理论教育 宇宙演化全景图-时空学概论

宇宙演化全景图-时空学概论

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:另一部分能量,即物质在爆炸时携带的内能,在以后的宇宙演化中成为星系与恒星的内能,并且成为星系和恒星演化的主要动力。因此宇宙演化不可能达到热寂状态。理由已在本章第二节说明。与地球的相似度仅为98%的行星一般还不能产生类地球人。宇宙中满足以上两个条件的行星数量不多,如果产生类地球人的行星还有其他必要条件,其数量还会减少。任何一轮宇宙在其演化结束时都会将所有类地球人的信息彻底消除。

宇宙演化全景图-时空学概论

下面讨论几个前面没有涉及的宇宙演化问题。

1.有关物理量守恒问题

在宇宙演化中的任何时刻,宇宙的总能量、总动量、总角动量、总质量守恒

宇宙在任何时候的总能量,都等于宇宙爆炸前的内能,或者等于大爆炸时获得的动能和所有爆炸物质携带的内能两部分之和。当宇宙所有物质离开宇宙中心的动能消耗殆尽时,即宇宙开始收缩、退行速度为零时,这些动能已经转化为相对于宇宙中心的引力势能,然后这些势能又逐渐转化为向中心靠近的动能。最后这些动能又全部转化为爆炸前的内能。另一部分能量,即物质在爆炸时携带的内能,在以后的宇宙演化中成为星系与恒星的内能,并且成为星系和恒星演化的主要动力。在星系和恒星的演化中,这些能量包括动能都是守恒的。当所有星系、恒星坍塌收缩为爆炸前的原始火球状态时,这些能量又成为火球的内能,与大爆炸前的火球的内能完全相等。如果将宇宙原始火球作为坐标系的原点,物理学宇宙的总动量在任何时候都为0。在未爆炸时原子火球的动量为0。在爆炸以后的任何时刻,在宇宙的任何一个方向的动量虽然不为零,但是由于宇宙是球形的,整个宇宙在任何时候的动量和就都为0,或者说整个宇宙在任何时候的动量都守恒。

关于角动量问题,从星系之间和星系内部存在与连线方向垂直的相对运动的情况判断,宇宙应该存在围绕中心转动的角动量。并且总角动量是守恒的,即使宇宙收缩为火球,即使宇宙经过无限多次的爆炸和收缩的脉动,宇宙的总角动量同样守恒。如果宇宙存在相对于宇宙中心的角动量,可以推测,在宇宙演化的中后期,宇宙的形状不再是完全的球形,而是像星系一样趋于铁饼形。

总能量、总动量、总角动量守恒的前提条件是总质量守恒。

2.关于宇宙的“热寂说”问题

热力学第二定律认为,在一个系统中的熵只能增加,不能减少。有人据此推论宇宙系统由于熵增加到了极致而达到“热寂”状态,即宇宙物质全部变成大小相同的微粒均匀地充满整个宇宙,整个宇宙的温度完全相同,宇宙不再有运动和演化,成为“热寂”状态。宇宙的热寂说是错误的。因为,热力学中系统的前提条件近似,热力学系统中的物质只存在排斥力,不存在吸引力,热力学的结论仅仅是近似的。只有在时间不长,或系统不大,即系统中的吸引力可以忽略的情况下才近似成立。例如,一杯悬浊液静置一定时间后就变得清澈了,说明熵减少了;甚至,一杯乳浊液,静置一定时间后,由于空气中细菌作用,熵也会减少;几十亿年来地球上的水一直在循环,其熵一直是稳定的;地球的大气层几十亿年来一直是稳定的,熵没有增加;天体物理学告诉我们,大质量天体到了一定时候会坍塌成为白矮星、中子星或黑洞,熵没有增加,反而减少了。因此宇宙演化不可能达到热寂状态。

3.关于“平行宇宙”

有观点认为我们的物理学宇宙之外还存在另外的宇宙,称作“平行宇宙”。还有观点认为我们的物理学宇宙之外存在反物质宇宙,这些观点不成立。理由已在本章第二节说明。

4.关于“类地球”

地球是人类赖以生存的宇宙小筑,如果宇宙中另外有行星存在类似地球人的高级生物,必须满足两个条件。

(1)环境与地球非常相似。这是产生“类地球人”的必要条件。根据网上介绍,目前在银河系已经观测到的可能有生命存在的行星有1200多颗。其中有一颗与地球相距1400光年,与地球的相似度为98%。宇宙中至少有若干亿个星系,按此计算,宇宙中存在与地球相似的行星数量是一个天文数字。与地球的相似度仅为98%的行星一般还不能产生类地球人。

(2)地质演化史与地球非常相似。这是产生类地球人的首要条件。只有地质演化史与地球非常相似,才有可能自然地产生大量有机物和生命,然后生命物种才能进化,才可能产生类地球人。另外,地质演化史中的灾变史,如果对地球上生命的产生和物种进化有较大的影响,也应该相似。(www.daowen.com)

宇宙中满足以上两个条件的行星数量不多,如果产生类地球人的行星还有其他必要条件,其数量还会减少。产生“类地球人”是一个严肃的课题,不应该仅凭观测和猜测。相信以后会产生一门专门研究这一课题的学科。逻辑而言,宇宙中的地球人不是唯一的,只是数量非常有限。

5.人类与其他类地球人的联系问题

(1)“类地球人”互相拜访不可能。即使在我们的宇宙中存在为数不多的能产生“类地球人”的行星,其距离地球也非常遥远,一般距离至少应该在1 000光年以上。在这样遥远的距离,要想互相拜访是不可能的。如果人类要去拜访类地行星的高级生物,必须超光速旅行。虽然超光速没有理论障碍,但是实际上不行。因为不能解决宇宙飞船与星际物质的碰撞问题。即使是一个原子以光速与飞船碰撞,都足以产生致命的X射线;如果1克物质以光速与飞船碰撞,其威力不低于原子弹。即使以光速的20%飞行,与灰尘相撞也是灾难。甚至,即使飞船以低速在太空航行也是危险的,因为太空中有很多高能粒子,与飞船的相对速度完全可能达到光速甚至数倍光速。因此人类不能在宇宙中作远距离旅行。换言之,外星人来拜访地球的可能性太小。

(2)不可能用电磁波联系。因为这需要非常强大的发射功率,即使是定向发射用电磁波联系,也没有实际意义,联系一次一般需要几千年以上的时间。

(3)在之前或以后任何一次轮回的宇宙中,可能会产生几个存在类地球人的行星,但是任何两轮宇宙的地球人,没有任何信息可以相通。任何一轮宇宙在其演化结束时都会将所有类地球人的信息彻底消除。换言之,类地球人之间任何狭义的、广义的联系也是不可能的。

6.关于人类与科学

(1)人类社会发展是与生产力发展相适应的。另一方面,在任何行星上的独立产生的人类其社会发展都是相同的,社会科学也是相同的。因此王氏相对性原理对社会科学同样成立。

(2)人类对宇宙规律的认识只能接近绝对真理,不能达到绝对真理。

(3)在伟大的宇宙面前,人类永远是渺小的。人类的力量永远不能控制、主宰宇宙。“人定胜天”是人类的梦呓。

(4)人类末日始终远早于宇宙末日。

(5)每一轮物理学宇宙都会在一定数量的行星上产生智能生命。每个行星上的智能生命的产生、发展、演化都与地球相同或相似。每一个行星智能生命都将自然科学和社会科学重新发现一遍,其内容、观点也与地球人类高度发展时完全相同。不同的仅是一些具体问题。例如地球、地质、地理、物理量的单位等不同,但是量纲相同。

(6)生命是物质存在的特殊形式,生命活动是物质运动的特殊形式。表面上,生命不满足牛顿运动定律,可以在没有受到外力的情况下自行改变自身运动。实际上,生命可以随时释放自身储藏的内能,因此不违反牛顿运动定律。

时空学概论说明,我们宇宙是真实的、客观的、可知的、脉动的、经典的、绝对的。

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