正文 第1章 世界的起源——宇宙之謎(1)(1 / 3)

1.宇宙的誕生

說到宇宙,很多人會想到一個詞“浩渺無邊”,宇宙到底有多大呢?從古至今還沒有誰能給出一個準確的答案。

宇宙星空

古典力學創立者牛頓曾設想:宇宙像一個無邊界的大箱子,無數恒星均勻地分布在這個既無限又空虛的箱子裏,靠萬有引力聯係著。而相對論大師愛因斯坦則“把宇宙看作是一個在空間尺度方麵的有限閉合的連續區”。

宇宙的範圍到底是有限的,還是無限的?現如今,人們實際上是把宇宙作為在時間上有起點、在空間上有限度的想象模型來對待的。

那麼宇宙是怎樣產生和演化的呢?這個問題到現在還沒有一個確切的解釋。最初,一位叫勒梅特的天文學家認為,宇宙的物質和能量裝在一個“宇宙蛋”內,今天的我們說的宇宙是就是這個不穩定的“宇宙蛋”爆炸後膨脹的結果。

大爆炸宇宙示意圖

20世紀40年代,一個美籍俄國天體物理學家伽莫夫十分讚賞勒梅特的理論,並把這一理論稱為“大爆炸理論”。 在勒梅特的理論提出後不久,美國天文學家哈勃利用加州威爾遜山上15米和25米直徑的天文望遠鏡發現宇宙是在膨脹著的。20世紀80年代,美國天體物理學家古特又對大爆炸理論進行了修改,他引入量子物理學的一些新理論,建立了暴脹理論。

20世紀80年代末,歐洲的一些科學家用一台有一條長達17英裏的管道的巨大正負電子對撞機進行了演示。當時的實驗結果表明,在150億年前發生的大爆炸中,很自然界不存在的壽命極短的粒子曾經誕生,並在很短的時間內形成了恒星和星係物質。但“現在已掌握的資料尚不精確;這個理論也許是錯誤的。”看來,要解開這個宇宙大爆炸之謎,還需要科學家們繼續努力。

還有一些方法可以檢測宇宙演化是繼續膨脹,還是將要收縮,但是,無論哪一種方法都還不能提供絕對的根據。

如果說我們的宇宙真是一個“封閉宇宙”,那麼它最終會結束膨脹。宇宙開始收縮之後,宇宙背景輻射的溫度開始上升,星體逐漸熔解蒸發成氣體。黑洞會吸收這種氣體,並且相互結合成為巨大的黑洞。在“大壓縮”前的一刹那,所有黑洞很可能合並加歸至時空點,甚至引發另一次大爆炸,宇宙再一次誕生。

宇宙背景輻射

如果說我們的宇宙是開放的,那麼很可能會有很多怪異的現象產生。宇宙不斷膨脹,物質變得愈來愈稀薄,在100萬億年之後便不能再產生新的星體,恒星亦因耗盡燃料而喪失光輝,宇宙就會逐漸變得黯淡無光,“10年後的質子衰變開始上演”。由於質子是構成星體的基本成分,質子衰變之後,宇宙隻剩下伽瑪射線、中微子、電子、正電子和黑洞。再過10100年,連最巨大的黑洞也蒸發殆盡,最後整個宇宙隻剩下電子和正電子,在仍舊不斷膨脹的空間裏閑蕩遊離。

根據觀測可知,宇宙中許多恒星已死亡了,但也有不少新生的恒星。形成新恒星的氫物質漸漸少了,死星就多於新產生的星。有人計算,100萬億年之後,所有恒星都進入晚期,星星不發光了,隻是還發出些餘熱,並使自身溫度不斷下降,這時的生命就滅絕了。但關於宇宙的歸宿,仍然 “像一團巨大的永恒的謎出現在我們的麵前”。

恒星

科學家指出:沒有什麼東西是可以永遠存在的。宇宙也許不會突然消失。但是,隨著時間的推移,它可能最終變得不再適於生命存在。那麼,這種情況將會在什麼時候出現呢?這是一個冷酷的問題。

顯然,每一種結局都在預示著生命的終結。但目前,人們尚不能對擴張和萬有引力作出精確的估測,天文學家的觀測結果仍然存在著許多不確定的因素。所以,人類的最終命運還無法確定。正如愛因斯坦在寫給一個對世界的命運感到擔憂的孩子的信中所說:“至於談到世界末日的問題,我的意見是:等著瞧吧!”

知識卡片:

萬有引力

萬有引力定律指的是自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小與兩物體的質量的乘積成正比,與兩物體間距離的平方成反比。它的發現,是17世紀自然科學最偉大的成果之一。萬有引力定律是解釋物體之間的相互作用的引力的定律,是物體(質點)間由於它們的引力質量而引起的相互吸引力所遵循的規律。是牛頓在前人(開普勒、胡克、雷恩、哈雷)研究的基礎上,憑借他超凡的數學能力證明,在1687年於《自然哲學的數學原理》上發表的。

2.月亮的來曆

月球不僅是開啟地球以及眾多宇宙之謎大門的鑰匙,也是開啟太陽係起源之謎大門的鑰匙。那麼,月亮來自哪裏?月亮是什麼時候出現的?月亮又是怎樣形成的呢?人們總是很關心這些問題。但這一直是一個謎,正如著名法國作家維克烏·雨果所說的,“月球是夢的王國,幻想的王國” 。

現如今,關於月球是怎樣起源的至少有好幾十種假說。盡管如此,科學家們仍然希望有新的假說出現,以便能找到新的啟示和新的線索,對問題的認識更加深入、更加全麵。