“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,可谓愿景宏大、雄心勃勃。20世纪至今,宇宙学家们建立了五花八门的宇宙模型,这些宇宙模型主要分为两大派别:一种是“稳恒态宇宙模型”,认为宇宙在大尺度上的物质分布和物理性质是稳恒不变的;另一种是“演化态模型”,认为宇宙在大尺度上的物质分布和物理性质是随着时间而变化。名目繁多的现代宇宙学理论中,“大爆炸宇宙论”(The Big Bang Theory)最为著名,这一理论认为宇宙是一个“奇点”在137亿年前发生了大爆炸之后所形成的。尽管一些乐观派人士认为21世纪是现代宇宙学的“黄金时期”,但其中的五个问题仍让人困惑不已。
一.太阳系是否处于宇宙的中心?
20世纪初期,美国天文学家爱德文.哈勃(Edwin Hubble)和助手米尔顿.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,即其他星系正远离银河系而去,证明了“宇宙膨胀说”。天文学家们常用充气的气球比拟和解说“宇宙膨胀说”,可招致了大多数人的误解和曲解,他们会好奇和询问地球、太阳系、甚至银河系是不是整个宇宙的中心,若不是,那么整个宇宙的中心在哪里。事实上,整个宇宙并无“中心”,也就是说,不存在一个比较优越的参考系。
(宇宙)
二.宇宙正往哪里膨胀?
受日常生活经验的影响,一部分人认为整个宇宙不断膨胀的话,那么它向什么地方膨胀呢?比如某个人把气球放在一个小玻璃瓶中,鼓胀的气球充满小玻璃瓶内的空间之后,它就无法在扩大了,那么,是不是宇宙外侧也有什么“空间”可供它膨胀呢?天文学家认为,依据阿尔伯特.爱因斯坦的相对论,宇宙是自我独立的整体,它并不需要嵌入高维空间,就可以实现弯曲、收缩和膨胀。
三.“大爆炸”到底是什么样的爆炸?
天文学家查尔斯.贝内特(Charles Bennett)认为,“大爆炸”这个词并不能恰如其分的描述“大爆炸宇宙学”这一理论,“大爆炸宇宙学”表述的是宇宙的膨胀和冷却,而“大爆炸”往往让人们联想到鞭炮的炸裂、以及其他的化学爆炸现象,一旦人们有了这个先入为主的印象,就难以把“宇宙大爆炸”想象成其他的东西。“宇宙大爆炸”更接近于物质、能量、时间以及空间自身的创生和伸展,“膨胀宇宙理论”这个名字比“宇宙大爆炸”更贴切一些。
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四.“大爆炸”之前是什么呢?
目前,没有人确切的知晓“大爆炸”之前是什么,也许“大爆炸”之前一无所有、是一种纯粹的虚无状态,也许“大爆炸”之前超乎想象、是一种更高纬度的存在物。美国哈佛大学的阿维.洛布(Avi Loeb)教授认为,宇宙起始于循环大爆炸,也就是说,宇宙不断的重复着膨胀和收缩,“奇点”同时是宇宙的起点和终点,不过,并没有观测数据能证实他的假说。
五.宇宙的“外面”是什么?
一部分宇宙学家认为,宇宙是无限的,也就是说,宇宙并无一个区分“里面”和“外面”的界限,它无边无垠、无比宽广,经历了一个超高速膨胀阶段之后,它仍会一直膨胀下去,人类观测到的宇宙仅仅是沧海一粟。
(宇宙)
小考题:你认为宇宙是“无边无垠”的、还是“有限无界”的?欢迎你留言讨论。
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