茫茫黑暗中，潛伏著一些黑洞、中子星等天體。宇宙的尺度已經膨脹到如今的1億億倍，而且還在擴張下去。在這個系統裡，引力雖不足以使膨脹停止，但會不露聲色地消耗著系統的能量，使宇宙緩慢地走向衰亡。黑洞在霍金效應的作用下釋放出微弱的輻射，最終全都以熱和光的形式蒸發掉。足夠長的時間之後，連質子這樣穩定的基本粒子也衰變、消亡了，宇宙最終變成一鍋稀得難以置信的湯，其中有光子、中微子，越來越少的電子和正電子。所有這些粒子都在緩慢地運動，彼此越來越遠，不會再有任何基本物理過程出現。 這是寒冷、黑暗、荒涼而又空虛的宇宙，它已經走完了自己的歷程，面對的是永恆的生命，抑或永恆的死亡。這種情景，差不多就是“熱寂”了。 如果引力足夠強大，宇宙終有一天開始收縮，又將如何呢？在大尺度上，收縮過程與大爆炸後的膨脹是對稱的，像一場倒放的電影。收縮的過程起初很緩慢，隨後越來越快。在轉折點過後，宇宙的體積開始縮小，背景輻射溫度上升。漆黑寒冷的宇宙變成一個越來越熱的熔爐，生命無處可逃，全都被煮熟烤焦。最後，行星、恆星也毀滅了，分佈在如今浩瀚空間中的物質被擠進一個很小的體積內，最後三分鐘來臨了。 溫度變得如此之高，連原子核也被撕毀，宇宙又成了一鍋基本粒子湯。然而這種狀態也只能生存幾秒鐘的時間。隨後，質子和中子也無法區分，擠成一堆由夸克構成的等離子體。在最後的時刻，引力成為佔絕對優勢的作用力，它毫不留情地把物質和空間碾得粉碎。在這場與大爆炸的“暴脹”相對的“暴縮”中，所有的物質都因擠壓不復存在，一切有形的東西，包括空間和時間本身，都被消滅。 這就是末日。它是一切事物的末日。大爆炸中誕生於無的宇宙，此刻也歸於無。無數億年的輝煌燦爛，連一絲回憶也不會留下。 宇宙的起源 宇宙是廣漠空間和其中存在的各種天體以及瀰漫物質的總稱。 宇宙是物質世界，它處於不斷的運動和發展中。 千百年來，科學家們一直在探尋宇宙是什麼時候、如何形成的。直到今天，科學家們才確信，宇宙是由大約150億年前發生的一次大爆炸形成的。 在爆炸發生之前，宇宙內的所存物質和能量都聚集到了一起，並濃縮成很小的體積，溫度極高，密度極大，之後發生了大爆炸。 大爆炸使物質四散出擊，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應下降，後來相繼出現在宇宙中的所有星系、恆星、行星乃至生命，都是在這種不斷膨脹冷卻的過程中逐漸形成的。 然而，大爆炸而產生宇宙的理論尚不能確切地解釋，“在所存物質和能量聚集在一點上”之前到底存在著什麼東西？ “大爆炸理論”是伽莫夫於1946年建立的。 連續創生論 〔 作者：佚名 轉貼自：www.scitom.com.cn 點選數：196 文章錄入：pdyuan 〕 因為大爆炸理論並沒有被證明是真理，所以並不是每個人都會同意大爆炸理論。在近代宇宙學史上曾經和大爆炸理論抗衡的宇宙形成理論還有連續創生論。 1948年，兩位奧地利天文學家邦迪和戈爾德提出一種理論，承認膨脹宇宙但否定大爆炸。後來英國天文學家霍伊爾發展並普及了這個理論，在星系散開的過程中，星系之間又形成新的星系；形成新星系的物質是無中生有的，而且運動的速度非常緩慢，用現在的技術無法測出。結論是，宇宙自始至今基本上保持著同一狀態。在過去無數個紀元中，它看上去就是現在這個樣；在未來的無數個紀元中，它看上去還是現在這個樣子，因此既沒有開始也沒有結束。 這種理論被稱為連續創生論，由此形成一個穩恆態宇宙。在十多年的時間裡，大爆炸和連續創生論的爭論非常激烈，但沒有實際的證據來決定哪一個對。 1949年，伽莫夫指出，假若大爆炸曾經發生，伴隨而生的輻射在宇宙膨脹過程中應該損失能量，而現在應該以射電輻射的形式存在，作為一個均質背景從天空的四面八方射來。這種輻射在絕對溫度5K（-268℃）時應該是天體的特徵。美國物理學家迪克進一步發展了這一觀點。 1964年5月， 德國出生的美國物理學家彭齊亞斯和美國射電天文學家R·W·威爾遜接受迪克的建議，探測到與伽莫夫預見的特徵非常相似的射電波背景，它顯示出宇宙的平均溫度為絕對溫度3度。 大多數天文學家認為，射電波背景的發現為大爆炸理論提供了結論性的證據。現在一般天文學家都接受大爆炸理論，而放棄了連續創生論的觀點。所以，連續創生論已是明日黃花了。 被物理學顛倒了的現實 至為寫於2003年1月12日 現代物理學對物理現實作了一個顛
宇宙起源學說 蓋天說 “蓋天說”是中國古代最早的宇宙結構學說。這一學說認為，天是圓形的，像一把張開的大傘覆蓋在地上；地是方形的，像一個棋盤，日月星辰則像爬蟲一樣過往天空，因此這一學說又被稱為“天圓地方說”。 “天圓地方說”雖然符合當時人們粗淺的觀察常識，但實際上卻很難自圓其說。比如方形的地和圓形的天怎樣連線起來，就是一個問題。於是，天圓地方說又修改為：天並不與地相接，而是像一把傘高懸在大地上空，中間有繩子縛住它的樞紐，四周還有八根柱子支撐著。但是，這八根柱子撐在什麼地方呢？天蓋的傘柄插在哪裡？扯著大帳篷的繩子又拴在哪裡？這些也都是天圓地方說無法回答的。 到了戰國末期，新的蓋天說誕生了。新蓋天說認為，天像覆蓋著的斗笠，地像覆蓋著的盤子，天和地並不相交，天地之間相距8萬里。盤子的最高點便是北極。太陽圍繞北極旋轉，太陽落下並不是落到地下面，而是到了我們看不見的地方，就像一個人舉著火把跑遠了，我們就看不到了一樣。新蓋天說不僅在認識上比天圓地方說前進了一大步，而且對古代教學和天文學的發展產生了重要的影響。 在新蓋天說中，有一套很有趣的天高地遠的數字和一張說明太陽執行規律的示意圖——七衡六間圖。古代許多圭表都是高8尺，這和新蓋天說中的天地相距8萬里有直接關係。 蓋天說是一種原始的宇宙認識論，它對許多宇宙現象不能作出正確的解釋，同時本身又存在許多漏洞。到了唐代，天文學家一行等人透過精確的測量，徹底否定了蓋天說中“日影千里差一寸”的說法後，蓋天說從此便破產了。 渾天說 日月星辰東昇西落，它們從哪裡來，又到哪裡去了呢？日月在東昇以前和西落以後究竟停留在什麼地方？這些問題一直使古人困惑不解。直到東漢時，著名的天文學家張衡提出了完整的“渾天說”思想，才使人們對這個問題的認識前進了一大步。 渾天說認為，天和地的關係就像雞蛋中蛋白和蛋黃的關係一樣，地被天包在當中。渾天說中天的形狀，不像蓋天說所說的那樣是半球形的，而是一個南北短、東西長的橢圓球。大地也是一個球，這個球浮在水上，迴旋漂盪；後來又有人認為地球是浮於氣上的。不管怎麼說，渾天說包含著樸素的“地動說”的萌芽。 用渾天說來說明日月星辰的執行出沒是相當簡潔而自然的。渾天說認為，日月星辰都附著在天球上，白天，太陽昇到我們面對的這邊來，星星落到地球的背面去；到了夜晚，太陽落到地球背面去，星星升上來。如此週而復始，便有了星辰日月的出沒。 渾天說把地球當作宇宙的中心，這一點與盛行於歐洲古代的“地心說”不謀而合。不過，渾天說雖然認為日月星辰都附在一個堅固的天球上，但並不認為天球之外就一無所有了，而是說那裡是未知的世界。這是渾天說比地心說高明的地方。 渾天說提出後，並未能立即取代蓋天說，而是兩家各執一端，爭論不休。但是，在宇宙結構的認識上，渾天說顯然要比蓋天說進步得多，能更好地解放許多天象。 另一方面，渾天說手中有兩大法寶：工是當時最先進的觀天儀——渾儀，藉助於它，渾天家可以用精確的觀測事實來論證渾天說。在中國古代，依據這些觀測事實而制定的歷法具有相當的精度，這是蓋天說所無法比擬的。另一大法寶就是渾象，利用它可以形象地演示天體的執行，使人們不得不折服於渾天說的卓越思想，因此，渾天說逐漸取得了優勢地位。到了唐代，天文學家一行等人透過大地測量徹底否定了蓋天說，使渾天說在中國古代天文領域稱雄了上千年。 宣夜說 宣夜說是中國歷史上最有卓見的宇宙無限論思想。它最早出現於戰國時期，到漢代則已明確提出。“宣夜”是說天文學家們觀測星辰常常喧鬧到半夜還不睡覺。據此推想，宣夜說是天文學家們在對星辰日月的辛勤觀察中得出的。 不論是中國古代的蓋天說、渾天說，還是西方古代的地心說，乃至哥白尼的日心說，無不把天看作一個堅硬的球競，星星都固定在這個球殼上。宣夜說否定這種看法，認為宇宙是無限的，宇宙中充滿著氣體，所有天體都在氣體中漂浮運動。星辰日月的運動規律是由它們各自的特性所決定的，決沒有堅硬的天球或是什麼本輪、均輪來束縛它們。宣夜說打破了固體天球的觀念，這在古代眾多的宇宙學說中是非常難得的。這種宇宙無限的思想出現於兩千多年前，是非常可貴的。 另一方面，宣夜說創造了天體漂浮於氣體中的理論，並且在它的進一步發展中認為連天體自身、包括遙遠的恆星和銀河都是由氣體組成。這種十分令人驚異的思想，竟和現代天文學的許多結論一致。 宣夜說不僅認為宇宙在空間上是無邊無際的，而且還進一步提出宇宙在時間上也是無始無終的、無限的思想。它在人類認只史上寫下了光輝的一頁。可惜，宣夜說的卓越思想，在中國古代沒有受到重視，幾至失傳。 地心說 地心說是長期盛行於古代歐洲的宇宙學說。它最初由古希臘學者歐多克斯提出，後經亞里多德、托勒密進一步發展而逐漸建立和完善起來。 托勒密認為，地球處於宇宙中心靜止不動。從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星，在各自的圓軌道上繞地球運轉。其中，行星的運動要比太陽、月球複雜些：行星在本輪上運動，而本輪又沿均輪繞地執行。在太陽、月球行星之外，是鑲嵌著所有恆星的天球——恆星天。再外面，是推動天體運動的原動天。 地心說是世界上第一個行星體系模型。儘管它把地球當作宇宙中心是錯誤的，然而它的歷史功績不應抹殺。地心說承認地球是“球形”的，並把行星從恆星中區別出來，著眼於探索和揭示行星的運動規律，這標誌著人類對宇宙認識的一大進步。地心說最重要的成就是運用數學計算行星的執行，托勒密還第一次提出“執行軌道”的概念，設計出了一個本輪均輪模型。按照這個模型，人們能夠對行星的運動進行定量計算，推測行星所在的位置，這是一個了不起的創造。在一定時期裡，依據這個模型可以在一定程度上正確地預測天象，因而在生產實踐中也起過一定的作用。 地心說中的本輪均輪模型，畢竟是托勒密根據有限的觀察資料拼湊出來的，他是透過人為地規定本輪、均輪的大小及行星執行速度，才使這個模型和實測結果取得一致。但是，到了中世紀後期，隨著觀察儀器的不斷改進，行星位置和運動的測量越來越精確，觀測到的行星實際位置同這個模型的計算結果的偏差，就逐漸顯露出來了。 但是，信奉地心說的人們並沒有認識到這是由於地心說本身的錯誤造成的，卻用增加本輪的辦法來補救地心說。＃初這種辦法還能勉強應付，後來小本輪增加到80多個，但仍不能滿意地計算出行星的準確位置。這不能不使人懷疑地心說的正確性了。到了16世紀，哥白尼在持日心地動觀的古希臘先輩和同時代學者的基礎上，終於創立了“日心說”。從此，地心說便逐漸被淘汰了。 日心說 1543年，波蘭天文學家哥白尼在臨終時發表了一部具有歷史意義的著作——《天體執行論》，完整地提出了“日心說”理論。這個理論體系認為，太陽是行星系統的中心，一切行星都繞太陽旋轉。地球也是一顆行星，它上面像陀螺一樣自轉，一面又和其他行星一樣圍繞太陽轉動。 日心說把宇宙的中心從地球挪向太陽，這看上去似乎很簡單，實際上卻是一項非凡的創舉。哥白尼依據大量精確的觀測材料，運用當時正在發展中的三角學的成就，分析了行星、太陽、地球之間的關係，計算了行星軌道的相對大小和傾角等，“安排”出一個比較和諧而有秩序的太陽系。這比起已經加到80餘個圈的地心說，不僅在結構上優美和諧得多，而且計算簡單。更重要的是，哥白尼的計算與實際觀測資料能更好地吻合。因此，日心說最終代替了地心說。 在中世紀的歐洲，托勒密的地心說一直佔有統治地位。因為地心說符合神權統治理論的需要，它與基督教會所渲染的“上帝創造了人，並把人置於宇宙中心”的說法不謀而合。如果有誰懷疑地心說，那就是褻瀆神靈，大逆不道，要受到嚴厲制裁。日心說把地球從宇宙中心驅逐出去，顯然違背了基督教義，為教會勢力所不容。為了捍衛這一學說，不少仁人志士與黑暗的神權統治勢力進行了前仆後繼的鬥爭，付出了血的代價。義大利思想家布魯諾，為了維護日心說，最終被教會用火活活燒死；義大利科學家伽利略，也因為支援日心說麗被宗教法庭判處終身監禁；開普勒、牛頓等自然科學家，都為這場鬥爭作出過重要貢獻。 大爆炸說 1929年，天文學家哈勃公佈了一個震驚科學界的發現。這個發現在很大程度上導致這樣的結論：所有的河外星系都在離我們遠去。即宇宙在高速地膨脹著。這一發現促使一些天文學家想到：既然宇宙在膨脹，那麼就可能有一個膨脹的起點。天文學家勒梅特認為，現在的宇宙是由一個“原始原子”爆炸而成的。這是大爆炸說的前身。美國天文學家伽莫夫接受並發展了勒梅特的思想，於1948年正式提出了宇宙起源的大爆炸學說。 伽莫夫認為，宇宙最初是上個溫度極高、密度極大的由最基本粒子組成的“原始火球”。根據現代物理學，這個火球必定迅速膨脹，它的演化過程好像一次巨大的爆發。由於迅速膨脹，宇宙密度和溫度不斷降低，在這個過程中形成了一些化學元素（原子核），然後形成由原子、分子構成的氣體物質.氣體物質又逐漸凝聚起星雲，最後從星雲中逐漸產生各種天體，成為現在的宇宙。 這種學說一般人聽起來非常離奇，不可思議。在科學界，也由於這個學說缺乏有力的觀測證據，因而在它剛剛問世時，並未予以普遍的響應。 到了1965年，宇宙背景輻射的發現使大爆炸說重見天日。原來，大爆炸說曾預言宇宙中還應該到處存在著“原始火球”的“餘熱”，這種餘熱應表現為一種四面八方都有的背景輻射。特別令人驚奇的是，伽莫夫預言的“餘熱”溫度竟恰好與宇宙背景輻射的溫度相當。另一方面，由於有關天文學資料已被改進，因此根據這個資料推算出來的宇宙膨脹年齡，已從原來的50億年增到100－200億年，這個年齡與天體演化研究中所發現的最老的天體年齡是吻合的。由於大爆炸說比其他宇宙學說能夠更多、更好地解釋宇宙觀測事實，因此愈來愈顯示出它的生命力。 現在，大多數天文學家都接受了大爆炸說的基本思想，不少過去不能解釋的問題正在逐步解決，它是最有影響、最有希望的一種宇宙學說。 星雲說 太陽系究竟是怎樣產生的，這個問題直到現在仍然沒有令人完全滿意的答案.長期以來，人們為了解決這個問題，曾經提出過許多學說，其中“星雲說”是提出最早，也是在當代天文學上最受重視的一種學說。 最初的星雲說是在一18世紀下半葉由德國哲學家康德和法圍天文學家拉普拉斯提出來的。由於他們的學說在內容上大同小異，因而人們一般稱之為康德一拉普拉斯星雲說。他們認為：太陽系是由一塊星雲收縮形成的，先形成的是太陽，然後剩餘的星雲物質進一步收縮演化形成行星。 星雲說出現以前，人們把天體的運動變化看作是上帝發動起來的，稱之為“第一次推動”。康德一拉普拉斯的星雲說，用自然界本身演化的規律性來說明行星運動的一些性質，無疑對這種荒謬的觀點是一個有力的打擊，也為天文學的發展建立了不朽的功勳。 不過，康德一拉普拉斯星雲說只是初步地說明了太陽系的起源問題，還有許多觀測事實卻難以用它來解釋。所以，星雲說在很長時間裡陷入了窘境。直到本世紀，隨著現代天文學和物理學的進展，特別是近幾十年裡，恆星演化理論的日趨成熟，星雲說又換髮出了新的活力。 現代觀測事實證明，恆星是由星雲形成的。太陽系的形成在宇宙中並不是一個獨特的偶然的現象，而是普遍的必然的結果。另外，關於太陽系的許多新發現也有力地支援了星雲說。 在這樣的背景下，現代星雲說逐漸完善起來了。當然，星雲具體是怎樣演化的，這一點還有不少分歧的意見。有一種觀點認為：形成太陽系的是銀河系裡的下團密度較大的星雲，這塊星雲繞銀河系的中心旋轉著，當它透過旋臂時受到壓縮，密度增大，達到一定密度時，星雲就在自身引力的作用下，逐漸收縮。收縮過程中，一方面使星雲中央部分內部增溫，最後形成原始太陽，當原始太陽中心溫度達到700萬攝氏度時，氫聚變為氦的熱核反應點火，於是，現代太陽便真正誕生了。另一方面，由於星雲體積縮小，因而自轉加快，離心力增大，逐漸在赤道面附近形成一個星雲盤。星雲盤上的物質在疑柔和吞併過程中，最後演化為行星和其他小天體。總之，現在人們己能用星雲說比較詳細地描述太陽系的起源過程，但還有很多具體問題未能很好解決，還有待完善和充實。 宇宙的最初三分鐘 摘自 中華網 科技博覽 王豔紅 道生一，一生二，二生三，三生萬物。道者，無也。 —老子《道德經》 宇宙誕生之前，沒有時間，沒有空間，也沒有物質和能量。大約150億年前，在這四大皆空的“無”中，一個體積無限小的點爆炸了。時空從這一刻開始，物質和能量也由此產生，這就是宇宙創生的大爆炸。 剛剛誕生的宇宙是熾熱、緻密的，隨著宇宙的迅速膨脹，其溫度迅速下降。最初的1秒鐘過後，宇宙的溫度降到約100億度，這時的宇宙是由質子、中子和電子形成的一鍋基本粒子湯。隨著這鍋湯繼續變冷，核反應開始發生，生成各種元素。這些物質的微粒相互吸引、融合，形成越來越大的團塊，並逐漸演化成星系、恆星和行星，在個別天體上還出現了生命現象。然後，能夠認識宇宙的人類終於誕生了。 這幅大爆炸圖景，是目前關於宇宙起源最可能的一種解釋，被稱為“大爆炸模型”。大爆炸理論誕生於20年代，在40年代由伽莫夫等人進行補充和發展，但一直寂寂無聞。直到50年代，人們才開始廣泛注意這個理論，不過也只是覺得它很好玩，並不信服。人們更願意認為，宇宙是穩定的、永恆的。 但是，越來越多的證據表明，大爆炸模型在科學上有強大的說服力。我們不得不相信，宇宙有一個開始，也將有一個終結。它產生於“無”，也終將回歸於“無”。 宇宙：可有始，可有終？ 在人類歷史的大部分時期，有關創世的問題，一向是留給神去解決的。宇宙起源於何處？終點又在哪裡？生命如何產生？人類怎樣出現？對這些疑問，許多宗教都能給出一份體系完備的答案。至於上帝從哪裡來，這種問題是不該問的。 直到最近幾個世紀，人們才開始學著把神撇開，以超越宗教的角度，去思考世界的本源。這樣一來，就有一個重大的原則性問題需要解決：宇宙是永恆存在的，還是有起始的？ 這兩種說法長久以來一直困擾著科學家、哲學家和神學家，對於普通人來說，更是難以理解。假設宇宙在時間上沒有起源，即過去一直存在，那麼宇宙的年齡就是無窮大了。無窮大這個概念，一聽就讓人頭昏腦脹：既然是已經過去了無窮久的時間，我們的“現在”又是什麼呢？而如果說宇宙是有起始的，那麼它就是從“無”中突然產生的了，這最初的一剎那，又是怎樣呢？ 憑著人類在短暫的生命中獲得的常識，實在是很難想明白這些東西。不過，我們可以從科學上尋求一些佐證。大爆炸模型的一個基本假設是宇宙的年齡有限，這個說法令人信服的直接理由，來自物理學中一條最基本的定律——熱力學第二定律。這條科學史上最令人傷心絕望的定律，冥冥中早已規定了宇宙的命運。 簡而言之，第二定律認為熱量從熱的地方流向冷的地方。對任何物理系統，這都是眾所周知並且顯而易見的特性，毫無神秘之處：開水變涼，冰淇淋化成糖水。要想把這些過程倒過來，就非得額外消耗能量不可。就最廣泛的意義而言，第二定律認為宇宙的“嫡”（無序程度）與日俱增。例如，機械手錶的發條總是越來越松；你可以把它上緊，但這就要消耗一點能量；這些能量來自於你吃掉的一塊麵包；麥子在生長的過程中需要吸收Sunny的能量；太陽為了提供這些能量，需要消耗它的氫來進行核反應。總之宇宙中每個區域性的嫡減少，都須以其它地方的嫡增加為代價。 在一個封閉的系統裡，嫡總是增大的，一直大到不能再大的程度。這時，系統內部達到一種完全均勻的熱動平衡狀態，不會再發生任何變化，除非外界對系統提供新的能量。對宇宙來說，是不存在“外界”的，因此宇宙一旦到達熱動平衡狀態，就完全死亡，萬劫不復。這種情景稱為“熱寂”。 宇宙正在緩慢地、但堅定不移地走向這無法抗拒的命運，幾代智者為此懷疑人類的存在是否有意義。暫且撇開這種沮喪的情緒，作一個簡單的推理，我們就可以發現，宇宙不可能有無限的過去。很簡單，如果宇宙無限老，那它早就已經死了。以有限速率演變的東西，是不可能永遠維持下去的。換句話說，宇宙必然是在某個有限的時間之前誕生的。 大爆炸：有推論有根據 第二定律明示了宇宙有起始，但這個重要推論竟然被19世紀的科學家忽略了，它只是在後來成為大爆炸模型的佐證。該模型的提出，是基於20世紀初的天文觀測。 20年代，天文學家埃德溫·哈勃注意到，不同距離的星系發出的光，顏色上稍稍有些差別。遠星系的光要比近星系紅一些，即波長要長一些，這種現象被稱為“哈勃紅移”。它說明，各星系正以很高的速度彼此飛離。一列火車快速駛遠時，它的汽笛聲聽來會沉悶很多，因為聲波相對於我們的頻率變低、波長變長了，這就是多普勒效應。把聲波換成光，產生的效果就是紅移。哈勃對眾多星系的光譜進行研究後確認，紅移是一種普遍現象，這表明宇宙正在膨脹。 這一發現，奠定了現代宇宙學的基礎。 如果宇宙正在膨脹，那它過去必定比較小。如果能把宇宙史這部影片倒過來放，我們勢必會發現，在過去的某個時刻，所有的星辰都是聚合在一起的。這個時間大概是100多億年前，要準確推斷它比較困難。 另外，宇宙膨脹的速度會隨時間發生變化，這與引力有關。萬有引力作用於字宙中一切物質與能量之間，起到剎車的作用，阻止星系往外跑，從而使膨脹速度越來越慢。在誕生初期，宇宙從高密度狀態迅速膨脹，隨著時間的推移，體積越來越大，膨脹速度越來越小。將這個過程向回追溯到宇宙創生的那一刻，可以發現當時宇宙體積為零，而膨脹速度為無限大。這就是大爆炸。 大爆炸是空間、時間、物質與能量的起源。這些概念都不能外推到大爆炸之前。大爆炸之前發生了什麼、是什麼引起了大爆炸，這些問題在邏輯上就是沒有意義的。那以前所有的，只是“無”。 以上所述僅是旁證，似不足以令大多數人信服。如果150億年前發生了一場大爆炸，如此驚天動地的力量是否在今天的宇宙結構上留下了某種印跡？於是，有一陣子，科研人員熱衷於尋找宇宙創生的遺蹟，勁頭賽過當年的宗教考古學家尋找伊甸園。亞當和夏娃的文物是一樣也沒發現，原初宇宙最重要的遺蹟倒真給找出來了，這就是微波背景輻射。 按照大爆炸理論，最初的幾分鐘裡，宇宙是一個熾熱的火球，到處充滿溫度高達幾十億度的光輻射。由於此時的宇宙處於熱動平衡中，這種輻射具有獨特的光譜特徵，稱為“黑體譜”。1965年，貝爾電話公司的兩位物理學家彭齊亞斯和威爾遜偶然發現，宇宙確實浸潤在一種熱輻射之中。這種輻射以相同的強度從空間各個方向射向地球，其溫度約為3K，譜線具有完美的黑體譜特徵。微波背景輻射的發現，是對大爆炸模型最有力的支援。 知道了今天宇宙背景輻射的溫度，就很容易推算出，宇宙誕生後約1秒鐘各處的溫度約為100億度。在如此高溫下，不僅我們熟悉的物質無法存在，連原子核也會被撕得粉碎。宇宙只能是一鍋由質子、中子和電子等構成的基本粒子湯。 隨著這鍋湯變冷，核反應發生了。中子和質子很容易聚合在一起，產生由兩個質子、兩個中子組成的氦核。計算表明，氦核形成的過程持續了大約3分鐘，形成的氦約佔宇宙物質總質量的四分之一。這個過程用完了所有的中子，餘下的質子就成了氫原子核。 因此，大爆炸模型預言宇宙應當由大約25％的氦和75％的氫組成，這與天文測量結果極為符合。最初三分鐘裡形成的氫與氦，構成了宇宙中99％以上的物質。形成行星和生命的豐富多彩的重元素，只佔宇宙總質量的不到l％，它們大部分是在恆星內部形成的。 根據推斷，宇宙的形成距今約100～200億年。 生命：既永恆又無恆 天文觀測表明，各種天體的年齡均小於200億年，這與大爆炸理論契合得非常好。我們的地球大概是50億年前形成的，人類出現的時間更短得不值一提。宇宙現在還算得上年輕，擔憂末日的來臨，對單個人來說是十分無聊的事。然而，為全人類的命運想一想這個問題，還是有必要的。 按照大爆炸模型，宇宙在誕生後不斷膨脹，與此同時，物質間的萬有引力對膨脹過程進行牽制。如果宇宙的總質量大於某一特定數值，那麼總有一天宇宙將在自身引力的作用下收縮，造成與大爆炸相反的“大坍塌”。如果宇宙總質量小於這一數值，則引力不足以阻止膨脹，宇宙就將永遠膨脹下去。 在非常遙遠的將來，比如1億億億年以後，所有的恆星都燃燒完畢，茫茫黑暗中，潛伏著一些黑洞、中子星等天體。宇宙的尺度已經膨脹到如今的1億億倍，而且還在擴張下去。在這個系統裡，引力雖不足以使膨脹停止，但會不露聲色地消耗著系統的能量，使宇宙緩慢地走向衰亡。黑洞在霍金效應的作用下釋放出微弱的輻射，最終全都以熱和光的形式蒸發掉。足夠長的時間之後，連質子這樣穩定的基本粒子也衰變、消亡了，宇宙最終變成一鍋稀得難以置信的湯，其中有光子、中微子，越來越少的電子和正電子。所有這些粒子都在緩慢地運動，彼此越來越遠，不會再有任何基本物理過程出現。 這是寒冷、黑暗、荒涼而又空虛的宇宙，它已經走完了自己的歷程，面對的是永恆的生命，抑或永恆的死亡。這種情景，差不多就是“熱寂”了。 如果引力足夠強大，宇宙終有一天開始收縮，又將如何呢？在大尺度上，收縮過程與大爆炸後的膨脹是對稱的，像一場倒放的電影。收縮的過程起初很緩慢，隨後越來越快。在轉折點過後，宇宙的體積開始縮小，背景輻射溫度上升。漆黑寒冷的宇宙變成一個越來越熱的熔爐，生命無處可逃，全都被煮熟烤焦。最後，行星、恆星也毀滅了，分佈在如今浩瀚空間中的物質被擠進一個很小的體積內，最後三分鐘來臨了。 溫度變得如此之高，連原子核也被撕毀，宇宙又成了一鍋基本粒子湯。然而這種狀態也只能生存幾秒鐘的時間。隨後，質子和中子也無法區分，擠成一堆由夸克構成的等離子體。在最後的時刻，引力成為佔絕對優勢的作用力，它毫不留情地把物質和空間碾得粉碎。在這場與大爆炸的“暴脹”相對的“暴縮”中，所有的物質都因擠壓不復存在，一切有形的東西，包括空間和時間本身，都被消滅。 這就是末日。它是一切事物的末日。大爆炸中誕生於無的宇宙，此刻也歸於無。無數億年的輝煌燦爛，連一絲回憶也不會留下。 宇宙的起源 宇宙是廣漠空間和其中存在的各種天體以及瀰漫物質的總稱。 宇宙是物質世界，它處於不斷的運動和發展中。 千百年來，科學家們一直在探尋宇宙是什麼時候、如何形成的。直到今天，科學家們才確信，宇宙是由大約150億年前發生的一次大爆炸形成的。 在爆炸發生之前，宇宙內的所存物質和能量都聚集到了一起，並濃縮成很小的體積，溫度極高，密度極大，之後發生了大爆炸。 大爆炸使物質四散出擊，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應下降，後來相繼出現在宇宙中的所有星系、恆星、行星乃至生命，都是在這種不斷膨脹冷卻的過程中逐漸形成的。 然而，大爆炸而產生宇宙的理論尚不能確切地解釋，“在所存物質和能量聚集在一點上”之前到底存在著什麼東西？ “大爆炸理論”是伽莫夫於1946年建立的。 連續創生論 〔 作者：佚名 轉貼自：www.scitom.com.cn 點選數：196 文章錄入：pdyuan 〕 因為大爆炸理論並沒有被證明是真理，所以並不是每個人都會同意大爆炸理論。在近代宇宙學史上曾經和大爆炸理論抗衡的宇宙形成理論還有連續創生論。 1948年，兩位奧地利天文學家邦迪和戈爾德提出一種理論，承認膨脹宇宙但否定大爆炸。後來英國天文學家霍伊爾發展並普及了這個理論，在星系散開的過程中，星系之間又形成新的星系；形成新星系的物質是無中生有的，而且運動的速度非常緩慢，用現在的技術無法測出。結論是，宇宙自始至今基本上保持著同一狀態。在過去無數個紀元中，它看上去就是現在這個樣；在未來的無數個紀元中，它看上去還是現在這個樣子，因此既沒有開始也沒有結束。 這種理論被稱為連續創生論，由此形成一個穩恆態宇宙。在十多年的時間裡，大爆炸和連續創生論的爭論非常激烈，但沒有實際的證據來決定哪一個對。 1949年，伽莫夫指出，假若大爆炸曾經發生，伴隨而生的輻射在宇宙膨脹過程中應該損失能量，而現在應該以射電輻射的形式存在，作為一個均質背景從天空的四面八方射來。這種輻射在絕對溫度5K（-268℃）時應該是天體的特徵。美國物理學家迪克進一步發展了這一觀點。 1964年5月， 德國出生的美國物理學家彭齊亞斯和美國射電天文學家R·W·威爾遜接受迪克的建議，探測到與伽莫夫預見的特徵非常相似的射電波背景，它顯示出宇宙的平均溫度為絕對溫度3度。 大多數天文學家認為，射電波背景的發現為大爆炸理論提供了結論性的證據。現在一般天文學家都接受大爆炸理論，而放棄了連續創生論的觀點。所以，連續創生論已是明日黃花了。 被物理學顛倒了的現實 至為寫於2003年1月12日 現代物理學對物理現實作了一個顛