人类已经进入21世纪,对宇宙究竟认识到什么程度?从宏观来看,浩瀚星云,无边无际,从地月系、太阳系、银河系乃至总星系;从微观来看首先认识分子、原子、原子核、质子、中子、中微子,发展到对基本粒子的深入研究;进而认识到轻子、强子、胶子乃至夸克。

古人认识的宇宙,仅仅限于人们视力所及的极小的宇宙空间,也就是从地球到太阳的这个范围之内(即光速只用8min多的视力所及的区域内),可是到今天人们已能从地月系、太阳系、银河系……直至总星系的这个以360亿光年为半径的空间范围内进行观测分析,对宇宙认识的范围比古人扩大了几万亿倍。

公元2世纪的“地心说”,统治西方长达1000多年。到公元16世纪,由波兰天文学家哥白尼进行了一场“翻天覆地”的革命,推翻了“地心说”而建立了“日心说”。但是这两种学说都没有摆脱宇宙有限的模型,而且还错误地认为天体是做匀速圆周运动的。到了17世纪,开普勒发现并总结了行星运动三大定律,即行星围绕太阳运行的三大定律。开普勒把哥白尼的“日心说”向前推进了一大步,然而此三大定律只解释了行星是怎样运动的,而没有说明行星为什么会这样运动。这个问题在17世纪末被牛顿解决了。

牛顿证明了支配行星运动的力量是引力(即重力),用牛顿的这个定律可以推出一切天体的运动定律。事实证明,用数学方法推导出来的天体的运动,和它们的真实运动十分吻合。因此,天文学有可能准确地预报许多天文现象。1687年牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书,这是物理科学中有史以来最重要的著作。其中,牛顿不但提出了物体如何在空间和时间中运动的理论,并且还发展了分析这些运动理论所需的复杂的数学知识(微积分就是由牛顿首先提出的);此外牛顿还提出了运动三大定律和万有引力定律。根据这条定律,宇宙中的任何一种物体都被另外的物体所吸引。物体质量越大,相应的引力就越大;相互距离越近,相互之间的吸引力就越大。也正是这同一种引力,使物体下落到地面上。根据牛顿的定律万有引力使月球沿着椭圆轨道围绕地球运行,而地球和其他行星沿着椭圆轨道围绕着太阳公转。直到20世纪初,爱因斯坦发表了他的相对论学说,世界上才诞生了第一个现代宇宙模型(即爱因斯坦的“静态闭合宇宙模型”)。继爱因斯坦之后,相继诞生了许多种现代宇宙模型,如苏联学者弗里德曼的“动态宇宙模型”、比利时勒梅特的“动态宇宙模型”以及1948年美国伽莫夫的“大爆炸宇宙模型”等。其中伽莫夫的“大爆炸宇宙模型”被认为是能被大多数人接受的、最有代表性的宇宙模型。

人类对宇宙的认识是一个逐步深化的过程,我们的宇宙是一个所能观测到的宇宙,但它仍然只能算得上是整个宇宙的有限部分——总星系,我们也可将总星系称为“科学的宇宙”,也就是所谓的有限的宇宙。这个有限的宇宙,人们可以将它理解为一个以地球为中心、有限半径(尽管这个半径在不断地扩大)范围的宇宙。当然有限是相对于无限而言的;有限的科学宇宙是相对于无限的哲学宇宙而言的。

当人们谈论有限宇宙的时候,往往容易产生诸多疑难问题：

①如果宇宙是有限的,那么宇宙的中心在哪里?

②如果宇宙是有限的,那么宇宙之外又是何处?(www.daowen.com)

③如果宇宙是有限的,那么它起源于何时?又将终止于何时?

……

如此种种问题说明,人们不可能寻找到宇宙的中心,但总是想到“天外有天”,谁也无法回答出时间的开端和终结。因此,“时空无限”即宇宙无限的思想也自然而然地诞生了。

宇宙在空间上是无限的,在时间上是无始无终的这种思想,在古代的中国有很多论述。相传商鞅的老师叫尸子,即战国时代的尸佼,在《尸子》一书中曾说：“四方上下曰宇,古往今来曰宙。”这就是说,宇即空间,宙即时间;宇宙则是既包含着时间又包含着空间。这是朴素唯物主义的杰出见解。战国时期楚国大诗人屈原的《天问》,对于奴隶主关于宇宙、自然和历史的传统观念提出了怀疑和质问,虽然《天问》中仅仅是提出了问题,却促进了人们去研究问题。东汉时期,杰出的天文学家张衡就曾发表了宇宙是无限的看法(“宇之表无极,宙之端无穷”)。唐代的柳宗元对屈原在《天问》中提出的问题做出了回答,这就是《天对》。柳宗元在《天对》中,明确提出了“元气”是天地的本源,把宇宙看成是物质的。他又认为宇宙是无边无际的,宇宙既没有边界,也没有中心(“无中无旁,乌际乎天则”)。汉代的思想家王充也认为,天是物质,是无限的,不生不灭的;天体的运动是它们本身固有的属性。这充分表现出了唯物观点。

宇宙就是无穷无尽的运动着的物质,存在于无边无际的空间和无始无终的时间之中。宇宙是无限的、永恒的、不断运动变化着的客观物质世界。

宇宙是物质的,构成宇宙的各种各样的天体,就是物质存在的不同形态。宇宙是相互联系、相互转化的无限多样的物质形态的统一体。宇宙间的物质永恒存在,既不能被创造,也不能被消灭,只能从一种状态转化成另一种状态,宇宙中的一切都处于永不休止的运动和变化发展之中,它们只有相对静止。

宇宙在空间上和时间上都是无限的。恩格斯指出：“时间上的永恒性、空间上的无限性,本来就是,而且按照简单的字义也是：没有一个方向是有终点的,不论是向前或向后,向上或向下,向左或向右。”因此,宇宙是没有中心的,由于宇宙间每一个具体的天体在空间和时间上都是有限的,所以无限的宇宙空间和时间正是由无数的有限的空间和时间所构成的,这就是无限和有限的辩证统一。