宇宙的起源与演化

文章作者:岁月静好 | 2015-10-21
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说到宇宙可能我们的第一印象就是浩瀚无垠,正是由于宇宙的存在才让一切生物的起源与生存有了载体,然而宇宙总是那么神秘,我们看不到宇宙的尽头,关于宇宙的起源与演化一直都着几种不同的说法,除了我们所熟知的大爆炸说其实最早的宇宙起源学就是说盖天说 。

盖天说”是我国古代最早的宇宙结构学说,这一学说认为天是圆形的地是方形,因此这一学说又被称为“天圆地方说”。原文地址:/article/201510/403.html

“天圆地方说”虽然符合当时人们粗浅的观察常识,但却很难自圆其说。比如方形的地和圆形的天怎样连接起来就是一个问题。于是天圆地方说又修改为天并不与地相接而是像一把伞高悬在大地上空,中间有绳子缚住它的枢纽,四周还有八根柱子支撑着。

但是问题又来了这八根柱子撑在什么地方以及天盖的伞柄插在哪里,又或是扯着大帐篷的绳子又拴在哪里,这些问题也都是天圆地方说无法回答的。到了战国末期新的盖天说诞生了,新盖天说认为天像覆盖着的斗笠,地像覆盖着的盘子,天和地并不相交天地之间相距8万里,盘子的最高点便是北极。

太阳围绕北极旋转,太阳落下并不是落到地下面,而是到了我们看不见的地方。我们不得不承认新盖天说不仅在认识上比天圆地方说前进了一大步,而且对古代教学和天文学的发展产生了重要的影响。盖天说是一种原始的宇宙认识论,它对许多宇宙现象不能作出正确的解释同时本身又存在许多漏洞。

到了唐代天文学家一行等人通过精确的测量,彻底否定了盖天说中“日影千里差一寸”的说法后盖天说从此便破产了。 浑天说日月星辰东升西落,它们从哪里来,又到哪里去了,日月在东升以前和西落以后究竟停留在什么地方?这些问题一直使古人困惑不解。

直到东汉著名的天文学家张衡提出了完整的“浑天说”思想才使人们对这个问题的认识前进了一大步,宣夜说是我国历史上最有卓见的宇宙无限论思想,它最早出现于战国时期,到汉代则已明确提出。“宣夜”是说天文学家们观测星辰常常喧闹到半夜还不睡觉,据此推想,宣夜说是天文学家们在对星辰日月的辛勤观察中得出的。

另外就是我们比较熟悉的地心说,它是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说,它最初由古希腊学者欧多克斯提出,后经亚里多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。

到了40年代科学家们预测宇宙是由大爆炸产生的,大爆炸说对宇宙的起源是这样描写的:宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。千百年来科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天科学家们才确信,宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。

在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起并浓缩成很小的体积,温度极高密度极大称为奇点,瞬间产生巨大压力之后发生了大爆炸,这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。

大爆炸使物质四散出去,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。也正是从那时起才开始产生了时间和空间、质量和能量。在大爆炸发生前,既没有物质,也没有能量,当然也没有生命。

我们平常所看到的太阳、月亮、地球还有动物、植物都是起源一次大爆炸,而且爆炸得起点又是非常非常的小。美国天文学家伽莫夫接受并发展了勒梅特的思想,于1948年正式提出了宇宙起源的大爆炸学说。

 伽莫夫认为宇宙最初是上个温度极高、密度极大的由最基本粒子组成的“原始火球”。根据现代物理学,这个火球必定迅速膨胀,它的演化过程好像一次巨大的爆发。由于迅速膨胀,宇宙密度和温度不断降低,在这个过程中形成了一些化学元素,然后形成由原子、分子构成的气体物质.气体物质又逐渐凝聚起星云,最后从星云中逐渐产生各种天体,成为现在的宇宙。

这种学说一般人听起来非常离奇不可思议,在科学界也由于这个学说缺乏有力的观测证据,因而在它刚刚问世时,并未予以普遍的响应。 到了1965年,宇宙背景辐射的发现使大爆炸说重见天日。原来大爆炸说曾预言宇宙中还应该到处存在着“原始火球”的“余热”,这种余热应表现为一种四面八方都有的背景辐射。特别令人惊奇的是,伽莫夫预言的“余热”温度竟恰好与宇宙背景辐射的温度相当。

另一方面由于有关天文学数据已被改进,因此根据这个数据推算出来的宇宙膨胀年龄,已从原来的50亿年增到100-200亿年,这个年龄与天体演化研究中所发现的最老的天体年龄是吻合的。由于大爆炸说比其他宇宙学说能够更多、更好地解释宇宙观测事实,因此愈来愈显示出它的生命力。

后来爱因斯坦提出了广义相对论,他提出加速度不等于零的理论,其中即包含了宇宙膨胀的学说。1931年,美国天文学家以先进的天文望远镜发现,在银河系外仍有很多银河系,并且在不断地膨胀,这才使得宇宙膨胀的理论得到证实。

到了40年代科学家们预测宇宙是由大爆炸产生的,那么它爆炸之后必定会有残馀物质留在太空之中。这遗留的物质就是电子波[辐射波],其所代表的温度约为零下273度。这假设在当时并没被证实。在60年代时,贝尔实验室的科学家为电讯研究架起天线时发现一直听到噪音,而这噪音所代表的温度为零下260度左右。

于此同时普林斯顿大学的物理学家们也在凭理论找寻大爆炸后的馀波,后来这两组工作研究联合表示,这天线所收到的噪音即为大爆炸后的馀波,其温度约为零下270度,这一发表证实了大爆炸的理论,宇宙大爆炸学说的其他一些观点在最近也都先后得到了证实。

然而问题并没有最终解决,无论根据今天的哪一种学说,都要求物质从一无所有之中产生,也许这很难相信,所以这也是迄今为止仍然使天体物理学家深感困惑的问题。

所以大爆作为宇宙开始的说法仍需进一步的求证,因为宇宙在大爆炸后如何能维持这么的有次序是没有人能解释的。我们目前只能证实说宇宙是在不断的膨胀中,其它的学说则仍有待证实,但是我们不能否认曾经那些无法考证的说法,至少在当时它是进步的,为人们认识宇宙以及今后研究宇宙打下了一定的基础。

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