01 探险者的禁地
宇宙如何从“无”中生有
探索世界上所有未知的事物,是人类与生俱来的本性,从太古洪荒的史前时代起,当人类第一次作为万物之灵睁开迷惘的眼睛仰望星空,面对着浩瀚无垠的宇宙时,便开始面对着世界上最大的谜——宇宙从何而来?人类由何而来?
在我们居住的这个星球上产生了无数伟大的科学家、哲学家、神学家,他们为这个世界留下了包罗万象的经典图书,但是,没有一个人能完全令人信服地解开这个谜底,也没有任何一本书能明明白白地描述宇宙是如何起源、人类是如何诞生的。
虽然人类经历了漫长的历史,当2l世纪来临时,科学家们首当其冲的,仍然是要寻求这两个问题的答案。
宇宙起源于何处?当代物理学界认为,它起源于一次“大爆炸”。这就是“大爆炸宇宙学”。然而这种大爆炸又是从什么中产生的呢?对此,当代天体物理学引进了我国古代哲人老子的名言:“天下万物生于有,有生于无。”——宇宙大爆炸乃是从“无”中产生的。
那么,宇宙是什么,它又是怎样“无”中生有的呢?
当人类历史的进程跨入21世纪,虽然与地球的历史相比,它只相当于其最近的一秒钟,但天文学仪器已将人的视野扩展了百万倍,20世纪初,人类所观察到的宇宙已向外延伸到50,000光年,直到遥远的宇宙边缘。
在人类历史长河中,每个人的生命只是沧海一粟,但是我们可以跟随着科学家们观测宇宙的路线,把宇宙史这部影片倒过来回放,去发现过去,回到过去,去寻觅宇宙“婴儿照”的底片。让科学家带领我们沿着逆时针的方向,去叙述宇宙是怎么从“无中生有”创造世界的故事。由此,我们可以追溯到遥远的过去,回溯到宇宙大爆炸第一秒钟,聆听原始大爆炸那惊心动魄的回声……
天文学家告诉我们,按照现代的观点,宇宙是一个无限的概念,是指广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称,且处于不断地运动和发展之中。而地球,在茫茫宇宙太空,不过是太阳系大家庭一个普通的成员。地球与其他行星、彗星、流星组成太阳系。比太阳系范围更大的是银河系。银河系包括有1000多亿颗“太阳”——恒星。然而,银河系并不是宇宙空间的尽头。在银河系之外,还有许许多多星系,人们管它们叫“河外星系”。天文学家已发现10亿多个河外星系,每个河外星系都包含有几亿、几百亿甚至几千亿颗恒星和大量的星云、星际物质。所有河外星系又构成更庞大的总星系。目前,通过射电望远镜和空间探测,已观测到距离我们地球约200亿光年的一种似星非星的天体,取名“类星体”。这种天体的发现,已把今天人类的视线拓展到200亿光年的宇宙深处。
美国宇航局近年宣布,他们利用先进的遥控探测仪器——微波各向异性探测器,对宇宙进行长达1年的观测,并利用结果精确计算出宇宙的年龄大约是137亿年。他们还发现,第一代行星的亮光在“大爆炸”之后大约2亿年就形成。同时,他们利用先进的技术,捕捉到了宇宙“婴儿照”。他们解释说:“大爆炸之后大约2亿年,各种奇异的粒子就聚集在一起,这时形成了星云以及行星,我们侦测到最初形成的时间,今天我们所见的行星光点,是经过130亿年的漫长旅程才抵达地球的。”
那么,什么是“大爆炸”和“宇宙膨胀”理论呢?
“大爆炸”理论是伽莫夫于1946年创建的。根据这一理论,在最初的大爆炸时,宇宙是密而热的、直径很小的、看不见的一个点。当时质量能量都集中在几乎是无限小的时空曲率半径范围之内,所谓的大爆炸开始启动。一连串的相变,使粒子进入量子力相互作用的状态;质子和中子突然从高能粒子的混沌中出现。时空从这一刻开始,物质和能量也由此产生。
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