正文 第5章 浩瀚宇宙——探索宇宙的奧秘(1)(1 / 3)

宇宙是如何誕生的?宇宙中還存在其他的“太陽係”嗎?宇宙中的射線來自哪裏?星係會互相吞食嗎?宇宙塵埃從哪裏來……浩瀚的宇宙,給我們留下太多的遐想,今天,我們就一起去發現和探索宇宙的奧秘。

宇宙的起源:眾說紛紜

宇宙是如何起源的?空間和時間的本質是什麼?這是從兩千多年前的古代哲學家到現代天文學家一直都在苦苦思索的問題。直至20世紀,有兩種“宇宙模型”比較有影響,一是穩態理論,一是大爆炸理論。

大爆炸宇宙論與哈勃定律

1927年,比利時數學家勒梅特提出“大爆炸宇宙論”。他認為最初宇宙的物質集中在一個超原子的“宇宙蛋”裏,在一次無與倫比的大爆炸中分裂成無數碎片,形成了今天的宇宙。

1948年,俄裔美籍物理學家伽莫夫等人又詳細勾畫出宇宙由一個致密熾熱的奇點於150億年前一次大爆炸後,經一係列元素演化到最後形成星球、星係的整個膨脹演化過程的圖像。但是該理論存在許多使人迷惑之處。

宏觀宇宙是相對無限延伸的。“大爆炸宇宙論”關於宇宙當初僅僅是一個點,而它周圍卻是一片空白,人類至今還不能確定範圍也無法計算質量的宇宙壓縮在一個極小空間內的假設隻是一種臆測。況且,從能量與質量的正比關係考慮,一個小點無緣無故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量從何而來呢?

1929年,美國天文學家哈勃提出了星係的紅移量與星係間的距離成正比的哈勃定律,並推導出星係都在互相遠離的宇宙膨脹說。

哈勃定律隻是說明了距離地球越遠的星係運動速度越快——星係紅移量與星係距離呈正比關係。但他沒能發現很重要的另一點——星係紅移量與星係質量也呈正比關係。

星係外移為什麼紅移多、紫移少

宇宙中星係間距離非常非常遙遠,光線傳播因空間物質的吸收、阻擋會逐漸減弱,那些運動速度越快的星係就是質量越大的星係。

質量大,能量輻射就強,因此我們觀察到的紅移量極大的星係,當然是質量極大的星係。這就是被稱做“類星體”的遙遠星係因質量巨大而紅移量巨大的原因。

另外,那些質量小、能量輻射弱的星係則很難觀察到,於是我們現在看到的星係大多呈紅移。而銀河係內的恒星由於距地球近,大小恒星都能看到,所以恒星的紅移紫移數量大致相等。

導致星係紅移多、紫移少的另一原因是:宇宙中的物質結構都是在一定範圍內圍繞一個中心按圓形軌跡運動的,不是像大爆炸宇宙論描述的從一個中心向四周做放射狀的直線運動。因此,從地球看到的紫移星係範圍很窄,數量極少,隻能是與銀河係同一方向運動的,前方比銀河係小的星係;後方比銀河係大的星係。隻有將來研製出更高分辨程度的天文觀測儀器才能看到更多的紫移星係。

宇宙起源的問題有點像這個古老的問題:是先有雞呢,還是先有蛋。換句話說就是,何物創生宇宙,又是何物創生該物呢?

關於宇宙如何起始的爭論貫穿了整個記載的曆史。基本上存在兩個思想學派。許多早期的傳統,以及猶太教、基督教和伊斯蘭教認為宇宙是相當近的過去創生的。

另外,希臘哲學家亞裏士多德等人,不喜歡宇宙有個開端的思想。他們覺得這意味著神意的幹涉。他們寧願相信宇宙已經存在了並將繼續存在無限久。某種不朽的東西比某種必須被創生的東西更加完美。

宇宙中充滿了像蛛絲一樣的繩。這些繩的性質是異乎尋常的,它像蛛絲,但比原子還要細,你可以穿過它走路而絕發現不了它。一英寸這樣長的繩,大約就有科羅拉多山脈加在一起的質量;它的強度也極大,如果有地方拴住它的話,能綽綽有餘地把地球拖到半人馬星座α星那裏而不會折斷……這是一種怎樣的繩?它又從何而來呢?

奇特的宇宙繩論

關於宇宙的起源,已提出多種學說來加以解釋,其中最有影響的學說就是大爆炸論。一些物理學家預言,大爆炸曾經湧出成群的磁單極子至今仍在宇宙中遊蕩著,另一些科學家則認為宇宙初期產生的是密集的小黑洞,但有一些學者卻喋喋不休訴說形成一種誇克和膠子組成的宇宙糊,而還有一些科學家在大聲驚歎我們宇宙似乎是變化多端、沸騰多泡大宇宙之中的一個泡……今天,科學家們又開始說宇宙中充滿著“繩”。