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简述宇宙诞生的故事

2010-08-23  影音书
 苍茫天宇从何而来,这是一个自古以来就引人人胜的问题。几千年以前,我国就流传着盘古氏开天辟地的故事;西方则创造了一个“上帝”。《圣经》里记载着,上帝用说话的方式要来了天地万物、光明和黑暗。当古代的人们无法解释一些千奇百怪的自然现象时,就编造神话,借助神灵的威力,这是可以理解的。

    几千年过去了。历史发展到今天,关于宇宙的模型总算有了好几个蕴藏着科学内涵的说法,其中最有影响的是“大爆炸宇宙学”.它能够解释许多的观测事实。这个理论的主要观点是,认为“我们的宇宙”——“观测到的宇宙”曾经有过一段从热到冷的演化史。在这个时期内,宇宙体系在不断地膨胀着,物质密度也随之从密到疏地演化。这一从热到冷、从密到疏的过程如同一次规模巨大的爆炸。

    其具体过程,可以这样来理解:宇宙早期,如同一个“原始火球”,它具有100亿度以上的高温和极大的密度。因为高温,“原始火球”很不稳定,大约在200亿年前,它终于爆炸开来,整个体系刹那间快速膨胀着,宇宙间充满了中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本形态的物质。膨胀继续着,温度很快地降了下来。几分钟后,温度已下降到10亿度左右,这时中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素,宇宙中的化学元素就是从这一时期开始形成的;温度降到IOO万度后,早期形成化学元素的过程告一段落;降到几千度时,爆炸产生的强烈辐射进一步减退,宇宙间弥漫着气态物质。气体逐渐凝聚成气云,进而演化成各种各样的恒星体系,直至人类今天看到的宇宙。有人像按比例尺画地图那样,将过去的近200亿年的宇宙演化历程浓缩在一年里,得出一个极为直观和有趣的“宇宙日历”:1月10日,大爆炸,宇宙脱颖而出;5月1日,浩渤的银河系诞生;9月9日,太阳系问世;9月14日,地球形成。9月24日,地球上原始生命出现;11月12日,绿色植物破土而出;12月26日,更高级的哺乳动物来到了这个世界。12月31日0时22分30秒,原始人类站在地球上;23分46秒,北京猿人开始用火;23分59秒,中国历史延续到春秋……宋代;24分,全球进入了迄今仍在继续的现代化社会……,”从中我们不难看出;人类历史只不过是宇宙岁月中极其短暂的一瞬间。

    宇宙的形成真的是这样的吗?目前,谁也不能够百分之百地肯定,但是比起其它宇宙模型的观点来,大爆炸宇宙学确实能较好地解释一些神奇的宇宙现象,我们来看看下面这些事实:
    已观测到的宇宙间所有的天体年龄还没有发现超过或者等于200亿年的,这是因为它们都诞生在宇宙温度急剧下降之后,太阳不过是50亿年前的产物。

    观测还发现,许多星系的光谱都有“红移”现象。天文学家们知道,当发光体向离开我们的方向运动的时候,人们接收到的光谱线就会移向红色的这一端。星系光谱的红移正意味着它们是在远离我们而去,或者说它们正在退行。退行,意味着宇宙在膨胀,这正如一个气球上的各点在吹气球的时候各点的距离会因气球胀大而增大是一个道理。1929年,美国天文学家哈勃(Edwin Powell Hubble,1889—1953)发现星系退行的速度和离我们的距离成正比,即距离越远,退行速度越快。这个规律被称之为“哈勃定律”。

    第三个事实是,天文学家们指出,各类不同的天体上,氦的含量都相当大,比例也大体相同,约占30%,靠恒星本身的核反应机制是不足以说明为什么会有这么多氦的,而“大爆炸”早期的高温,却能较好地解释这一点。

    还有一点,大爆炸理论的创始人之一,原苏联科学家伽莫夫(1909—1968)曾预言,今天的宇宙很冷,只有绝对温度几度。1965年,这个预言被证实了,美国两位科学家发现了弥漫于整个空间的“微波背景辐射”,其温度约为3K,这一结果在定性上和定量上都与大爆炸宇宙理论不谋而合。

         然而,大爆炸理论也不是万能的,宇宙中还有很多困难问题无法解答。例如,让天文学家们着迷了17年之久的宇宙膨胀。这种“砰”然一声后的自我膨胀将会有一个什么结果呢?是膨胀到一定程度时,天体间的引力使其停止,继而收缩、升温又回到“原始火球”,再爆炸?还是出现一个在扩张和崩溃之间实现临界平衡的宇宙?或者最终导致一个具有“负曲线”和无限未来的宇宙呢?又比如,上面理论的提出和观测到的事实都是建立在“我们看到的宇宙”,即“总星系”中的,这是狭义的宇宙,是“我们的宇宙”,这之外的那个更为广阔的空间又是什么模样呢?这难免又是迷雾重重了。  

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