關(guān)于宇宙

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“宇宙”一詞，最早大概出自我國古代著名哲學(xué)家墨子（約公元前468-376）。他用“宇”來指東、西、南、北，四面八方的空間，用“宙”來指古往今來的時間，合在一起便是指天地萬物，不管它是大是小，是遠(yuǎn)是近；是過去的，現(xiàn)在的，還是將來的；是認(rèn)識到的，還是未認(rèn)識到的……總之是一切的一切。

從哲學(xué)的觀點(diǎn)看。人們認(rèn)為宇宙是無始無終，無邊無際的。不過，對這個深奧的概念我們不打算做深入的探討，還是留給哲學(xué)家們?nèi)パ芯俊Ｎ覀儾环涟蜒酃饪s小一些，講一講利用我們現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)所能了解和觀測的宇宙，人們把它稱為“我們的宇宙”或“總星系”。
從最新的觀測資料看，人們已觀測到的離我們最遠(yuǎn)的星系是130億光年。也就是說，如果有一束光以每秒30萬千米的速度從該星系發(fā)出，那么要經(jīng)過130億年才能到達(dá)地球。這130億光年的距離便是我們今天所知道的宇宙的范圍。再說得明確一些，我們今天所知道的宇宙范圍，或者說大小，是一個以地球為中心，以130億光年的距離為半徑的球形空間。當(dāng)然，地球并不真的是什么宇宙的中心，宇宙也未必是一個球體，只是限于我們目前的觀測能力，我們只能了解到這一程度。

在這個以130億光年為半徑的球形空間里，目前已被人們發(fā)現(xiàn)和觀測到的星系大約有1250億個，而每個星系又擁有像太陽這樣的恒星幾百到幾萬億顆。因此只要做一道簡單的數(shù)學(xué)題，你就不難了解到，在我們已經(jīng)觀測到的宇宙中擁在多少星星。地球在如此浩瀚的宇宙中，真如滄海一粟，渺小得微不足道。
宇宙知識——宇宙自然選擇學(xué)說簡介

為什么宇宙會是我們觀測到的這副樣子？為什么它具有目前已測知的那些基本常數(shù)值？80年代初，在宇宙創(chuàng)生大爆炸框架下發(fā)展了目前最流行的暴脹宇宙模型：宇宙在大爆炸后不到1秒的時間里膨脹了大約10-30倍，大約和橘子一般大小，然后開始以較穩(wěn)定的膨脹速率，直到現(xiàn)在，大約150億年，成為目前的樣子。在這個過程中，物質(zhì)“疙瘩”逐步形成了星系、恒星以及生命。這個模型暴脹期的長短是個關(guān)鍵。若稍短，物質(zhì)為充分散開，原生宇宙就有重新坍縮為起點(diǎn)；若稍長，原生宇宙的物質(zhì)則過于分散，形不成星系和恒星，自然也就不會出現(xiàn)生命和人類。因此出現(xiàn)了暴脹為何如此精確的問題，按照現(xiàn)行的物理學(xué)基本定律，大爆炸產(chǎn)生的宇宙其“自然尺寸”應(yīng)該只有亞原子大小，即普克郎長度10 ^－35量級，而這樣的宇宙是短命的。前蘇聯(lián)科學(xué)家林德提出“自我增殖的宇宙”概念——“最有可能的是，我們正在研究的宇宙是由早期的若干宇宙所形成的。”1987年霍金進(jìn)一步提出了“嬰兒宇宙”模型，兩個大宇宙通過一個細(xì)“管子”連接起來，這個細(xì)管子稱為“蟲洞”，大宇宙為母宇宙，可能存在著從母宇宙分岔出去的另一端是自由的蟲洞，這樣的管子成為子宇宙、嬰兒宇宙。就是說除了我們生存的宇宙之外還可能存在著眾多的由蟲洞連接起來的其他宇宙。1992年，薩莫林在前人基礎(chǔ)上提出了宇宙自然選擇學(xué)說。母宇宙是空間閉合的，猶如一個黑洞，該黑洞在生存了一段時間后坍縮為一個奇點(diǎn)，奇點(diǎn)又會反彈爆炸膨脹為新的下一代宇宙。這個學(xué)說的要點(diǎn)是，子宇宙中的物理常數(shù)較之母宇宙的物理常數(shù)會有小的、或強(qiáng)或弱的隨機(jī)變異，新生的嬰兒宇宙在再次坍縮成奇點(diǎn)前能膨脹到幾倍普克郎長度大小，隨機(jī)變異的物理常數(shù)有可能允許小小的暴脹，子宇宙可變的較大，當(dāng)它足夠大時，可分隔為兩個或更多的不同區(qū)域，每個區(qū)域又坍縮為一個新的奇點(diǎn)，新奇點(diǎn)又觸發(fā)下一代的子宇宙，如此時代相傳，有的小宇宙重又坍縮，有的具有某些基本常數(shù)值的宇宙能更有效的產(chǎn)生許多黑洞，從而較具有其他某些基本常數(shù)值的宇宙留下更多的后代，借用生物進(jìn)化論的術(shù)語，它們是被“自然選擇”下來的，經(jīng)“選擇”作用，產(chǎn)生越來越多的黑洞，也就形成了更多的宇宙。如果宇宙確是由以前的宇宙世代經(jīng)過這種“自然選擇”而產(chǎn)生的話，那么應(yīng)該預(yù)期我們生存在其中的宇宙會具有所觀測到的樣子并正好具有目前測知的基本常數(shù)值。這個學(xué)說的另一要點(diǎn)是關(guān)于恒星的存在。在許多情況下，恒星是黑洞的前身。在氣體和塵埃云中，恒星仍在形成。在碳塵埃微粒表面進(jìn)行著的化學(xué)反應(yīng)使氣體冷卻并促使氣云坍縮。但碳塵埃粒子是從那里來的呢？斯莫林指出碳元素是由核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的這一情況只有在質(zhì)子的質(zhì)量稍大于中子的質(zhì)量時才會發(fā)生，如果兩者質(zhì)量之差比氦核的結(jié)合能大的多，則質(zhì)子和中子不可能粘在一起形成氦核，沒有氦，聚變反應(yīng)鏈在第一階段便終止了，根本形不成更重的元素，從而使恒星將少得多，自然也不會有多少黑洞，因此在任何一個宇宙中，若其中質(zhì)子與中子的質(zhì)量相差較大，將只能產(chǎn)生很少的宇宙，也就沒有什么“選擇”的余地了。
美英澳科學(xué)家稱

找到了量宇宙的“尺子”

“嬰兒期”宇宙中的特定區(qū)域會產(chǎn)生聲波，這些聲波猶如扔進(jìn)池塘的石塊激起的漣漪。一個多國科學(xué)家小組11日提出，他們探測到宇宙聲波產(chǎn)生數(shù)十億年后留下的“印記”。通過確定這些聲波波紋間的距離，有望為測量宇宙膨脹速率提供一把有用的“尺子”。

早期宇宙會“發(fā)聲”

在早期宇宙中，一些物質(zhì)相對更為集中的區(qū)域，會由于引力和壓力的相互作用而產(chǎn)生振蕩，發(fā)出聲波。20世紀(jì)70年代，科學(xué)家最早從理論上預(yù)測了這些聲波的存在。1999年，科學(xué)家首次在“宇宙微波背景輻射”中觀測到這些聲波。宇宙據(jù)認(rèn)為產(chǎn)生于距今137億年前的一次“大爆炸”，“宇宙微波背景輻射”大約在“大爆炸”后38萬年產(chǎn)生，是“大爆炸”的“余燼”。

科學(xué)家很早就推測，通過探測和分析宇宙星系的分布規(guī)律，或許也可以發(fā)現(xiàn)宇宙聲波存在的痕跡。但這些痕跡過于微細(xì)，長期以來難以被探測到。

星系中的聲波“印記”

由美國、英國和澳大利亞天文學(xué)家組成的兩個研究小組，在圣迭哥舉行的美國天文學(xué)會冬季年會上報告說，他們通過觀測宇宙中26萬多個星系，在星系的分布規(guī)律中發(fā)現(xiàn)了宇宙聲波的“印記”。

天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，宇宙中的星系每隔大約5億光年的距離就會聚集成團(tuán)，這一距離與根據(jù)宇宙聲波理論預(yù)測得出的結(jié)果完全吻合。美國加利福尼亞理工學(xué)院光學(xué)天文臺的理查德·埃利斯認(rèn)為，新發(fā)現(xiàn)的這種與宇宙聲波相符的星系分布規(guī)律，“也許可以用作一把非常有用的宇宙尺子”。

宇宙“尺子”用途廣

參與研究的美國紐約大學(xué)的戴維·霍格說：“精確地確定宇宙聲波間的距離，能夠幫助我們確定宇宙的膨脹速率，這又會使我們能明確暗物質(zhì)和暗能量的特性。”

按照天文學(xué)界的看法，普通物質(zhì)在宇宙構(gòu)成中只占很小的比例，絕大多數(shù)宇宙都是由暗物質(zhì)和暗能量組成的。天文觀測結(jié)果表明，神秘的暗能量據(jù)認(rèn)為是造成宇宙膨脹現(xiàn)象的原因。

新研究結(jié)果也證實了引力在宇宙結(jié)構(gòu)形成中所發(fā)揮的作用。美國亞利桑那大學(xué)的丹尼爾·艾森斯坦在美國天文學(xué)會年會上說：“我們認(rèn)為這提供了確鑿的證據(jù)，證明在（‘大爆炸’留下的）微波背景中最初的種子形成我們周圍的星系和星系團(tuán)過程中，引力發(fā)揮了重要作用。”