读《宇宙的起源与归宿》

　　读《宇宙的起源与归宿》（听霍金讲万物之理）——与霍金先生共勉
　　德国伟大的理性主义哲学家康德曾经说过，“我们头上的灿烂星空和心中的道德法则”，这两种伟大的事物，我们越是经常，越是执着地思考它们，我们心中就越是充满永远新鲜有增无已的赞叹和敬畏。
　　人类对宇宙起源存在着二种主要理论：大爆炸与宇宙恒稳态理论，然而在二种理论中的大爆炸理论虽然被大多数人所接受，却仍然有许多问题没有得到明确的答案。例如，①如果宇宙起源于一次大爆炸，那么大爆炸之前宇宙又是怎样的情形；②通过观测宇宙在进行新一轮的加速膨胀，这种加速以现在的理论仍然无法解释；③对于宇宙是否会继续膨胀，或者还是会再次坍缩，也没有一个明确的答案；④为什么早期宇宙会有如此高的温度；⑤为什么宇宙在大尺度上会如此均匀——为什么在空间中的不同位置，以及从不同的方向上看宇宙都是一样的；⑥为什么宇宙的最终膨胀速率会如此接近临界值，恰好保证不再坍缩；⑦尽管事实上宇宙在大尺度上表现为高度均匀和各向同性，但其中不会存在局部性的物质团块，如恒星和星系，这些密度涨落的原因是什么？仅仅依据广义相对论不可能解释这些特征。以上问题的存在无疑是奇点大爆炸理论新的挑战！
　　然而，恒稳态宇宙学虽然在20世纪60年代以前，在大爆炸理论还没有为人们广泛接受时，它对于宇宙起源的解释一直占主导地位。虽然，在大爆炸理论之后，人们开始淡忘它，但它仍然不失为人们逐渐认识宇宙的一个分支，这个概念认为，宇宙各部分均匀的，无明显变化的，在宇宙创生开始就维持了一个稳定的密度和质量，宇宙不会随时间的变化而产生改变，即使是在膨胀过程中，物质的密度仍然是不变的，最初的猜想来自金斯，然而由于该理论在测算宇宙年龄和地球年龄出现宇宙约有20亿年，地球却有40亿年，这意味着宇宙的年龄比地球还短，为了解决这个问题，在1948年，霍伊尔等科学家提出了恒稳态宇宙学这种观点，为了解决年龄矛盾问题，宇宙虽然在不断膨胀，但是没有一个密度极高的阶段（即大爆炸理论中宇宙大爆炸之前的奇点状态），因而不存在演变年龄的问题，即宇宙是恒久存在的。霍伊尔认为，人们追寻物质的起源存在着问题，它与大多数已被证实是正确的守恒定律相违背，并且在这种理论下所预言的星系分布和射电计数也不符事实际情况，这种理论可以从虚无到存在的观点本身，也只是一种神秘主义理念经，因此，在20世纪60年代之后这种理论开始没落了。
　　然而到了1993年，这种理论有了新的发展，即最近提出的准稳恒态，宇宙学霍伊尔等人认为，物质本身是永恒存在的，并且它是存在于密度极大的前聚合物的引力场子中，在宇宙中不断产生的小规模的爆炸导致了宇宙的不断膨胀，宇宙由于周期性的震荡（约400亿年），使宇宙尺度不断收缩，直到尺度需求震荡的最小值，这种新学说也能解释很多问题。例如，对于银河系之外的天气质量和能量的总体输出问题，可观测到的不同类型物质粒子的合成问题等在这种理论下，宇宙活动成了一种周期性行为，大爆炸在这种理论下只是一个特殊情形，此最新理论似乎也能合理地解释出许多问题。然而此种理论所提出的假说和推测是否正确，仍需要进一步详细的观测和证明。
　　大爆炸理论产生于20世纪20年代，这种理论认为在最初的宇宙中，世界是没有时间和空间之说的，只是在很久以前（大约在100亿-200亿年）。一个密度和时空曲率无穷大的奇点产生能量巨大的爆炸后，产生大量的物质、时间和空间也开始产生了，最后，随着空间的暴胀、温度的下降，不断进行核反应生成新的物质元素，这些新的元素融合在一起，并不断地相互吸引，再扩大最终形成我们的星系和星球，甚至还出现了诸如我们人类这样的生命。

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