书城童书故事中的科学(人生解密)
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第21章 宇宙大爆炸理论

宇宙起源何处?天地是怎样形成的?在《圣经》中,关于这个亘古以来人们就思考着的问题,有着这样创世纪的故事:

起初神创造天地。

地是空虚混沌。渊面黑暗。神的灵运行在水面上。

神说,要有光,就有了光。

神看光是好的,就把光暗分开了。

神称光为昼,称暗为夜。有晚上,有早晨,这是头一日。

神说,诸水之间要有空气,将水分为上下。

神就造出空气,将空气以下的水,空气以上的水分开了。事就这样成了。

神称空气为天。有晚上,有早晨,是第二日。

神说,天下的水要聚在一处,使旱地露出来。事就这样成了。

神称旱地为地,称水的聚处为海。神看是好的。

神说,地要发生青草,和结种子的菜蔬,并结果子的树木,各从其类,果子都包着核。事就这样成了。

于是地发生了青草,和结种子的菜蔬,各从其类,并结果子的树木,各从其类,果子都包着核。神看着是好的。

有晚上,有早晨,是第三日。

神说,天上要有光体,可以分昼夜,作记号,定节令,日子,年岁。

并要发光在天空,普照在地上。事就这样成了。

于是神造了两个大光,大的管昼,小的管夜。又造众星。

就把这些光摆列在天空,普照在地上。

管理昼夜,分别明暗。神看着是好的。

有晚上,有早晨,是第四日。

神说,水要多多滋生有生命的物,要有雀鸟飞在地面以上,天空之中。

神就造出大鱼和水中所滋生各样有生命的动物,各从其类。又造出各样飞鸟,各从其类。神看着是好的。

神就赐福给这一切,说,滋生繁多,充满海中的水。雀鸟也要多生在地上。

有晚上,有早晨,是第五日。

神说,地要生出活物来,各从其类。牲畜,昆虫,野兽,各从其类。事就这样成了。

于是神造出野兽,各从其类。牲畜,各从其类。地上一切昆虫,各从其类。神看着是好的。

神说,我们要照着我们的形象,按着我们的样式造人,使他们管理海里的鱼,空中的鸟,地上的牲畜,和全地,并地上所爬的一切昆虫。

神就照着自己的形象造人,乃是照着他的形象造男造女。

神就赐福给他们,又对他们说,要生养众多,遍满地面,治理这地。也要管理海里的鱼,空中的鸟,和地上各样行动的活物。

神说,看哪,我将遍地上一切结种子的菜蔬和一切树上所结有核的果子,全赐给你们作食物。

至于地上的走兽和空中的飞鸟,并各样趴在地上有生命的物,我将青草赐给它们作食物。事就这样成了。

神看着一切所造的都甚好。有晚上,有早晨,是第六日。

天地万物都造齐了。

到第七日,神造物的工已经完毕,就在第七日歇了他一切的工,安息了。

神赐福给第七日,定为圣日,因为在这日神歇了他一切创造的工,就安息了。

创造天地的来历,在耶和华神造天地的日子,乃是这样。

《圣经》中的故事当然不是科学,那么,宇宙究竟是怎样起源的呢?终点又在哪里?对这些疑问,大爆炸理论是目前从科学上说,最合理的一种解释,又被称为”大爆炸模型“。这一理论诞生于20世纪20年代,并在40年代得到补充和发展,此后又一度寂寂无闻。直到20世纪50年代,人们才开始注意这个理论。

大爆炸模型的一个基本假设是宇宙的年龄有限,这个假设的理论来源于物理学中一条最基本的定律——热力学第二定律。该模型最早的理论基础是爱因斯坦广义相对论,实证基础则是19世纪末、20世纪初的天文观测。1929年,天文学家哈勃提出,一些星系的运行速度在有规律地增加,一个星系的运行速度与其距离成正比。这被称为哈勃定律。各国天文学家进行了大量类似的观测后,很快就证实了哈勃定律。在观察中还发现,星系光谙有普遍的红移现象。这种现象使人们觉得宇宙仿佛是在膨胀,就像膨胀着的气球一样。天文学家在观察结果面前承认了宇宙膨胀这一事实。

根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高(在100亿℃以上),物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿℃左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素,化学元素就是从这一时期开始形成的。突然,宇宙爆炸了!在大爆炸发生后的10-35和10-32秒之间,宇宙经历了剧烈暴涨的阶段,最终结果是它立即长大了1050倍,原先灼热的高温下降到近乎零。

大爆炸模型并不是终极真理。它只是现有宇宙起源理论中最好的一种,但仍有许多难题未能解决。按照大爆炸模型,宇宙在诞生后不断膨胀,与此同时,物质间的万有引力对膨胀过程进行牵制。如果宇宙的总质量大于某一特定数值(临界质量),那么总有一天宇宙将在自身引力的作用下收缩,造成与大爆炸相反的”大坍塌“,这样的宇宙是”闭合“的。如果宇宙的总质量小于这一数值,则引力不足以阻止膨胀,宇宙就将永远膨胀下去,即”开放“的。这些问题目前来说还只是一种猜测,大量的实证工作还很困难。但是,越来越多的证据表明,大爆炸模型在科学上有强大的说服力,至少现在没有比它更好的理论。我们不得不相信,宇宙有一个开始,也将有一个终结。它产生于”无“,或许也终将回归于”无“。