理论教育 宇宙永恒不变吗?科学观测打破了幻想

宇宙永恒不变吗?科学观测打破了幻想

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:要讨论这个问题,我们先要问的是,宇宙是一成不变的吗?所以在直观感觉上,宇宙好像确实是亘古不变的。大概在诗仙心中,月亮还是那个月亮,星星还是那个星星,宇宙是永恒不变的。“宇宙永恒不变”,不仅是李白这样的文科生可能会有的想法,理科生也同样想过。另一个著名的理科生,弗雷德·霍伊尔,化学元素起源的发现者之一,也曾经认为,宇宙是不变的。然而,科学观测击破了人类对宇宙不变的诗意幻想。

宇宙永恒不变吗?科学观测打破了幻想

简要介绍了宇宙的现在之后,我们继续追问:宇宙的过去和未来是怎样的?

要讨论这个问题,我们先要问的是,宇宙是一成不变的吗?如果宇宙从诞生至今,直至永远,都没有变化,那么,了解了宇宙今天的状态,我们就没有必要再去追问宇宙的诞生和命运,因为它们都一样。

和宇宙的年龄相比,人类文明实在太短暂。所以在直观感觉上,宇宙好像确实是亘古不变的。好比只有一季生命的秋虫,它们或许也会感觉巨大的人类,其年龄相貌,都不会有变化吧。

比如李白的诗:“今人不见古时月,今月曾经照古人。”大概在诗仙心中,月亮还是那个月亮,星星还是那个星星,宇宙是永恒不变的。

“宇宙永恒不变”,不仅是李白这样的文科生可能会有的想法,理科生也同样想过。(www.daowen.com)

史上最著名的理科生之一—爱因斯坦,就曾经认为,宇宙必须是静态不变的,不应该膨胀,也不应该收缩。可是,他创立的广义相对论中,描述宇宙的方程,解出来却不是膨胀,就是收缩。他为这个结果烦恼,所以在他的方程里人为加上了一个“宇宙常数项”,来抵消宇宙膨胀或收缩的趋势。在哈勃发现宇宙膨胀之后,他懊悔不已。认为,这是他一生中所犯的最大的错误。然而,他无法预料,1998年,宇宙学家发现,让他懊悔的宇宙常数,或者至少是与宇宙常数相似的物质,其实不仅存在,而且目前占宇宙总能量的70%。这就是前面提到的暗能量。

另一个著名的理科生,弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle),化学元素起源的发现者之一,也曾经认为,宇宙是不变的。他与合作者赫尔曼·邦迪(Hermann Bondi)、托马斯·戈尔德(Thomas Gold)提出,宇宙处于稳恒膨胀的状态。物质会不断地产生出来,以填补宇宙膨胀产生的空缺。有趣的是,尽管霍伊尔是大爆炸宇宙学的坚定反对者,“大爆炸”这个名字其实来自霍伊尔。在1949年英国广播公司的节目中,他形象地描述这个他当时不喜欢的模型:“这个理论假设万物起源于bang的一声巨响(big bang)。”

然而,科学观测击破了人类对宇宙不变的诗意幻想。例如,从20世纪50年代开始,射电宇宙学发现了一系列遥远的奇特天体,例如类星体。这些天体和星系形成有关。它们分布在离我们十分遥远的地方,而不是近处。由于光速有限,这些天体分布在遥远的地方,说明这些天体存在于宇宙早期,也暗示了星系形成的现象是在宇宙早期发生的。也就是说,宇宙的早期与现在不同。此后的宇宙学研究,包括宇宙中元素起源、光的起源等,都支持宇宙的大爆炸学说—宇宙是随时间变化的。

“一页风云散,变幻了时空。”现在,就让我们放弃宇宙一成不变的想法,来看一看宇宙时空中各个成分的兴亡盛衰,聚散离合。

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