宇宙是怎樣行成的
宇宙是怎樣行成的熱心網(wǎng)友:最初三分鐘 宇宙的最初源頭是一個(gè)奇點(diǎn),即所謂的“宇宙蛋”,它凝聚了所有的時(shí)空質(zhì)能,孕育著未來物質(zhì)世界的一切,包括天體和生命。大約150億年以前,宇宙蛋在一
熱心網(wǎng)友:最初三分鐘 宇宙的最初源頭是一個(gè)奇點(diǎn),即所謂的“宇宙蛋”,它凝聚了所有的時(shí)空質(zhì)能,孕育著未來物質(zhì)世界的一切,包括天體和生命。大約150億年以前,宇宙蛋在一場(chǎng)無與倫比的大爆炸中猝然爆發(fā)。大爆炸震撼出時(shí)空,物質(zhì)世界破殼面出,宇宙史的紀(jì)元從此開始。 剛剛誕生的宇宙,空間從無到有并急劇猛增,僅僅10-32秒后,就暴脹到大約1光年的直徑。在1秒鐘時(shí),由于大爆炸產(chǎn)生的極強(qiáng)高能輻身均勻地充滿整個(gè)空間,宇宙成為100億k高溫的熔爐,所有物質(zhì)被熬成一鍋基本粒子湯。 緊接著,一場(chǎng)肆虐的原始宇宙風(fēng)暴開始了,基本粒了之間發(fā)生猛烈撞擊,中了熔入質(zhì)子形成了氦核。這個(gè)過程延續(xù)了大約三分鐘,直至所有的中子消耗殆盡為止。有約22質(zhì)量的物質(zhì)聚合成氦核,余下的物質(zhì)幾乎為沒有聚合的質(zhì)子,即氫核,僅有十萬分之幾屬于同位素氦3和氘,百億分之幾歸之于鋰。原始星云形成。 星系形成 構(gòu)建原始宇宙的原生物質(zhì)(主要是約78的氫和22的氦)的產(chǎn)生過程,在宇宙史的最初三分鐘便告完成;在此后宇宙由于膨脹面冷卻,如此大規(guī)模的核合成過程再也不可能發(fā)生了,而小規(guī)模的核合成也只有等到恒星產(chǎn)生以后。初生宇宙的空間充斥著極強(qiáng)壯的高能輻射,熾熱驚人。原生物質(zhì)氫核和氦核均勻分布在整個(gè)太空,它們之間的引力微弱,遠(yuǎn)不足以克服巨大的擴(kuò)散壓力和輻射壓,因此列法凝聚成團(tuán)??磥硪蚱七@種物質(zhì)均勻分布的狀態(tài),還有竺宇宙冷卻到足夠的程度。 光陰一分分,一年年地流逝著,30萬年過去,宇宙的溫度溫度隱降到了4000K,然而其均勻狀態(tài)依然如故;1000萬年過去,宇宙中高能輻射冷卻變成微波背景輻射,氫核和擬核形成了各自的原子,原子間的引力也終于戰(zhàn)勝擴(kuò)散壓力和輻射壓,在它的作用下漸漸形成了一個(gè)個(gè)物質(zhì)密度較大的地區(qū),并繼續(xù)向中心收縮;原始星云就這樣形成了。在宇宙誕生1000萬年以后,由氫擬兩種元素構(gòu)成的巨大原始星云彌漫著太空,雖然非常稀薄,卻表明宇宙物質(zhì)不再處于均勻分布的狀態(tài),這預(yù)示了宇宙星光燦爛的未來。 恒星形成 原始星云在引力的作用下繼續(xù)向中心聚集,并因星云間的潮汐作用開始旋轉(zhuǎn),漸漸形成一雙凸透鏡的形狀。星云收縮使引力不斷增強(qiáng),從而促使旋轉(zhuǎn)不斷加速,而旋轉(zhuǎn)加速又導(dǎo)致星云緣不穩(wěn)定,從而裂成兩個(gè)旋臂。旋臂上發(fā)生局部的凝結(jié),每個(gè)凝塊具有適當(dāng)體積,可以在我們所見的恒星狹小限度內(nèi)形成恒星。 以上過程不斷進(jìn)行著,整個(gè)星云最終演化成星系。宇宙中最初形成星系的時(shí)間大約是大爆炸后十億年。通過哈勃太空望遠(yuǎn)鏡,可以發(fā)現(xiàn)在我們星系以外的遙遠(yuǎn)空間里正在形成的其它星系,那正是幾十億年前形成這些星系的情形。目前用天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的星系總數(shù)須以10億來計(jì)算,我們所在的銀河系只是其中的普通一員而已。這些星系都是龐大的恒星集團(tuán),且距離我們極其遙遠(yuǎn),因此稱之為“島宇宙”。十幾個(gè)或幾十個(gè)星系由引力維系在一起,組成星系團(tuán);隨著宇宙的膨脹,星系團(tuán)間正彼此遠(yuǎn)離。
###熱心網(wǎng)友:物質(zhì)現(xiàn)象的總和。廣義上指無限多樣、永恒發(fā)展的物質(zhì)世界,狹義上指一定時(shí)代觀測(cè)所及的最大天體系統(tǒng)。后者往往稱作可觀測(cè)宇宙、我們的宇宙,現(xiàn)在相當(dāng)于天文學(xué)中的“總星系”。 詞源考察 在中國(guó)古籍中最早使用宇宙這個(gè)詞的是《莊子·齊物論》?!坝睢钡暮x包括各個(gè)方向,如東西南北的一切地點(diǎn)?!爸妗卑ㄟ^去、現(xiàn)在、白天、黑夜,即一切不同的具體時(shí)間。戰(zhàn)國(guó)末期的尸佼說:“四方上下曰宇,往古來今曰宙?!薄坝睢敝缚臻g,“宙”指時(shí)間,“宇宙”就是時(shí)間和空間的統(tǒng)一。后來“宇宙”一詞便被用來指整個(gè)客觀實(shí)在世界。與宇宙相當(dāng)?shù)母拍钣小疤斓亍?、“乾坤”、“六合”等,但這些概念僅指宇宙的空間方面?!豆茏印返摹爸婧稀币辉~,“宙”指時(shí)間,“合”(即“六合”)指空間,與“宇宙”概念最接近。 在西方,宇宙這個(gè)詞在英語中叫cosmos,在俄語中叫кocMoc ,在德語中叫kosmos ,在法語中叫cosmos。它們都源自希臘語的κoσμoζ,古希臘人認(rèn)為宇宙的創(chuàng)生乃是從渾沌中產(chǎn)生出秩序來,κoσμoζ其原意就是秩序。但在英語中更經(jīng)常用來表示“宇宙”的詞是universe。此詞與universitas有關(guān)。在中世紀(jì),人們把沿著同一方向朝同一目標(biāo)共同行動(dòng)的一群人稱為universitas。在最廣泛的意義上,universitas 又指一切現(xiàn)成的東西所構(gòu)成的統(tǒng)一整體,那就是universe,即宇宙。universe和cosmos常常表示相同的意義,所不同的是,前者強(qiáng)調(diào)的是物質(zhì)現(xiàn)象的總和,而后者則強(qiáng)調(diào)整體宇宙的結(jié)構(gòu)或構(gòu)造。 宇宙觀念的發(fā)展 宇宙結(jié)構(gòu)觀念的發(fā)展 遠(yuǎn)古時(shí)代,人們對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)處于十分幼稚的狀態(tài),他們通常按照自己的生活環(huán)境對(duì)宇宙的構(gòu)造作了幼稚的推測(cè)。在中國(guó)西周時(shí)期,生活在華夏大地上的人們提出的早期蓋天說認(rèn)為,天穹像一口鍋,倒扣在平坦的大地上;后來又發(fā)展為后期蓋天說,認(rèn)為大地的形狀也是拱形的。公元前7世紀(jì) ,巴比倫人認(rèn)為,天和地都是拱形的,大地被海洋所環(huán)繞,而其中央則是高山。古埃及人把宇宙想象成以天為盒蓋、大地為盒底的大盒子,大地的中央則是尼羅河。古印度人想象圓盤形的大地負(fù)在幾只大象上,而象則站在巨大的龜背上,公元前7世紀(jì)末,古希臘的泰勒斯認(rèn)為,大地是浮在水面上的巨大圓盤,上面籠罩著拱形的天穹。 最早認(rèn)識(shí)到大地是球形的是古希臘人。公元前6世紀(jì),畢達(dá)哥拉斯從美學(xué)觀念出發(fā),認(rèn)為一切立體圖形中最美的是球形,主張?zhí)祗w和我們所居住的大地都是球形的。這一觀念為后來許多古希臘學(xué)者所繼承,但直到1519~1522年,葡萄牙的F.麥哲倫率領(lǐng)探險(xiǎn)隊(duì)完成了第一次環(huán)球航行后 ,地球是球形的觀念才最終證實(shí)。 公元2世紀(jì),C.托勒密提出了一個(gè)完整的地心說。這一學(xué)說認(rèn)為地球在宇宙的中央安然不動(dòng),月亮、太陽和諸行星以及最外層的恒星天都在以不同速度繞著地球旋轉(zhuǎn)。為了說明行星視運(yùn)動(dòng)的不均勻性,他還認(rèn)為行星在本輪上繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng),而本輪中心則沿均輪繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。地心說曾在歐洲流傳了1000多年。1543年,N.哥白尼提出科學(xué)的日心說,認(rèn)為太陽位于宇宙中心,而地球則是一顆沿圓軌道繞太陽公轉(zhuǎn)的普通行星。1609年,J.開普勒揭示了地球和諸行星都在橢圓軌道上繞太陽公轉(zhuǎn),發(fā)展了哥白尼的日心說,同年,G.伽利略則率先用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天空,用大量觀測(cè)事實(shí)證實(shí)了日心說的正確性。1687年,I.牛頓提出了萬有引力定律,深刻揭示了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的力學(xué)原因,使日心說有了牢固的力學(xué)基礎(chǔ)。在這以后,人們逐漸建立起了科學(xué)的太陽系概念。 在哥白尼的宇宙圖像中,恒星只是位于最外層恒星天上的光點(diǎn)。1584年,G.布魯諾大膽取消了這層恒星天,認(rèn)為恒星都是遙遠(yuǎn)的太陽。18世紀(jì)上半葉,由于E.哈雷對(duì)恒星自行的發(fā)展和J.布拉得雷對(duì)恒星遙遠(yuǎn)距離的科學(xué)估計(jì),布魯諾的推測(cè)得到了越來越多人的贊同。18世紀(jì)中葉,T.賴特、I.康德和J.H.朗伯推測(cè)說,布滿全天的恒星和銀河構(gòu)成了一個(gè)巨大的天體系統(tǒng)。F.W.赫歇爾首創(chuàng)用取樣統(tǒng)計(jì)的方法,用望遠(yuǎn)鏡數(shù)出了天空中大量選定區(qū)域的星數(shù)以及亮星與暗星的比例,1785年首先獲得了一幅扁而平、輪廓參差、太陽居中的銀河系結(jié)構(gòu)圖,從而奠定了銀河系概念的基礎(chǔ)。在此后一個(gè)半世紀(jì)中,H.沙普利發(fā)現(xiàn)了太陽不在銀河系中心、J.H.奧爾特發(fā)現(xiàn)了銀河系的自轉(zhuǎn)和旋臂,以及許多人對(duì)銀河系直徑、厚度的測(cè)定,科學(xué)的銀河系概念才最終確立。 18世紀(jì)中葉,康德等人還提出,在整個(gè)宇宙中,存在著無數(shù)像我們的天體系統(tǒng)(指銀河系)那樣的天體系統(tǒng)。而當(dāng)時(shí)看去呈云霧狀的“星云”很可能正是這樣的天體系統(tǒng)。此后經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)170年的曲折的探索歷程,直到1924年,才由E.P.哈勃用造父視差法測(cè)仙女座大星云等的距離確認(rèn)了河外星系的存在。 近半個(gè)世紀(jì),人們通過對(duì)河外星系的研究,不僅已發(fā)現(xiàn)了星系團(tuán)、超星系團(tuán)等更高層次的天體系統(tǒng),而且已使我們的視野擴(kuò)展到遠(yuǎn)達(dá)200億光年的宇宙深處。 宇宙演化觀念的發(fā)展 在中國(guó),早在西漢時(shí)期,《淮南子·俶真訓(xùn)》指出:“有始者,有未始有有始者,有未始有夫未始有有始者”,認(rèn)為世界有它的開辟之時(shí),有它的開辟以前的時(shí)期,也有它的開辟以前的以前的時(shí)期?!痘茨献印ぬ煳挠?xùn)》中還具體勾畫了世界從無形的物質(zhì)狀態(tài)到渾沌狀態(tài)再到天地萬物生成演變的過程。在古希臘,也存在著類似的見解。例如留基伯就提出,由于原子在空虛的空間中作旋渦運(yùn)動(dòng),結(jié)果輕的物質(zhì)逃逸到外部的虛空,而其余的物質(zhì)則構(gòu)成了球形的天體,從而形成了我們的世界。 太陽系概念確立以后,人們開始從科學(xué)的角度來探討太陽系的起源。1644年,R.笛卡爾提出了太陽系起源的旋渦說;1745年,G.L.L.布豐提出了一個(gè)因大彗星與太陽掠碰導(dǎo)致形成行星系統(tǒng)的太陽系起源說;1755年和1796年,康德和拉普拉斯則各自提出了太陽系起源的星云說?,F(xiàn)代探討太陽系起源z的新星云說正是在康德-拉普拉斯星云說的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。 1911年,E.赫茨普龍建立了第一幅銀河星團(tuán)的顏色星等圖;1913年,H.N.羅素則繪出了恒星的光譜-光度圖,即赫羅圖。羅素在獲得此圖后便提出了一個(gè)恒星從紅巨星開始,先收縮進(jìn)入主序,后沿主序下滑,最終成為紅矮星的恒星演化學(xué)說。1924年 ,A.S.愛丁頓提出了恒星的質(zhì)光關(guān)系;1937~1939年,C.F.魏茨澤克和貝特揭示了恒星的能源來自于氫聚變?yōu)楹さ脑雍朔磻?yīng)。這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了羅素理論被否定,并導(dǎo)致了科學(xué)的恒星演化理論的誕生。對(duì)于星系起源的研究,起步較遲,目前普遍認(rèn)為,它是我們的宇宙開始形成的后期由原星系演化而來的。 1917年,A.愛因斯坦運(yùn)用他剛創(chuàng)立的廣義相對(duì)論建立了一個(gè)“靜態(tài)、有限、無界”的宇宙模型,奠定了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ)。1922年,G.D.弗里德曼發(fā)現(xiàn),根據(jù)愛因斯坦的場(chǎng)方程,宇宙不一定是靜態(tài)的,它可以是膨脹的,也可以是振蕩的。前者對(duì)應(yīng)于開放的宇宙,后者對(duì)應(yīng)于閉合的宇宙。1927年,G.勒梅特也提出了一個(gè)膨脹宇宙模型。1929年,哈勃發(fā)現(xiàn)了星系紅移與它的距離成正比,建立了著名的哈勃定律。這一發(fā)現(xiàn)是對(duì)膨脹宇宙模型的有力支持。20世紀(jì)中葉,G.伽莫夫等人提出了熱大爆炸宇宙模型,他們還預(yù)言,根據(jù)這一模型,應(yīng)能觀測(cè)到宇宙空間目前殘存著溫度很低的背景輻射。1965年微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了伽莫夫等人的預(yù)言。從此,許多人把大爆炸宇宙模型看成標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型。1980年,美國(guó)的古斯在熱大爆炸宇宙模型的 基礎(chǔ)上又進(jìn)一步提出了暴漲宇宙模型。這一模型可以解釋目前已知的大多數(shù)重要觀測(cè)事實(shí)。宇宙圖景 當(dāng)代天文學(xué)的研究成果表明,宇宙是有層次結(jié)構(gòu)的、物質(zhì)形態(tài)多樣的、不斷運(yùn)動(dòng)發(fā)展的天體系統(tǒng)。 層次結(jié)構(gòu) 行星是最基本的天體系統(tǒng)。太陽系中共有九大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。除水星和金星外,其他行星都有衛(wèi)星繞其運(yùn)轉(zhuǎn),地球有一個(gè)衛(wèi)星——月球,土星的衛(wèi)星最多,已確認(rèn)的有17顆。行星、小行星、彗星和流星體都圍繞中心天體太陽運(yùn)轉(zhuǎn),構(gòu)成太陽系。太陽占太陽系總質(zhì)量的99.86%,其直徑約140萬千米,最大的行星木星的直徑約14萬千米。太陽系的大小約120億千米。有證據(jù)表明,太陽系外也存在其他行星系統(tǒng)。2500億顆類似太陽的恒星和星際物質(zhì)構(gòu)成更巨大的天體系統(tǒng)——銀河系。銀河系中大部分恒星和星際物質(zhì)集中在一個(gè)扁球狀的空間內(nèi),從側(cè)面看很像一個(gè)“鐵餅”,正面看去則呈旋渦狀。銀河系的直徑約10萬光年,太陽位于銀河系的一個(gè)旋臂中,距銀心約3萬光年。銀河系外還有許多類似的天體系統(tǒng),稱為河外星系,常簡(jiǎn)稱星系?,F(xiàn)已觀測(cè)到大約有10億個(gè)。星系也聚集成大大小小的集團(tuán),叫星系團(tuán)。平均而言,每個(gè)星系團(tuán)約有百余個(gè)星系,直徑達(dá)上千萬光年?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)上萬個(gè)星系團(tuán)。包括銀河系在內(nèi)約40個(gè)星系構(gòu)成的一個(gè)小星系團(tuán)叫本星系群。若干星系團(tuán)集聚在一起構(gòu)成更大、更高一層次的天體系統(tǒng)叫超星系團(tuán)。超星系團(tuán)往往具有扁長(zhǎng)的外形,其長(zhǎng)徑可達(dá)數(shù)億光年。通常超星系團(tuán)內(nèi)只含有幾個(gè)星系團(tuán),只有少數(shù)超星系團(tuán)擁有幾十個(gè)星系團(tuán)。本星系群和其附近的約50個(gè)星系團(tuán)構(gòu)成的超星系團(tuán)叫做本超星系團(tuán)。目前天文觀測(cè)范圍已經(jīng)擴(kuò)展到200億光年的廣闊空間,它稱為總星系。 多樣性 天體千差萬別,宇宙物質(zhì)千姿百態(tài)。太陽系天體中,水星、金星表面溫度約達(dá)700K,遙遠(yuǎn)的冥王星向日面的溫度最高時(shí)也只有50K;金星表面籠罩著濃密的二氧化碳大氣和硫酸云霧,氣壓約50個(gè)大氣壓,水星、火星表面大氣卻極其稀薄,水星的大氣壓甚至小于2×10-9毫巴;類地行星(水星、金星、火星)都有一個(gè)固體表面,類木行星卻是一個(gè)流體行星;土星的平均密度為0.70克/厘米3,比水的密度還小,木星、天王星、海王星的平均密 度略大于水的密度,而水星、金星、地球等的密度則達(dá)到水的密度的5倍以上;多數(shù)行星都是順向自轉(zhuǎn),而金星是逆向自轉(zhuǎn);地球表面生機(jī)盎然,其他行星則是空寂荒涼的世界。 太陽在恒星世界中是顆普遍而又典型的恒星。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),有些紅巨星的直徑為太陽直徑的幾千倍。中子星直徑只有太陽的幾萬分之一;超巨星的光度高達(dá)太陽光度的數(shù)百萬倍,白矮星光度卻不到太陽的幾十萬分之一。紅超巨星的物質(zhì)密度小到只有水的密度的百萬分之一,而白矮星、中子星的密度分別可高達(dá)水的密度的十萬倍和百萬億倍。太陽的表面溫度約為6000K,O型星表面溫度達(dá)30000K,而紅外星的表面溫度只有約600K。太陽的普遍磁場(chǎng)強(qiáng)度平均為1×10-4特斯拉,有些磁白矮星的磁場(chǎng)通常為幾千、幾萬高斯(1高斯=10-4特斯拉),而脈沖星的磁場(chǎng)強(qiáng)度可高達(dá)十萬億高斯。有些恒星光度基本不變,有些恒星光度在不斷變化,稱變星。有的變星光度變化是有周期的,周期從1小時(shí)到幾百天不等。有些變星的光度變化是突發(fā)性的,其中變化最劇烈的是新星和超新星,在幾天內(nèi),其光度可增加幾萬倍甚至上億倍。 恒星在空間常常聚集成雙星或三五成群的聚星,它們可能占恒星總數(shù)的1/3。也有由幾十、幾百乃至幾十萬個(gè)恒星聚在一起的星團(tuán)。宇宙物質(zhì)除了以密集形式形成恒星、行星等之外,還以彌漫的形式形成星際物質(zhì)。星際物質(zhì)包括星際氣體和塵埃,平均每立方厘米只有一個(gè)原子,其中高度密集的地方形成形狀各異的各種星云。宇宙中除發(fā)出可見光的恒星、星云等天體外,還存在紫外天體、紅外天體、X射線源、γ射線源以及射電源。 星系按形態(tài)可分為橢圓星系、旋渦星系、棒旋星系、透鏡星系和不規(guī)則星系等類型。60年代又發(fā)現(xiàn)許多正在經(jīng)歷著爆炸過程或正在拋射巨量物質(zhì)的河外天體,統(tǒng)稱為活動(dòng)星系,其中包括各種射電星系、塞佛特星系、N型星系、馬卡良星系、蝎虎座BL型天體,以及類星體等等。許多星系核有規(guī)模巨大的活動(dòng):速度達(dá)幾千千米/秒的氣流,總能量達(dá)1055焦耳的能量輸出,規(guī)模巨大的物質(zhì)和粒子拋射,強(qiáng)烈的光變等等。在宇宙中有種種極端物理狀態(tài):超高溫、超高壓、超高密、超真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超高速運(yùn)動(dòng)、超高速自轉(zhuǎn)、超大尺度時(shí)間和空間、超流、超導(dǎo)等。為我們認(rèn)識(shí)客觀物質(zhì)世界提供了理想的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。 運(yùn)動(dòng)和發(fā)展 宇宙天體處于永恒的運(yùn)動(dòng)和發(fā)展之中,天體的運(yùn)動(dòng)形式多種多樣,例如自轉(zhuǎn)、各自的空間運(yùn)動(dòng)(本動(dòng))、繞系統(tǒng)中心的公轉(zhuǎn)以及參與整個(gè)天體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)等。月球一方面自轉(zhuǎn)一方面圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)又跟隨地球一起圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)。太陽一方面自轉(zhuǎn),一方面又向著武仙座方向以20千米/秒的速度運(yùn)動(dòng),同時(shí)又帶著整個(gè)太陽系以250千米/秒的速度繞銀河系中心運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)轉(zhuǎn)一周約需2.2億年。銀河系也在自轉(zhuǎn),同時(shí)也有相對(duì)于鄰近的星系的運(yùn)動(dòng)。本超星系團(tuán)也可能在膨脹和自轉(zhuǎn)??傂窍狄苍谂蛎?。 現(xiàn)代天文學(xué)已經(jīng)揭示了天體的起源和演化的歷程。當(dāng)代關(guān)于太陽系起源學(xué)說認(rèn)為,太陽系很可能是50億年前銀河系中的一團(tuán)塵埃氣體云(原始太陽星云)由于引力收縮而逐漸形成的(見太陽系起源)。恒星是由星云產(chǎn)生的,它的一生經(jīng)歷了引力收縮階段、主序階段、紅巨星階段、晚期階段和臨終階段。星系的起源和宇宙起源密切相關(guān),流行的看法是:在宇宙發(fā)生熱大爆炸后40萬年,溫度降到4000K,宇宙從輻射為主時(shí)期轉(zhuǎn)化為物質(zhì)為主時(shí)期,這時(shí)或由于密度漲落形成的引力不穩(wěn)定性,或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系,然后再演化為星系團(tuán)和星系。熱大爆炸宇宙模型描繪了我們的宇宙的起源和演化史:我們的宇宙起源于200億年前的一次大爆炸,當(dāng)時(shí)溫度極高、密度極大。隨著宇宙的膨脹,它經(jīng)歷了從熱到冷、從密到稀、從輻射為主時(shí)期到物質(zhì)為主時(shí)期的演變過程,直至10~20億年前,才進(jìn)入大規(guī)模形成星系的階段,此后逐漸形成了我們當(dāng)今看到的宇宙。1980年提出的暴漲宇宙模型則是熱大爆炸宇宙模型的補(bǔ)充。它認(rèn)為在宇宙極早期,在我們的宇宙誕生后約10-36秒的時(shí)候,它曾經(jīng)歷了一個(gè)暴漲階段。 哲學(xué)分析 宇宙概念 有些宇宙學(xué)家認(rèn)為,我們的宇宙是唯一的宇宙;大爆炸不是在宇宙空間的哪一點(diǎn)爆炸,而是整個(gè)宇宙自身的爆炸。但是,新提出的暴漲模型表明,我們的宇宙僅是整個(gè)暴漲區(qū)域的非常小的一部分,暴漲后的區(qū)域尺度要大于1026厘米,而那時(shí)我們的宇宙只有10厘米。還有可能這個(gè)暴漲區(qū)域是一個(gè)更大的始于無規(guī)則混沌狀態(tài)的物質(zhì)體系的一部分。這種情況恰如科學(xué)史上人類的認(rèn)識(shí)從太陽系宇宙擴(kuò)展到星系宇宙,再擴(kuò)展到大尺度宇宙那樣,今天的科學(xué)又正在努力把人類的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步向某種探索中的“暴漲宇宙”、“無規(guī)則的混沌宇宙”推移。我們的宇宙不是唯一的宇宙,而是某種更大的物質(zhì)體系的一部分,大爆炸不是整個(gè)宇宙自身的爆炸,而是那個(gè)更大物質(zhì)體系的一部分的爆炸。因此,有必要區(qū)分哲學(xué)和自然科學(xué)兩個(gè)不同層次的宇宙概念。哲學(xué)宇宙概念所反映的是無限多樣、永恒發(fā)展的物質(zhì)世界;自然科學(xué)宇宙概念所涉及的則是人類在一定時(shí)代觀測(cè)所及的最大天體系統(tǒng)。兩種宇宙概念之間的關(guān)系是一般和個(gè)別的關(guān)系。隨著自然科學(xué)宇宙概念的發(fā)展,人們將逐步深化和接近對(duì)無限宇宙的認(rèn)識(shí)。弄清兩種宇宙概念的區(qū)別和聯(lián)系,對(duì)于堅(jiān)持馬克思主義的宇宙無限論,反對(duì)宇宙有限論、神創(chuàng)論、機(jī)械論、不可知論、哲學(xué)代替論和取消論,都有積極意義。 宇宙的創(chuàng)生 有些宇宙學(xué)家認(rèn)為,暴漲模型最徹底的改革也許是觀測(cè)宇宙中所有的物質(zhì)和能量從無中產(chǎn)生的觀點(diǎn),這種觀點(diǎn)之所以在以前不能為人們接受,是因?yàn)榇嬖谥S多守恒定律,特別是重子數(shù)守恒和能量守恒。但隨著大統(tǒng)一理論的發(fā)展,重子數(shù)有可能是不守恒的,而宇宙中的引力能可粗略地說是負(fù)的,并精確地抵消非引力能,總能量為零。因此就不存在已知的守恒律阻止觀測(cè)宇宙從無中演化出來的問題。這種“無中生有”的觀點(diǎn)在哲學(xué)上包括兩個(gè)方面:①本體論方面。如果認(rèn)為“無”是絕對(duì)的虛無,則是錯(cuò)誤的。這不僅違反了人類已知的科學(xué)實(shí)踐,而且也違反了暴漲模型本身。按照該模型,我們所研究的觀測(cè)宇宙僅僅是整個(gè)暴漲區(qū)域的很小的一部分,在觀測(cè)宇宙之外并不是絕對(duì)的“無”?,F(xiàn)在觀測(cè)宇宙的物質(zhì)是從假真空狀態(tài)釋放出來的能量轉(zhuǎn)化而來的,這種真空能恰恰是一種特殊的物質(zhì)和能量形式,并不是創(chuàng)生于絕對(duì)的“無”。如果進(jìn)一步說這種真空能起源于“無”,因而整個(gè)觀測(cè)宇宙歸根到底起源于“無”,那么這個(gè)“無”也只能是一種未知的物質(zhì)和能量形式。②認(rèn)識(shí)論和方法論方面。暴漲模型所涉及的宇宙概念是自然科學(xué)的宇宙概念。這個(gè)宇宙不論多么巨大,作為一個(gè)有限的物質(zhì)體系 ,也有其產(chǎn)生、發(fā)展和滅亡的歷史。暴漲模型把傳統(tǒng)的大爆炸宇宙學(xué)與大統(tǒng)一理論結(jié)合起來,認(rèn)為觀測(cè)宇宙中的物質(zhì)與能量形式不是永恒的,應(yīng)研究它們的起源。它把“無”作為一種未知的物質(zhì)和能量形式,把“無”和“有”作為一對(duì)邏輯范疇,探討我們的宇宙如何從“無”——未知的物質(zhì)和能量形式,轉(zhuǎn)化為“有”——已知的物質(zhì)和能量形式,這在認(rèn)識(shí)論和方法論上有一定意義。 時(shí)空起源 有些人認(rèn)為,時(shí)間和空間不是永恒的,而是從沒有時(shí)間和沒有空間的狀態(tài)產(chǎn)生的。根據(jù)現(xiàn)有的物理理論,在小于10-43秒和10-33厘米的范圍內(nèi),就沒有一個(gè)“鐘”和一把“尺子”能加以測(cè)量,因此時(shí)間和空間概念失效了,是一個(gè)沒有時(shí)間和空間的物理世界。這種觀點(diǎn)提出已知的時(shí)空形式有其適用的界限是完全正確的。正像歷史上的牛頓時(shí)空觀發(fā)展到相對(duì)論時(shí)空觀那樣,今天隨著科學(xué)實(shí)踐的發(fā)展也必然要求建立新的時(shí)空觀。由于在大爆炸后10-43秒以內(nèi),廣義相對(duì)論失效,必須考慮引力的量子效應(yīng),因此有些人試圖通過時(shí)空的量子化的途徑來探討已知的時(shí)空形式的起源。這些工作都是有益的,但我們決不能因?yàn)槿祟悤r(shí)空觀念的發(fā)展或者在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)水平上無法度量新的時(shí)空形式,而否定作為物質(zhì)存在形式的時(shí)間、空間的客觀存在。 人和宇宙 從本世紀(jì)60年代開始,由于人擇原理的提出和討論,出現(xiàn)了人類存在和宇宙產(chǎn)生的關(guān)系問題。人擇原理認(rèn)為 ,可能存在許多具有不同物理參數(shù)和初始條件的宇宙,但只有物理參數(shù)和初始條件取特定值的宇宙才能演化出人類,因此我們只能看到一種允許人類存在的宇宙。人擇原理用人類的存在去約束過去可能有的初始條件和物理定律,減少它們的任意性,使一些宇宙學(xué)現(xiàn)象得到解釋,這在科學(xué)方法論上有一定的意義。但有人提出,宇宙的產(chǎn)生依賴于作為觀測(cè)者的人類的存在。這種觀點(diǎn)值得商榷?,F(xiàn)在根據(jù)暴漲模型,那些被傳統(tǒng)大爆炸模型作為初始條件的狀態(tài),有可能從極早期宇宙的演化中產(chǎn)生出來,而且宇宙的演化幾乎變得與初始條件的一些細(xì)節(jié)無關(guān)。這樣就使上述那種利用初始條件的困難來否定宇宙客觀實(shí)在性的觀點(diǎn)失去了基礎(chǔ)。但有些人認(rèn)為,由于暴漲引起的巨大距離尺度,使得從整體上去觀測(cè)宇宙的結(jié)構(gòu)成為不可能。這種擔(dān)心有其理由,但如果暴漲模型正確的話,隨著科學(xué)實(shí)踐的發(fā)展,一定有可能突破人類認(rèn)識(shí)上的困難
###熱心網(wǎng)友:佛教對(duì)世界的起源的如何描述的? 文/檻外白衣 世界的起源問題,在不同的宗教,不同的哲學(xué)思想有不同的講法。無外乎兩種,一種是現(xiàn)代的宇宙爆炸論,一種是神創(chuàng)造世界論。這兩種基本是對(duì)立的。關(guān)于佛教說世界的起源而言,很多人確知之甚少。即使是信佛學(xué)佛之人也不一定搞的清楚。概念很模糊。因?yàn)閱柕竭@個(gè)問題的時(shí)候,往往被回答者以棒喝說,這個(gè)問題是十四無記(注1)問題,佛陀不回答這個(gè)是因?yàn)檫@個(gè)問題不能使人解脫?! ≡诮?jīng)典當(dāng)作到底有無這個(gè)問題的回答那?在《俱舍論疏》當(dāng)中有這樣的描述,《俱舍論疏》云:“許此三千大千世界。如是安立形量不同。謂諸有情業(yè)增上力。先于最下。依止虛空。有風(fēng)輪生。其量廣無數(shù)。厚十六億踰繕那。如是風(fēng)輪其體堅(jiān)密。假使有一大諾健那(此云露形神)。以金剛輪。奮威懸擊。金剛有碎。風(fēng)輪無損。又諸有情。業(yè)增上力。起大云雨。澍風(fēng)輪上。渧如車軸。積水成輪。于未凝結(jié)位。深十一億二萬踰繕那。問如何水輪。不傍流散。答有余師說。一切有情業(yè)力所持。令不流散。如所飲食未熟變時(shí)。終不流移墮于熟藏。有余師說。由風(fēng)力持。令不流散。如篅持谷。有情業(yè)力。感別風(fēng)起。搏擊此水。上結(jié)成金。如熟乳停上凝成瞙。故水輪減。唯厚八洛叉。余轉(zhuǎn)成金輪。厚三億二萬二輪。廣量其數(shù)是同。謂徑十二億。三千四百半。周圍其邊數(shù)成三倍。謂周圍量。成三十六億一萬三百五十踰繕那?!薄 惰べ煹卣摗芬灿校骸霸坪瘟N依持。一建立依持。謂最下風(fēng)輪及水輪地輪。令諸有情不墜下故起。是名依持?!薄 ∵@段文字比較難懂。簡(jiǎn)單的說一下:世界的形成是眾生的業(yè)力,由業(yè)力產(chǎn)生業(yè)力風(fēng)輪,風(fēng)輪凝聚成水輪,水輪成金輪(即大地),形成世界,在經(jīng)過成劫,然后經(jīng)過住劫,有了世界。后來變成了壞劫,最后又變成空劫。世界結(jié)束。以后會(huì)依業(yè)力在形成?! 】吹竭@大家也許會(huì)有疑問,既然世界是依眾生業(yè)力而形成的,那么眾生是從哪來的?眾生是從三禪天的光音天而來,光音天的眾生是從二禪天而來,二禪天的眾生是從初禪天而來,初禪天的眾生是從娑婆世界而來,娑婆世界的眾生是從光音天而來。說到這大家也許明白了,佛家說的無始以來,就是沒有開始。如果有開始人一定會(huì)問開始之前是什么?那么這個(gè)開始還能成立嗎?因此按照人類的思維,跳不出思維的圈圈。 注1:十四無記即十四難?!臼碾y】?。麛?shù))外道十四難句,佛不答之。一、世界及我為常耶?二、世界及我為無常耶?三、世界及我為亦有常亦無常耶?四、世界及我為非有常非無常耶?五、世界及我為有邊耶?六、世界及我為無邊耶?七、世界及我為亦有邊亦無邊耶?八、世界及我為非有邊非無邊耶?九、死后有神去耶?十、死后無神去耶?十一、死后亦有神去亦無神去耶?十二、死后亦非有神去亦非無神去耶?十三、后世是身是神耶?十四、身異神異耶?問曰:若佛為一切智人何不答此。十四難?答曰:無此事實(shí),故不答。諸法有常無此理,諸法斷亦無此理,以是故佛不答。譬如人問構(gòu)牛角得幾汁之乳?是為非問。不可答也。出智度論二,俱舍論十九。http://blog.sina.com.cn/s/blog_49ccb1270100k6e4.html
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