简体 正體

形形色色的宇宙学说

气功修炼网   2013年07月06日 22:31   评论»  

◎尚莱茵

古人云:“上下四方为宇、往古来今曰宙”。自古以来,宇宙这个词汇就被定义为一切时间和空间的总和。世间万物都在宇宙中,宇宙即是万有,它就是一切。“宇宙学”就是研究宇宙本身的学问,具体说来,是借助天文学、物理学、数学等手段研究宇宙结构与演化的一门自然科学。人类对宇宙起源和结构的关注可以追溯到人类文明的开端。

在我国,有一个流传已久的古老传说——盘古开天辟地,讲的就是宇宙开始的故事。最初,天地呈混沌状,像一个鸡蛋,只有盘古在其中生存。过了不知多少年,这团混沌分开了,轻的和透明的部分就上升形成了天,重的和混浊的部分就下沉形成了地,盘古也屹立在天地之间。而天一日加高一丈,地一日变厚一丈,盘古也一日长大一丈。如此又经过了很多很多年,天变得极高,地也变得极厚,盘古也长得极大……

生活在4000年前伊拉克两河流域的古巴比伦人认为,宇宙是一个密封的箱子或房间,大地是它的底板。底板中央矗立着冰雪覆盖的区域,幼发拉底河就发源于这些区域中间。大地四周有水环绕,水之外有天和山,以支撑蔚蓝色的天穹。不过,古巴比伦星象家已经认识到地球是一个球体,黄道十二星座也是他们划分的。

在尼罗河两岸生活的古埃及人心目中,宇宙大体上和巴比伦人心目中的宇宙一样。他们认为,宇宙是一个方盒子,南北的长度较长,底面略呈凹形,而埃及就处于凹陷的中心。天是一块平坦或球形的天花板,四方有四个天柱,即山峰所支撑,星星是用链缆悬挂在天上的灯。在方盒的边沿上,围着一条大河,河上有一条船载着太阳往来。尼罗河是这条河的一个支流。显然,这个宇宙模型受古埃及地形的影响太深。

我国古代居主导地位的宇宙模型是“浑天说”。发明地动仪的张衡是它的主要拥护者。浑天说认为,天好像一个鸡蛋壳笼罩在一片汪洋之上,陆地似蛋黄,浮在蛋青般的水中,恰好位于天的正下方。但是蛋壳、蛋黄的比喻只是为了说明天与地的位置关系,古人可没有把脚下的大地看成是球形的。尽管唐代的僧一行在大地测量中曾发现了用“地平观”解释不了的事实,但他没敢怀疑“浑天说”。最令古人搞不懂的是:大地的外面全是汪洋,那么太阳落山后岂不是沉入水中熄灭了吗?为此,有人尝试从五行相生相克的角度出发解释这个问题,但并不成功。毕竟这个模型与现实相差太远。

古希腊人首先正确地认识到脚下的大地是一个球体的表面。亚里斯多德认为,地球位于宇宙的中心,包括太阳在内的所有天体都在各自的圆形轨道上围绕地球运转。后来天文学家托勒密借助几何学精确地描述了这个宇宙模型,使之能预测天体位置。由于亚里斯多德在学术界拥有的地位,地心说和“水晶球体系”在中世纪的欧洲深入人心。基督教完全接纳了亚里斯多德的理论,认为与《圣经》的宇宙观一致,符合上帝创世的理论。这个宇宙模型的最大“优点”,就是在最外层的恒星天球之外,为天堂和地狱留出了空间。

波兰人哥白尼并不是第一个提出地球围绕太阳转的人,但他是最有影响的一个。1514年,身为天主教教士的哥白尼提出了“日心说”,认为太阳静止地位于宇宙的中心,而地球和其它的行星围绕着太阳作圆周运动。由于害怕教会的迫害,哥白尼只能秘密地传播他的学说。后来,意大利的伽利略在观测木星时,发现几个行星在围绕着木星旋转,这表明其它星球不一定非得绕着地球旋转。随后开普勒修正了哥白尼的理论,用椭圆轨道取代了圆轨道,使其很好地符合了观测结果。众多天文学家的公开支持,最终宣告了亚里斯多德学说的终结。

从亚里斯多德—托勒密的地心说到哥白尼—伽利略的日心说,人们花了2000多年的时间,才学会换个角度思考问题——原来太阳东升西落,完全是地球转动的结果。一旦思路打开,灵感便源源不断地从科学家脑海中涌出。布鲁诺认为甚至太阳也不是宇宙的中心,它和夜空中的点点繁星一样,是普通的恒星;而宇宙是无限的,星星则散布于无尽的空间里。也许布鲁诺的步子迈得太大,宗教法庭无法容忍其“异端邪说”,于1600年把他烧死在罗马的百花广场,他因此成为最著名的科学殉道者。直到1822年,教庭才正式裁定太阳是所有行星的运转中心。

令人吃惊的是,尽管人们知道世间的一切都在运动中,只是到了20世纪20年代美国天文学家哈勃(那台著名的太空望远镜就以他的名字命名)发现红移定律后,宇宙演化的观念才进入人类的考量。人们甚至从来没有想过宇宙也会演化。牛顿的万有引力定律表明,宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态。即使在爱因斯坦的广义相对论中,情况也好不到哪儿去,为了得到一个稳定的宇宙模型,他曾将宇宙常数引进理论中。他们都希望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见,宇宙演化的观念并没有产生在这些天才的头脑之中。

哈勃的红移定律标志着现代宇宙学的诞生。他发现,从星系发光的波长可以推断,星系离我们的距离越远,离开我们而去的速度就越快。这表明整个宇宙处于膨胀的状态。从时间上倒溯到过去,估计在大约150亿年前曾经发生过一桩开天辟地的大事件,即宇宙从一个极其致密、高温的状态中爆发产生。伽莫夫在1948年发表的一篇关于热大爆炸模型的文章中做出了一个惊人的预言,早期大爆炸的辐射仍残存在我们周围,不过由于宇宙膨胀引起的红移,其绝对温度只余下几度左右,在这种温度下,辐射是处于微波的波段。在1965年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射之后,人们开始认真对待这个预言。

于是,随着实验和理论证据的积累,人们越来越清楚地认识到,宇宙在时间上必须有个开端。

(选自“大众科技报”)

发稿:2002年11月22日

anyShare分享到: