 没有昨天的一天 鬼魅宇宙 暗 创世余晖 宇宙主宰 反转的引力 宇宙之声 口袋中的宇宙 宇宙信用卡 隔壁的宇宙 昨日の一日はありませんでした 鬼魅宇宙です 暗いです 創世の残光です 宇宙の支配者です 反転の引力です 宇宙の声です ポケットの中の宇宙です 宇宙カードです 隣の宇宙です 宇宙并不是永恒存在的——它有诞生之日 第一，大爆炸并不是很大；第二，那也不是爆炸；第三，大爆炸理论并没有说清楚什么爆炸了、什么时候炸了、怎么炸的，就只告诉我们，曾经爆炸了。综上所述，大爆炸这三个字的确用词不当。 ——加来道雄（Michio Kaku） 也许，科学历史上最伟大的发现便是：宇宙并不是永恒存在的，它有诞生之日，那一天是没有昨天的一天。距今约138.2亿年前，所有的物质、能量、空间甚至时间都蜷缩在一团炽热无比的火球之中，这就是所谓的大爆炸。这个火球不断膨胀并随之慢慢冷却，在一片废墟残片之中渐渐形成各大星系。星系是众多恒星聚集起来的集合，咱们的银河系就是大概两万亿星系中的一员。不过，科学家们可不是很喜欢大爆炸这个理论。甚至不仅是不喜欢，他们简直想把大爆炸理论痛打一顿。因为这个理论迫使科学家们必须面对一个十分尴尬的问题：大爆炸之前是什么呢？不管科学家们多么不愿意相信，他们也只能按照科学依据推断出事实，而种种证据都昭示着宇宙有它诞生之日（而且不是太久之前，宇宙的年龄仅是地球的三倍）。 宇宙は永遠に存在するのではありません 第一にビッグバンはそれほど大きなものではありません第二にそれは爆発でもありません第三に、ビッグバン理論は、何が爆発したのか、いつ、どのようにして爆発したのかを明らかにしていません。単に爆発があったということだけを示しています。このようにビッグバンという言葉は適切ではありません。 ——加来道雄(Michio Kaku)です。 おそらく、科学の歴史の中で最も偉大な発見は、宇宙は永遠に存在するのではなく、それが誕生する日があるということです。今から約138億2000万年前、あらゆる物質、エネルギー、空間、そして時間が、とてつもなく熱い火の玉の中に閉じこめられていたのがビッグバンでした。この火球は膨張して徐々に冷えていき、廃墟の中で大きな星系が形成されていきました。銀河はたくさんの星の集まりで、私たちの銀河系は約2兆円の銀河の一員です。しかし科学者はビッグバンの理論をあまり好きではありませんいやどころか、ビッグバン理論を痛めつけてやりたいくらいです。なぜならこの理論は科学者にとてもばつの悪い質問をさせたからですビッグバンの前は何だったのか?科学者たちがどんなに信じたくなくても、科学的な根拠に基づいて事実を推論するしかありませんし、さまざまな証拠は、宇宙が誕生した日があったことを示しています(それもそれほど昔ではありません。宇宙は地球の三倍の年齢でした)。 美国天文学家爱德文·哈勃（Edwin Hubble）发现了证明大爆炸存在的第一个证据。1929年，借助南加利福尼亚威尔逊山天文台里那台100英寸的胡克望远镜，哈勃发现我们的宇宙正在膨胀，宇宙中的各星系就像飞溅的弹片一般相互远离。做个简单的推论：过去的宇宙比现在的小。不如我们尝试着在脑海里，把宇宙膨胀的过程像电影一样倒放，当故事倒放至138.2亿年前时，一切创世所需的材料都蜷缩在一个小到不能再小的点里。这就是宇宙的诞生：大爆炸。 然而，有一部分科学家仍不愿接受万物皆有初始这一结论，他们绞尽脑汁寻找一种可以避免这种结论的理论。1948年，天文学家弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）、赫尔曼·邦迪（Hermann Bondi）和托马斯·戈尔德（Thomas Gold）共同提出：随着星系彼此间的互相远离，新的物质会连续不断地在星系之间的空隙中创生出来，最终形成新的星系。宇宙只有以这种方式不断膨胀，才能既符合哈勃的观测结果又能规避宇宙诞生的问题。这种物质不断创生的理论听上去虽然很是荒谬，但总比宇宙万物起源于大爆炸的一点要来得靠谱些吧。 霍伊尔、邦迪和戈尔德提出的稳恒态理论有个很明显的特点就是，科学家可以验证该理论是否为真。稳恒态理论预测的宇宙，一定是一个在任何时间看上去都毫无差别的宇宙。然而20世纪60年代，天文学家发现了类星体，它是新生星系内异常明亮的内核。类星体发出的光亮用了几十亿年才传播到地球，所以我们看到的是它们处于宇宙早期的模样。由于现在宇宙中并没有类星体存在，所以很明显，宇宙的模样和从前不一样，或者说是进化了。这一事实彻底与稳恒态理论相违背。 アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルがビッグバンの存在を示す最初の証拠を発見しました。1929年、南カリフォルニアのウィルソン山天文台に設置された100インチのフッカー望遠鏡によって、ハッブルは宇宙が膨張していることを発見しました。単純な推論をしてみましょう過去の宇宙は現在より小さかったのです脳の中で宇宙の膨張の過程を映画のように巻き戻してみましょう138.2億年前までさかのぼってみると創造に必要な材料はすべて小さな点の中で縮こまっていますこれが宇宙の誕生ですビッグバンです しかし、一部の科学者は、万物に始まりがあるという結論を受け入れず、それを避けるための理論を探しています。1948年に天文学者フレッド・ホイル、ヘルマン・ボンディ、トーマス・ゴールドが提唱しました銀河同士が離れていくと、銀河の隙間から次々に新しい物質が生まれ、やがて新しい銀河ができあがります。宇宙はこのように膨張を続けてこそ、ハッブルの観測結果に合致しつつも、宇宙誕生の問題を回避することができるのです。このような物質が次々に生まれてくるというのはナンセンスですが、宇宙の万物の起源がビッグバンであるとするよりは、はるかに確実ではないでしょうか。 ホイル、バンディ、ゴールドが提唱した定常理論の特徴は、科学者がそれが真実かどうかを検証できるという点です。恒常理論が予測する宇宙は、いつ見ても同じように見える宇宙に違いありません。ところが一九六〇年代に、新しく生まれた銀河の中では非常に明るい核であるクエーサーが発見されました。クエーサーの光は何十億年もかけて地球に届くので、宇宙の初期の姿を見ていることになります。現在の宇宙にはクエーサーは存在しませんから、明らかに昔とは宇宙の姿が違うというか、進化しています。この事実は完全に恒常性の理論に反します。 霍伊尔、邦迪和戈尔德提出的稳恒态理论有个很明显的特点就是，科学家可以验证该理论是否为真。稳恒态理论预测的宇宙，一定是一个在任何时间看上去都毫无差别的宇宙。然而20世纪60年代，天文学家发现了类星体，它是新生星系内异常明亮的内核。类星体发出的光亮用了几十亿年才传播到地球，所以我们看到的是它们处于宇宙早期的模样。由于现在宇宙中并没有类星体存在，所以很明显，宇宙的模样和从前不一样，或者说是进化了。这一事实彻底与稳恒态理论相违背。 而彻底推翻稳恒态理论是在1965年，两位天文学家——阿尔诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）正在鼓捣一台巨型喇叭状的射电天线（见第44章）。它是由美国电话电报公司（AT＆A）贝尔实验室设计制造的，用于与通信卫星建立微波信号联系。两人本是想用它来探测银河系中盘桓的超低温氢气所发出的微弱射电，但是他俩却被萦绕不去的“咝咝”噪声搞到崩溃。不论他们把这个“大喇叭”对准哪个方向，都能接收到这种噪声。事实上，彭齐亚斯和威尔逊这个跟头是栽在大爆炸火球的余晖上了。在过去138.2亿年中，宇宙由于不断膨胀而逐渐变冷，时至今日已然看不见高能量的可见光了，但低能量的微波辐射仍然存在。 这就是宇宙微波背景辐射，这一发现不仅让彭齐亚斯和威尔逊荣获1978年诺贝尔物理学奖，而且也证明了大爆炸理论。即便如此，霍伊尔依然我行我素，拒绝接受大爆炸理论，拒绝接受微波背景辐射源自宇宙诞生这一事实。终其一生，霍伊尔都在修订稳恒态理论，想让它符合宇宙微波背景辐射。讽刺的是，“大爆炸”这一术语却是由霍伊尔在1949年BBC广播中创造出来的。 两位物理学家分别通过数学推导，得出宇宙正在膨胀且一定有个开端这一事实：俄国人亚历山大·弗里德曼于1922年以及比利时人乔治·勒梅特（George Lema ître）于1927年。故大爆炸模型又被称为弗里德曼—勒梅特模型。这个模型对勒梅特而言意义非凡，因为他不仅是一位物理学家，还是一名虔诚的天主教神父。宇宙在大爆炸明亮的火球中诞生这一事实，恰好符合创世神创世时所说，“要有光”。于是就有了光。 定形理論を完全に覆したのは1965年のことで、二人の天文学者、アルノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンが巨大なラッパのような電波アンテナを使っていました(第44章参照)。AT&Aのベル研究所が通信衛星とのマイクロ波通信のために設計したものです。銀河系を走る超低温の水素が発する微弱な電波を探るつもりだったのですが、「しゅんしゅん」という音が響き、二人は崩壊してしまいました。このスピーカーをどの方向に向けても、そのノイズを受け取ることができます。実際、ペンジアスとウィルソンは、大爆発の火の玉の残光に躓いたのです。過去138億2000万年の間に宇宙は膨張して冷えてきたため、現在では高エネルギーの可視光は見られなくなっていますが、低エネルギーのマイクロ波放射は残っています。 これが宇宙マイクロ波背景放射で、ペンジアスとウィルソンが1978年にノーベル物理学賞を受賞したほか、ビッグバン理論の証明にもなりました。それでもホイルは、ビッグバンの理論も、マイクロ波背景放射が宇宙から生まれたという事実も、受け入れることを拒否しています。ホイルはその生涯を通じて、定常状態の理論を宇宙マイクロ波背景放射に適合させるために修正し続けました。皮肉なことに、「ビッグバン」という言葉はホイルが1949年にBBCで放送したものです。 二人の物理学者は、宇宙は膨張しており、始まりがあるということを、一九二二年にロシア人のアレクサンドル・フリードマンが、一九二七年にベルギー人のジョージ・ルメテルが、それぞれ数学的に導き出しました。そのためビッグバン模型はフリードマン=ルメット模型とも呼ばれています。このモデルはルメットが物理学者であると同時に敬虔なカトリックの神父であったことから大きな意味を持っていますビッグバンで明るくなった火球の中で宇宙が誕生したという事実は、創造神が創造の時に「光を持て」と言ったことと合致しています。そこに光があります。 爱因斯坦在1915年，第一次世界大战正值白热化之时，提出了他的万有引力定律，即广义相对论。弗里德曼和勒梅特正是根据这一定律推演出膨胀宇宙。让人惊讶的是，爱因斯坦本人也在第二年将广义相对论应用于宇宙引力研究，他却选择忽视自己方程中所蕴含的信息。其实这是科学家们常犯的错误，他们总是很难相信宇宙是真的按照他们写满黑板的那些晦涩难懂的方程运转。正如诺贝尔物理学奖获得者史蒂文·温伯格（Steven Weinberg）所言：“物理学家犯错误不是因为过于自信，而是在于不够相信自己的推断。” 宇宙诞生于大爆炸这一事实给科学界带来了巨大的挑战。约翰·C. 马瑟（John C. Mather）由于在宇宙背景辐射领域的巨大成就获得诺贝尔物理学奖，他说道：“每次我们一说到大爆炸，人们就想知道大爆炸之前是什么，如果我们能回答这个问题，他们又要问那之前又是什么。”英国皇家天文学家马丁·里斯（Martin Rees）也说道：“我们可以追根溯源到大爆炸初期，但我们仍不知道什么炸了、为什么炸了。这些问题是对21世纪科学界的挑战。” |
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