“现代宇宙学”是一门天文学和物理学的交叉学科,它从整体的角度研究宇宙的结构、运动和演化,其中“宇宙起源”是最为核心、最为迷人的一个问题。上世纪初期,比利时的天文学家勒梅特.乔治斯(Lemaitre Georges)提出了真正意义上的“膨胀宇宙模型”,此后,美国天文学家爱德文.哈勃(Edwin Hubble)和助手弥尔顿.赫马森(Milton Humason)发现远方星系的谱线均有红移,而且距离越远、红移越大,进而他们得出了一个重要结论,也就是其他星系正远离银河系而去,证实了勒梅特.乔治斯的“膨胀宇宙模型”。
基于勒梅特.乔治斯和爱德文.哈勃的贡献,美国物理学家乔治.伽莫夫(George Gamow)等人提出了“热大爆炸宇宙模型”,且微波背景辐射的发现证实了乔治.伽莫夫等人的观点,所以热大爆炸宇宙模型成了标准宇宙模型。热大爆炸宇宙模型、以及“大爆炸宇宙论”认为,人类所在的宇宙诞生于一个致密炽热的奇点,奇点在137亿年前发生了一次大爆炸、且一直膨胀着。不过,热大爆炸宇宙模型留下了一系列棘手的问题,比如“奇点究竟是什么”、“它从何而来”、以及“哪儿来的潜在能量导致奇点发生了大爆炸”等等,为了解决这一系列的问题,著名物理学家斯蒂芬、霍金提出了一种名为“无边界假设”的理论。
(宇宙)
1981年,世界上一流的宇宙学家们汇聚在梵蒂冈的宗座科学院(The pontifical academy of sciences),聆听39岁的物理学家斯蒂芬.霍金进行一次开创性的演讲,他认为,人类所在的宇宙存有一些非常特殊的边界条件,最为特殊的一个边界条件就是“根本没有边界”,这意味着宇宙并没有“起点”、也没有“终点”。此后的1983年,斯蒂芬.霍金与合作伙伴詹姆斯.哈特尔(James Hartle)一同提出了“无边界宇宙假设”,认为这一有限的宇宙并无边界,它保持着“自洽”和“自足”的状态,包容了万事万物,而宇宙之外不存在任何东西、关于宇宙之外的问题也毫无意义。
斯蒂芬.霍金把宇宙的形态比拟为一个倒立的羽毛球,羽毛球的球头是直径为0的最低点、羽毛球的球毛自下而上的渐渐变宽,依据无边界宇宙假设,宇宙从一个尺度为“0”的点上膨胀开来。斯蒂芬.霍金为了描述宇宙的形态,推导出一个名为“宇宙波函数”(wave function of the universe)的方程,概括了宇宙的诞生和演化过程,且把“创世神”、“宇宙诞生之前”等等设想排除在外。斯蒂芬.霍金认为,追问宇宙大爆炸之前有什么东西,这样的做法是毫无意义的,因为宇宙大爆炸之前尚不存在可供参照的“时间”。
(宇宙)
斯蒂芬.霍金和詹姆斯.哈特尔提出的“无边界宇宙假设”理论,重新定义了“时间”这一重大概念,宇宙中流逝的一分一秒,都是这个“羽毛球”的一个横截面,而“时间”描述了各个横截面尺寸之间的关联。加拿大的宇宙学家尼尔.图洛克(Neil Turok)认为,无边界宇宙假设是一个精妙的理论,它不仅仅启迪了多位物理学家,还带来了宇宙学领域中的一大猜想——即“宇宙波函数”——不久之后,“量子宇宙学”这一学科横空出世、且渐渐兴盛起来。
(宇宙)
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