第42章 科學怎樣解讀人生(1)(1 / 3)

人的生死問題是一個古今中外各類人都感興趣的話題。從哲學家、政治家、宗教徒到任何一個平民百姓,都對生死有一些思考和看法,並且做出了不同的判斷和結果。科學家和科學探索者對人的生死和整個人生都進行過長期探究,既取得了一些重要發現和進展,又提出了許多新的問題。現就現代科學對人生這一課題的研究成果和觀點,進行一些介紹和評議,使人們從科學的角度進一步深究生死。

1.天地從哪裏來?

人生活在天地之間,仰望日月星辰,俯瞰大地萬物。天地給人以生存的條件,又會給人以滅頂之災。那麼,天與地是怎麼來的,是誰創造的?基督教的《聖經》說,上帝七日創造了天地,又創造了人類的始祖亞當和夏娃,繁衍了人類。《古蘭經》也說,真主“是天地的創造者”。各種神話傳說都有一套關於天地生成的說法。而現代天文學、天體物理學對天地的生成有新的發現和論斷。

對天地生成最有說服力的是大爆炸宇宙學。與其他宇宙生成的理論相比,大爆炸宇宙學能說明許多觀測的事實。這一學說最早是由美國物理學家伽莫夫最先提出的。

大爆炸宇宙學的基本觀點是說在150億年之前,空間、時間、物質和能量曾是不存在的,處於零狀態。也就是說那個時候沒有宇宙,自然也沒有世界。當時隻有一個高致密致熱的奇點。宇宙就從這個奇點開始了爆炸,經曆了由冷到熱的演化過程。爆炸之初溫度高達100億度以上,物質密度大到連原子也不存在,隻有電子、中子、中微子、質子、誇克等基本粒子形態的物質存在。由於爆炸後的整個體係不斷膨脹,結果溫度很快下降。當溫度降到10億度左右時,中子開始失去自由存在的條件,它或者衰變或者與質子合成形成重氫、氦等元素,此時化學元素開始形成。溫度繼續下降到100萬度,早期的化學元素合成過程結束。數百萬年之後,宇宙才開始冷卻到形成第一個原子,不久又形成分子。到了大爆炸數十億年之後,溫度降至幾千度,輻射減退,先是出現氣態物質,然後由氣態物質的凝聚形成恒星和星係,此後又形成了穩定的行星環境。

由大爆炸理論可以看出,宇宙近乎從“無”產生,所謂“無”是指光和物質、空間和時間都不存在的奇點。大爆炸是空間的起源,也是物質和能量的起源。從日常知識可知“無”不會產生任何東西,但研究微觀世界的量子理論認為,“無”是不均勻的,在無中實際上存在著忽隱忽現的粒子,因其狀態變化十分迅速,無法觀測到。這種“無”的真空也會散發能量,由於能量和質量是等效的,從而導致粒子一會兒存在,一會兒消失。這種轉瞬即逝的現象被稱為“起伏”,這是不均勻的根源。宇宙就是從這種“無”的不均勻狀態中發生爆炸而形成的。開始從無中產生了一個10~34厘米的超微小宇宙,經過150億年的膨脹和演化,出現了大宇宙,太陽、地球、生命和人類都是從這個超微小宇宙演化而來。

大爆炸宇宙理論由以下的一些觀測證據所考驗。

第一個證據是譜線紅移。在20世紀20年代,美國天文學家埃德溫。哈勃測量了18顆恒星(它們距地球的距離是已知的)發來的光,發現它們全部都存在著紅移。所謂紅移,通俗地說就是,從構成恒星物質的分子發出的光的譜線理論推導出來的應當是偏藍的光,可是在天文觀測時卻發現它們偏紅。哈勃得出結論,這些恒星一定相對於我們(觀測者)在後退。因為根據多普勒效應,恒星一邊後退一邊發光而且光速(相對於觀測者)不變的活,我們收到的光的波長就會長於原來的值,光將偏向紅光。哈勃認為,遙遠星係的光波變長(紅化)是由於宇宙正在膨脹的結果。哈勃的這個重大發現奠定了現代宇宙學的基礎。該定律清晰地說明了,在一個正在膨脹著的宇宙中的任何一點來觀測,其周圍的任何星係都是離它退行的,離它越遠的星係的退行速度越高。

第二個證據是微波背景輻射。美國科學家彭齊亞斯和威爾遜偶然地檢測到彌漫在全天空的微波背景輻射。這種輻射以相同的強度從空間的各個方向射向地球。它的光譜線與達到某種熱動平衡態的熔爐內的發光情況精確相符(這是物理學家所熟知的“黑體”輻射),由於符合程度非常之好,因而不可能是一種巧合。這個發現被稱為“宇宙微波背景輻射”。對它的測量表明,它的有效溫度大約比絕對零度(約等於一273℃)高3度,可寫為3K。隻能將微波背景輻射解釋為是宇宙原初階段(大爆炸階段)的直接遺跡,把它看作宇宙誕生時灼熱火焰的餘暉,從大爆炸散落的殘餘輻射是由於宇宙膨脹而冷卻所具有的。

第三個證據是宇宙氫和氦豐度的存在。天體物理家發現,各種不同的天體上,氫、氦豐度特別大。這種現象難以用恒星核反應機製來解釋。而大爆炸理論可以解釋天體氫、氦豐度的存在。天文學家從今天熱輻射的溫度,可以推算出宇宙誕生後各個階段物質的合成。在宇宙爆炸大約3分鍾的時間點,溫度仍然很高,先由兩個氘核形成氦核,再由宇宙1/4的物質質量聚合成碳核,沒有聚合的質子就變成氫原子核。大約經過70萬年,宇宙溫度降到使電子不能自由飛舞,從而形成了穩定的中性原子,就是氫原子和氦原子。大爆炸理論預言今天的宇宙大約由76%的氫和24%的氦組成。這與對太陽和其他天體觀察的結果相吻合。