今学术界对于宇宙的观念,是基本的便是大爆炸理论,该理论为我们勾画出宇宙的轮郭,从而成为学术界的经典理论。 然而,宇宙似乎永远都是一个最深奥的难题,这的演化过程是科学研究的永恒主题, 其中最引人注目的课题就是宇宙的诞生了。大爆炸理论对此是这样描绘的:宇宙是由“奇点”诞生而来。“奇点”是一个温度和密度奇高的神奇小点,在约150亿年前,“奇点”突然爆发,从而形成了现在这个宇宙。但是,这个“奇点”被描绘成体积为零、时间停顿的“点”,似乎是一个不可想像、不可思议的点,其本身是一个无限大与无限小相结合的矛盾体,它的形成由来成了一个万古之谜。 黑洞是目前理论中星体的最高级存在形式。它的质量、密度奇大、温度奇高,按常规这样的星体是发光的,可黑洞的引力奇强,非但本身不发光,就边外界的光也吸收了。这纱断地吞噬着周围的物质,质量在不停地增加,但同时体积却因物质向中心塌陷而缩小,这种激烈塌缩的最终结果,使其中心部位形成一个“点” 如果我们把一切天体的组合视为大宇宙,而把众多的黑洞看做是一个个小宇宙,那么宇宙便有了这样的轮郭:我们所处的这个宇宙只是大宇宙中的一个宇宙而己,宇宙中心部位形成的点其实就是一个“奇点”,小宇宙在“奇点”之前曾经有过另外一番存在形式,曾经是一个巨大的黑洞。“奇点”是黑洞力量平衡后的存在形式。当黑洞收缩到相当的程度后,外围物质向内的收缩力的质向外的膨胀力相平衡时便不再收缩,处于一种相对稳定状态,星体此时的状态就是“奇点”。“奇点”的温度、密度、质量奇高,但体积不可能会无限的小,而且时间是永恒的,并不以物质的存在形态来决定。 该状态存在的时间较短,一旦“奇点”内的膨胀力反超过收缩力后,外层物质会被内层的高压猛烈地抛向四周的深渊,形成大爆炸,同时迸发出强大的能量和光芒,此时物质只进不出,这种状态就是“白洞”。黑洞与白洞是同一星体在不同时期的表现形式,是物质力量变化的结果。黑洞终结果又必将是黑洞。它们之间是相互循环的,如同《周易》中的阴鱼和阳鱼相互更迭一样,这个循环过程如下:奇点----洞(大爆炸)---星系的演变---黑洞---奇点,这个过程是物质力量变化的结果,故而也可看做:膨胀---收缩---膨胀。该过程是小宇宙的一个循环,是个小循环,每个小宇宙都进行着这样的小循环,是个小循环,每个宇宙都进行着这样的小循环。 我们所处的这个小宇宙同样要经历这样的小循环。在未来某个时期,这个小宇宙将停止膨胀,继而开始收缩,速度逐步加快,最后小宇宙内的各种物质都将事例在一起,形成一个黑洞,经过“奇点”之后,又将是新一轮的大爆炸,开始小宇宙新一轮的演化。 宇宙中还有一种奇怪的星体叫类星体,距离我们十分遥远,其体积不大,但其质量、密度、温度奇高,发光强度在太阳的1000亿倍以上,它的存在时间在200亿光年以上。其实,这就是白洞,是不同于我们这个小宇宙的另一小宇宙某一轮循环的初期表现形式。 如此看来,我们这个宇宙只是在一个共同存在的无数小宇宙中的一员,所有小宇宙的组合才构成大宇宙,每个小宇宙进行着小循环,而大宇宙亦同样经历着膨胀--收缩--膨胀的循环,这是超级大循环,规模和周期远在小循环之上。大宇宙的原始大黑洞才是众多小宇宙的宇宙之母,大宇宙的历史远在小宇宙之上。 各个小宇宙统一在大宇宙之中,相互之间并不是孤立的。从小循环来看,小宇宙之间是各自演化的;从全过程的大街环来看,众多小宇宙的质量大小不同,故而它们小循环的周期亦将不同,所以,它们的演化过程并不是同步的。另外,当大宇宙处于膨胀时期时,较大的小宇宙会分裂成若干个更小的小宇宙;而当大宇宙处于收缩时期时,小宇宙之间又会相互兼并。 当众多小宇宙在进行着小循环的同时,也组成了大宇宙大循环的演化过程,大循环过程如下:大宇宙原始大黑洞---原始大爆炸----各个小宇宙的小循环(奇点----白洞---星系的演变---黑洞---奇点)---大宇宙大黑洞。大循环与小循环一起,周而复始。物质是永恒不灭的,只要物质存在,大宇宙循环将不停地轮回下去,永无止境。 注:这里小宇宙指的是银河系一类的星系。直径10万光年左右 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。
宇宙是怎么形成的呢
宇宙是如何起源的?空间和时间的本质是什么?这是从2000多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的探索宇宙三部曲,宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辩,而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。
“大爆炸宇宙论”是1927年由比利时数学家勒梅特提出的,他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里,在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片,形成了今天的宇宙。1948年,俄裔美籍物理学家伽莫夫等人,又详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后,经一系列元素演化到最后形成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。但是该理论存在许多使人迷惑之处。
宏观宇宙是相对无限延伸的。“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初仅仅是一个点,而它周围却是一片空白,即将人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一种臆测。况且从能量与质量的正比关系考虑,一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢?
人类把地球绕太阳转一圈确定为衡量时间的标准——年。但宇宙中所有天体的运动速度都是不同的,在宇宙范围,时间没有衡量标准。譬如地球上东西南北的方向概念在宇宙范围就没有任何意义。既然年的概念对宇宙而言并不存在,大爆炸宇宙论又如何用年的概念去推算宇宙的确切年龄呢?
1929年,美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快--星系红移量与星系距离呈正比关系。但他没能发现很重要的另一点--星系红移量与星系质量也呈正比关系。
宇宙中星系间距离非常非常遥远,光线传播因空间物质的吸收、阻挡会逐渐减弱,那些运动速度越快的星系就是质量越大的星系。质量大,能量辐射就强,因此我们观察到的红移量极大的星系,当然是质量极大的星系。这就是被称作“类星体”的遥远星系因质量巨大而红移量巨大的原因。而银河系内的恒星由于距地球近,大小恒星都能看到,所以恒星的红移紫移数量大致相等。
导致星系红移多紫移少的另一原因是:宇宙中的物质结构都是在一定范围内围绕一个中心按圆形轨迹运动的,不是像大爆炸宇宙论描述的从一个中心向四周作放射状的直线运动。因此,从地球看到的紫移星系范围很窄,数量极少,只能是与银河系同一方向运动的,前方比银河系小的星系;后方比银河系大的星系。只有将来研制出更高分辨程度的天文观测仪器才能看到更多的紫移星系。
宇宙中的物质分布出现不平衡时,局部物质结构会不断发生膨胀和收缩变化,但宇宙整体结构相对平衡的状态不会改变。仅凭从地球角度观测到的部分(不是全部)可见星系与地球之间距离的远近变化,不能说明宇宙整体是在膨胀或收缩。就像地球上的海洋受引力作用不断此涨彼消的潮汐现象并不说明海水总量是在增加或减少一样。
1994年,美国卡内基研究所的弗里德曼等人,用估计宇宙膨胀速率的办法计算宇宙年龄时,得出一个80~120亿年的年龄计算值。然而根据对恒星光谱的分析,宇宙中最古老的恒星年龄为140~160亿年。恒星的年龄倒比宇宙的年龄大。
1964年,美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射,是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效果。宇宙中的物质辐射是时刻存在的,3K或5K的温度值也只是人类根据自己判断设计的一种衡量标准。
至于大爆炸宇宙论中的氦丰度问题,氦元素原本就是宇宙中存在的仅次于氢元素的数量极丰富的原子结构,它在空间的百分比含量和其它元素的百分比含量同样都属于物质结构分布规律中很平常的物理现象。在宇宙大尺度范围中,不仅氦元素的丰度相似,其余的氢、氧……元素的丰度也都是相似的。而且,各种元素是随不同的温度、环境而不断互相变换的,并不是始终保持一副面孔,所以微波背景辐射和氦丰度与宇宙的起源之间看不出有任何必然的联系。
大爆炸宇宙论面临的难题还有,如果宇宙无限膨胀下去,最后的结局如何呢?德国物理学家克劳修斯指出,能量从非均匀分布到均匀分布的那种变化过程,适用于宇宙间的一切能量形式和一切事件,在任何给定物体中有一个基于其总能量与温度之比的物理量,他把这个物理量取名为“熵”,孤立系统中的“熵”永远趋于增大。但在宇宙中总会有高“熵”和低“熵”的区域,不可能出现绝对均匀的状态。所以,那种认为由于“熵”水平的不断升高而达到最大值时,宇宙就会进入一片死寂的永恒状态,最终“热寂”而亡的结局。
根据天文观测资料和物理理论描述宇宙的具体形态,星系的形态特征对研究宇宙结构至关重要,从星系的运动规律可以推断整个宇宙的结构形态。而星系共有的圆形旋涡结构就是整个宇宙的缩影,那些椭圆、棒旋等不同的星系形态只是因为星系年龄和观测角度不同而产生的视觉效果。
奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物质运动形式。这种螺旋现象对于认识宇宙形态有着重要的启迪作用,大至旋涡星系,小至DNA分子,都是在这种螺旋线中产生。大自然并不认可笔直的形式,自然界所有物质的基本结构都是曲线运动方式的圆环形状。从原子、分子到星球、星系直到星系团、超星系团无一例外,毋庸置疑,浩瀚的宇宙就是一个大旋涡。因此,确立一个“螺旋运动形态宇宙模型”,比那种作为所有物质总和的“宇宙”却脱离曲线运动模式而独辟蹊径,以直线运动方式从一个中心向四面八方无限伸展的“大爆炸宇宙模型”,更能体现真实的宇宙结构形态。
最新的科学技术表明宇宙起源于一次大爆炸。