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  jy84hg8j8ti 2012-05-28 00:00:00

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  50625547 2012-05-19 00:00:00

  發(fā)展軌跡 　　宇宙的形狀現(xiàn)在 宇宙大爆炸(5張)還是未知的，人類在大膽想象。有的人說宇宙其實(shí)是一個類似人的這樣一種生物的一個小細(xì)胞，而也有人說宇宙是一種擁有比人類更高智慧的電腦生物所制造出來的一個程序或是一個小小的原件，宇宙其實(shí)就是一個電子，宇宙是一個比電子更小得多的東西，宇宙根本就不存在，或者宇宙是無形的。根據(jù)大爆炸理論，宇宙的發(fā)展史可表示為一個右端開放的封閉曲面體，如右圖。左端ZX為爆炸奇點(diǎn)，向右延伸137億光年，到達(dá)我們現(xiàn)在這個開口部。從左往右依次為：奇點(diǎn)、40萬年的初期膨脹、近4億年的黑暗期、出現(xiàn)恒星、星系和行星發(fā)展期、含有暗物質(zhì)與暗能量的加速膨脹期。 編輯本段年齡 年齡定義 絢爛的宇宙(40張)　　宇宙年齡定義：宇宙年齡（age of universe）宇宙從某個特定時刻到現(xiàn)在的時間間隔。對于某些宇宙模型，如牛頓宇宙模型、等級模型、穩(wěn)恒態(tài)模型等，宇宙年齡沒有意義。在通常的演化的宇宙模型里，宇宙年齡指宇宙標(biāo)度因子為零起到現(xiàn)在時刻的時間間隔。通常，哈勃年齡為宇宙年齡的上限，可以作為宇宙年齡的某種度量。 年齡推算 　　宇宙年齡約為137.5億年 　　使用整個星系作為透鏡觀看其他星系，目前研究人員Z新使用一種精確方法測量了宇宙的體積大小和年齡，以及它如何快速膨脹。這項(xiàng)測量證實(shí)了“哈勃常數(shù)”的實(shí)用性，它指示出了宇宙的體積大小，證實(shí)宇宙的年齡約為137.5億年。 宇宙Z大結(jié)構(gòu)-史隆長城(33張)　　研究小組使用一種叫做引力透鏡的技術(shù)測量了從明亮活動星系釋放的光線沿著不同路徑傳播至地球的距離，通過理解每個路徑的傳播時間和有效速度，研究人員推斷出星系的距離，同時可分析出它們膨脹擴(kuò)張至宇宙范圍的詳細(xì)情況。 　　科學(xué)家經(jīng)常很難識別宇宙中遙遠(yuǎn)星系釋放的明亮光源和近距離昏暗光源之間的差異，引力透鏡回避了這一問題，能夠提供遠(yuǎn)方光線傳播的多樣化線索。這些測量信息使研究人員可以測定宇宙的體積大小，并且天體物理學(xué)家可以用哈勃常數(shù)進(jìn)行表達(dá)。 　　KIPAC研究員菲爾－馬歇爾(Phil Marshall)說：“長期以來我們知道透鏡能夠?qū)?shù)進(jìn)行物理性測量?！倍?dāng)前引力透鏡實(shí)現(xiàn)了非常精確的測量結(jié)果，它可以作為一種長期確定的工具提供哈勃常數(shù)均等化精確測量，比如：觀測超新星和宇宙微波背景。他指出，引力透鏡可作為天體物理學(xué)家的一種Z佳測量工具測定宇宙的年齡。 編輯本段宇宙結(jié)構(gòu)觀念的發(fā)展 眾多的觀點(diǎn) 　　遠(yuǎn)古時代，人們對宇宙結(jié)構(gòu)的認(rèn)識處于十分幼稚的狀態(tài)，他們通常按照自己的生活環(huán)境對宇宙的構(gòu)造 璀璨的宇宙星空作出推測。在ZG西周時期，生活在華夏大地上的人們提出的早期蓋天說認(rèn)為，天穹像一口鍋，倒扣在平坦的大地上；后來又發(fā)展為后期蓋天說，認(rèn)為大地的形狀也是拱形的。公元前7世紀(jì)，巴比倫人認(rèn)為，天和地都是拱形的，大地被海洋所環(huán)繞，而其ZY則是高山。古埃及人把宇宙想象成以天為盒蓋、大地為盒底的大盒子，大地的ZY則是尼羅河。古印度人想象圓盤形的大地負(fù)在幾只大象上，而象則站在巨大的龜背上，公元前7世紀(jì)末，古希臘的泰勒斯認(rèn)為，大地是浮在水面上的巨大圓盤，上面籠罩著拱形的天穹。 也有一些人認(rèn)為，地球只是一只龜上的一片甲板，而龜則是站在一個托著一個又一個的龜塔... 地球原來是球形 　　Z早認(rèn)識到大地是球形的是古希臘人。公元前6世紀(jì)，畢達(dá)哥拉斯從美學(xué)觀念出發(fā)，認(rèn)為一切立體圖形中Z美的是球形，主張?zhí)祗w和我們所居住的大地都是球形的。這一觀念為后來許多古希臘學(xué)者所繼承，但直到1519～1522年，葡萄牙的F.麥哲倫率領(lǐng)探險(xiǎn)隊(duì)完成了diyi次環(huán)球航行后 ，地球是球形的觀念才Z終被證實(shí)。 地心說、日心說和萬有引力定律 　　公元2世紀(jì)，C.托勒密提出了一個完整的地心說。這一學(xué)說認(rèn)為地球在宇宙的ZY安然不動，月亮、太陽和諸行星以及Z外層的恒星天都在以不同速度繞著地球旋轉(zhuǎn)。為了說明行星運(yùn)動的不均勻性，他還認(rèn)為行星在本輪上繞其ZX轉(zhuǎn)動，而本輪ZX則沿均輪繞地球轉(zhuǎn)動。地心說曾在歐洲流傳了1000多年。1543年，N.哥白尼提出科學(xué)的日心說，認(rèn)為太陽位于宇宙ZX，而地球則是一顆沿圓軌道繞太陽公轉(zhuǎn)的普通行星。到16世紀(jì)哥白尼建立日心說后才普遍認(rèn)識到：地球是繞太陽公轉(zhuǎn)的行星之一，而包括地球在內(nèi)的八大行星則構(gòu)成了一個圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的行星系── 太陽系的主要成員。1609年，J.開普勒揭示了地球和諸行星都在橢圓軌道上繞太陽公轉(zhuǎn)，發(fā)展了哥白尼的日心說，同年，伽利略·伽利雷則率先用望遠(yuǎn)鏡觀測天空，用大量觀測事實(shí)證實(shí)了日心說的正確性。1687年，I.牛頓提出了萬有引力定律，深刻揭示了行星繞太 自然顏色下的土星 陽運(yùn)動的力學(xué)原因，使日心說有了牢固的力學(xué)基礎(chǔ)。在這以后，人們逐漸建立起了科學(xué)的太陽系概念。 宇宙里不光只有銀河系 　　在哥白尼的宇宙圖像中，恒星只是位于Z外層恒星天上的光點(diǎn)。1584年，喬爾丹諾·布魯諾大膽取消了這層恒星天，認(rèn)為恒星都是遙遠(yuǎn)的太陽。18世紀(jì)上半葉，由于E.哈雷對恒星自行的發(fā)展和J.布拉得雷對恒星遙遠(yuǎn)距離的科學(xué)估計(jì)，布魯諾的推測得到了越來越多人的贊同。18世紀(jì)中葉，T.賴特、I.康德和J.H.朗伯推測說，布滿全天的恒星和銀河構(gòu)成了一個巨大的天體系統(tǒng)。弗里德里希·威廉·赫歇爾shouchuang用取樣統(tǒng)計(jì)的方法，用望遠(yuǎn)鏡數(shù)出了天空中大量選定區(qū)域的星數(shù)以及亮星與暗星的比例，1785年首先獲得了一幅扁而平、輪廓參差、太陽居中的銀河系結(jié)構(gòu)圖，從而奠定了銀河系概念的基礎(chǔ)。在此后一個半世紀(jì)中，H.沙普利發(fā)現(xiàn)了太陽不在銀河系ZX、J.H.奧爾特發(fā)現(xiàn)了銀河系的自轉(zhuǎn)和旋臂，以及許多人對銀河系直徑、厚度的測定，科學(xué)的銀河系概念才Z終確立。 太陽 18世紀(jì)中葉，康德等人還提出，在整個宇宙中，存在著無數(shù)像我們的天體系統(tǒng)(指銀河系)那樣的天體系統(tǒng)。而當(dāng)時看去呈云霧狀的“星云”很可能正是這樣的天體系統(tǒng)。此后經(jīng)歷了長達(dá)170年的曲折的探索歷程，直到1924年，才由E.P.哈勃用造父視差法測仙女座大星云等的距離確認(rèn)了河外星系的存在。 河外星系離我們越來越近 　　近半個世紀(jì)，人們通過對河外星系的研究，不僅已發(fā)現(xiàn)了星系團(tuán)、超星系團(tuán)等更高層次的天體系統(tǒng)，而且已使我們的視野擴(kuò)展到遠(yuǎn)達(dá)大約200億光年的宇宙深處。 編輯本段宇宙演化觀念的發(fā)展 宇宙 　　在ZG，早在西漢時期，《淮南子·俶真訓(xùn)》指出：“有始者，有未始有有始者，有未始有夫未始有有始者”，認(rèn)為世界有它的開辟之時，有它的開辟以前的時期，也有它的開辟以前的以前的時期?！痘茨献印ぬ煳挠?xùn)》中還具體勾畫了世界從無形的物質(zhì)狀態(tài)到渾沌狀態(tài)再到天地萬物生成演變的過程。在古希臘，也存在著類似的見解。例如留基伯就提出，由于原子在空虛的空間中作旋渦運(yùn)動，結(jié)果輕的物質(zhì)逃逸到外部的虛空，而其余的物質(zhì)則構(gòu)成了球形的天體，從而形成了我們的世界。 　　太陽系概念確立以后，人們開始從科學(xué)的角度來探討太陽系的起源。1644年，R.笛卡爾提出了太陽系起源的旋渦說；1745年，G.L.L.布豐提出了一個因大彗星與太陽掠碰導(dǎo)致形成行星系統(tǒng)的太陽系起源說；1755年和1796年，康德和拉普拉斯則各自提出了太陽系起源的星云說?，F(xiàn)代探討太陽系起源z的新星云說正是在康德-拉普拉斯星云說的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。 編輯本段銀河系 　　1911年，E.赫茨普龍建立了diyi幅銀河星團(tuán)的顏色星等圖；1913年，伯特蘭·阿瑟·威廉·羅素則繪出了恒星的光譜-光度圖，即赫羅圖。羅素在獲得此圖后便提出了一個恒星從紅開始，先收縮進(jìn)入主序，后沿主序下滑，Z終成為紅矮星的恒星演化學(xué)說。1924年 ，亞瑟·斯坦利·愛丁頓提出了恒星的質(zhì)光關(guān)系；1937～1939年，C.F.魏茨澤克和貝特揭示了恒星的能源來自于氫聚變?yōu)楹さ脑雍朔磻?yīng)。這兩個發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了羅素理論被否定，并導(dǎo)致了科學(xué)的恒星演化理論的誕生。對于星系起源的研究，起步較遲，目前普遍認(rèn)為，它是我們的宇宙開始形成的后期由原星系演化而來的。 銀河系 1917年，A.阿爾伯特·愛因斯坦運(yùn)用他剛創(chuàng)立的廣義相對論建立了一個“靜態(tài)、有限、無界”的宇宙模型，奠定了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ)。1922年，G.D.弗里德曼發(fā)現(xiàn)，根據(jù)阿爾伯特·愛因斯坦的場方程，宇宙不一定是靜態(tài)的，它可以是膨脹的，也可以是振蕩的。前者對應(yīng)于開放的宇宙，后者對應(yīng)于閉合的宇宙。1927年，G.勒梅特也提出了一個膨脹宇宙模型.1929年 哈勃發(fā)現(xiàn)了星系紅移與它的距離成正比，建立了的哈勃定律。這一發(fā)現(xiàn)是對膨脹宇宙模型的有力支持。20世紀(jì)中葉，G.伽莫夫等人提出了熱大爆炸宇宙模型，他們還預(yù)言，根據(jù)這一模型，應(yīng)能觀測到宇宙空間目前殘存著溫度很低的背景輻射。1965年微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了伽莫夫等人的預(yù)言。從此，許多人把大爆炸宇宙模型看成標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型。1980年，美國的古斯在熱大爆炸宇宙模型的 基礎(chǔ)上又進(jìn)一步提出了大爆炸前期暴漲宇宙模型。這一模型可以解釋目前已知的大多數(shù)重要觀測事實(shí)。 編輯本段宇宙圖景 　　當(dāng)代天文學(xué)的研究成果表明，宇宙是有層次結(jié)構(gòu)的、像布一樣的、不斷膨脹、物質(zhì)形態(tài)多樣的、不斷運(yùn)動發(fā)展的天體系統(tǒng)。 　　層次結(jié)構(gòu) 行星是Z基本的天體系統(tǒng)。太陽系中共有八顆行星：水星金星地球火星木星土星天王星海王星。 （冥王星目前已被從行星里開除，降為矮行星）。除水星和金星外，其他行 蜘蛛星云 星都有衛(wèi)星繞其運(yùn)轉(zhuǎn)，地球有一個衛(wèi)星 月球，土星的衛(wèi)星Z多，已確認(rèn)的有28顆。行星小行星彗星和流星體都圍繞ZX天體太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，構(gòu)成太陽系。太陽占太陽系總質(zhì)量的99.86%，其直徑約140萬千米，Z大的行星木星的直徑約14萬千米。太陽系的大小約120億千米（以冥王星作邊界）。有證據(jù)表明，太陽系外也存在其他行星系統(tǒng)。2500億顆類似太陽的恒星和星際物質(zhì)構(gòu)成更巨大的天體系統(tǒng)——銀河系。銀河系中大部分恒星和星際物質(zhì)集中在一個扁球狀的空間內(nèi)，從側(cè)面看很像一個“鐵餅”，正面看去?則呈旋渦狀。銀河系的直徑約10萬光年，太陽位于銀河系的一個旋臂中，距銀心約3萬光年。銀河系外還有許多類似的天體系統(tǒng)，稱為河外星系，常簡稱星系?，F(xiàn)已觀測到大約有10億個。星系也聚集成大大小小的集團(tuán)，叫星系團(tuán)。平均而言，每個星系團(tuán)約有百余個星系，直徑達(dá)上千萬光年?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)上萬個星系團(tuán)。包括銀河系在內(nèi)約40個星系構(gòu)成的一個小星系團(tuán)叫本星系群。若干星系團(tuán)集聚在一起構(gòu)成更大、更高一層次的天體系統(tǒng)叫超星系團(tuán)。超星系團(tuán)往往具有扁長的外形，其長徑可達(dá)數(shù)億光年。通常超星系團(tuán)內(nèi)只含有幾個星系團(tuán)，只有少數(shù)超星系團(tuán)擁有幾十個星系團(tuán)。本星系群和其附近的約50個星系團(tuán)構(gòu)成的超星系團(tuán)叫做本超星系團(tuán)。目前天文觀測范圍已經(jīng)擴(kuò)展到200億光年的廣闊空間，它稱為總星系。 麥哲倫星云& 宇宙歷史 編輯本段起源 　　宇宙的不斷膨脹 宇宙大爆炸圖冊(6張)　　一般認(rèn)為，宇宙產(chǎn)生于150億年前一次大爆炸中。大爆炸后30億年，Z初的物質(zhì)漣漪出現(xiàn)。大爆炸后20億～30億年，類星體逐漸形成。大爆炸后100億年，太陽誕生。38億年前地球上的生命開始逐漸演化。 　　大爆炸散發(fā)的物質(zhì)在太空中漂游，由許多恒星組成的巨大的星系就是由這些物質(zhì)構(gòu)成的，我們的太陽就是這無數(shù)恒星中的一顆。原本人們想象宇宙會因引力而不再膨脹，但是，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)宇宙中有一種 “暗能量”會產(chǎn)生一種斥力而加速宇宙的膨脹。 　　大爆炸后的膨脹過程是一種引力和斥力之爭，爆炸產(chǎn)生的動力是一種斥力，它使宇宙中的天體不斷遠(yuǎn)離；天體間又存在萬有引力，它會阻止天體遠(yuǎn)離，甚至力圖使其互相靠近。引力的大小與天體的質(zhì)量有關(guān)，因而大爆炸后宇宙的Z終歸宿是不斷膨脹，還是Z終會停止膨脹并反過來收縮變小，這完全取決于宇宙中物質(zhì)密度的大小。 宇宙內(nèi)圍為引力，宇宙外圍為斥力(暗能量) 　　理論上存在某種臨界密度。如果宇宙中物質(zhì)的平均密度小于臨界密度，宇宙就會一直膨脹下去，稱為“開宇宙”；要是物質(zhì)的平均密度大于臨界密度，膨脹過程遲早會停下來，并隨之出現(xiàn)收縮，稱為“閉宇宙”。 　　問題似乎變得很簡單，但實(shí)則不然。理論計(jì)算得出的臨界密度為5×8^-30克/厘米3。但要測定宇宙中物質(zhì)平均密度就不那么容易了。星系間存在廣袤的星系間空間，如果把目前所觀測到的全部發(fā)光物質(zhì)的質(zhì)量平攤到整個宇宙空間，那么，平均密度就只有2×10^-31克/厘米3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上述臨界密度。 　　然而，種種證據(jù)表明，宇宙中還存在著尚未觀測到的所謂的暗物質(zhì)，其數(shù)量可能遠(yuǎn)超過可見物質(zhì)，這給平均密度的測定帶來了很大的不確定因素。因此，宇宙的平均密度是否真的小于臨界密度仍是一個有爭議的問題。不過，就目前來看，開宇宙的可能性大一些。 　　恒星演化到晚期，會把一部分物質(zhì)（氣體）拋入星際 NGC 5139 半人馬座Ω 空間，而這些氣體又可用來形成下一代恒星。這一過程中氣體可能越來越少（并未確定這種過程會減少這種氣體。）。以致于不能再產(chǎn)生新的恒星。10^14年后，所有恒星都會失去光輝，宇宙也就變暗。同時，恒星還會因相互作用不斷從星系逸出，星系則因損失能量而收縮，結(jié)果使ZX部分生成黑洞，并通過吞食經(jīng)過其附近的恒星而長大。（根據(jù)質(zhì)能守恒定律，形成恒星的氣體并不會減少而是轉(zhuǎn)換成其他形態(tài)。所以新的恒星可能會一直產(chǎn)生.) 　　10^17～10^18年后，對于一個星系來說只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星，這時，組成恒星的質(zhì)子不再穩(wěn)定。10^32年后，質(zhì)子開始衰變?yōu)楣庾雍透鞣N輕子。10^71年后，這個衰變過程進(jìn)行完畢，宇宙中只剩下光子、輕子和一些巨大的黑洞。 　　10^108年后，通過蒸發(fā)作用，有能量的粒子會從巨大的黑洞中逃逸出。宇宙將歸于一片黑暗。這也許就是開宇宙“末日”到來時的景象，但它仍然在不斷地、緩慢地膨脹著。（但質(zhì)子是否會衰變還未得到結(jié)論，因此根據(jù)質(zhì)能守恒定律。宇宙中的質(zhì)能會不停的轉(zhuǎn)換。） 　　閉宇宙的結(jié)局又會怎樣呢？閉宇宙中，膨脹過程結(jié)束時間的早晚取決于宇宙平均密度的大小。如果假設(shè)平均密度是臨界密度的2倍，那么根據(jù)一種簡單的理論模型，經(jīng)過400～500億年后，當(dāng)宇宙半徑擴(kuò)大到目前的2倍左右時，引力開始占上風(fēng)，膨脹即告停止，而接下來宇宙便開始收縮。 　　以后的情況差不多就像一部宇宙影片放映結(jié)束后再倒放一樣，大爆炸后宇宙中所發(fā)生的一切重大變化將會反演。收縮幾百億年后，宇宙的平均密度又大致回到目前的狀態(tài)，不過，原來星系遠(yuǎn)離地球的退行運(yùn)動將代之以向地球接近的運(yùn)動。再過幾十億年，宇宙背景輻射會上升到400開，并繼續(xù)上升，于是，宇宙變得非常熾熱而又稠密。 在坍縮過程中，星系會彼此并合，恒星間碰撞頻繁。 　　這些結(jié)局也只是假想推論的?！?　　近幾年來，一批西方的天文學(xué)家發(fā)表了關(guān)于“宇宙無始無終”的新論斷。他們認(rèn)為，宇宙既沒有“誕生”之日，也沒有終結(jié)之時，而就是在一次又一次的大爆炸中進(jìn)行運(yùn)動，循環(huán)往復(fù)，以至無窮的。 至于“宇宙無始無終”的新論是否正確，科學(xué)家認(rèn)為，過幾年國際天文學(xué)界可望對此做出驗(yàn)證。 編輯本段宇宙的創(chuàng)生 　　1.有些宇宙學(xué)家認(rèn)為，暴漲模型Z徹底的改革也許是觀測宇宙中所有的物質(zhì)和能量從無中產(chǎn)生的觀點(diǎn)，這種觀點(diǎn)之所以在以前不能為人們接受，是因?yàn)榇嬖谥S多守恒定律，特別是重子數(shù)守恒和能量守恒。但隨著大統(tǒng)一理論的發(fā)展，重子數(shù)有可能是不守恒的，而宇宙中的引力能可粗略地說是負(fù)的，并精確地抵消非引力能，總能量為零。因此就不存在已知的守恒律阻止觀測宇宙從無中演化出來的問題。這種“無中生有”的觀點(diǎn)在哲學(xué)上包括兩個方面：①本體論方面。如果認(rèn)為“無”是的虛無，則是錯誤的。這不僅違反了人類已知的科學(xué)實(shí)踐，而且也違反了暴漲模型本身。按照該模型，我們所研究的觀測宇宙僅僅是整個暴漲區(qū)域的很小的一部分，在觀測宇宙之外并不是的“無”?，F(xiàn)在觀測宇宙的物質(zhì)是從假真空狀態(tài)釋放出來的能量轉(zhuǎn)化而來的，這種真空能恰恰是一種特殊的物質(zhì)和能量形式，并不是創(chuàng)生于的“無”。如果進(jìn)一步說這種真空能起源于“無”，因而整個觀測宇宙歸根到底起源于“無”，那么這個“無”也只能是一種未知的物質(zhì)和能量形式。②認(rèn)識論和方法論方面。暴漲模型所涉及的宇宙概念是自然科學(xué)的宇宙概念。這個宇宙不論多么巨大，作為一個有限的物質(zhì)體系 ，也有其產(chǎn)生、發(fā)展和滅亡的歷史。暴漲模型把傳統(tǒng)的大爆炸宇宙學(xué)與大統(tǒng)一理論結(jié)合起來，認(rèn)為觀測宇宙中的物質(zhì)與能量形式不是永恒的，應(yīng)研究它們的起源。它把“無”作為一種未知的物質(zhì)和能量形式，把“無”和“有”作為一對邏輯范疇，探討我們的宇宙如何從“無”——未知的物質(zhì)和能量形式，轉(zhuǎn)化為“有”——已知的物質(zhì)和能量形式，這在認(rèn)識論和方法論上有一定意義。 　　2. 宇宙是如何起源的？空間和時間的本質(zhì)是什么？這是從2000多年前的古代哲學(xué)家到現(xiàn)代天文學(xué)家一直都在苦苦思索的問題。經(jīng)過了哥白尼、赫歇爾、哈勃的從太陽系、銀河系、河外星系的探索宇宙三部曲，宇宙學(xué)已經(jīng)不再是幽深玄奧的抽象哲學(xué)思辯，而是建立在天文觀測和物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的一門現(xiàn)代科學(xué)。 　　目前學(xué)術(shù)界影響較大的“大爆炸宇宙論”是1927年由比利時數(shù)學(xué)家勒梅特提出的，他認(rèn)為Z初宇宙的物質(zhì)集中在一個超原子的“宇宙蛋”里，在一次無與倫比的大爆炸中分裂成無數(shù)碎片，形成了今天的宇宙。1948年，俄裔美籍物理學(xué)家伽莫夫等人，又詳細(xì)勾畫出宇宙由一個致密熾熱的奇點(diǎn)于150億年前一次大爆炸后，經(jīng)一系列元素演化到Z后形成星球、星系的整個膨脹演化過程的圖像。但是該理論存在許多使人迷惑之處。 　　宏觀宇宙是相對無限延伸的?！按蟊ㄓ钪嬲摗标P(guān)于宇宙當(dāng)初僅僅是一個點(diǎn)，而它周圍卻是一片空白，即將人類至今還不能確定范圍也無法計(jì)算質(zhì)量的宇宙壓縮在一個極小空間內(nèi)的假設(shè)只是一種臆測。況且從能量與質(zhì)量的正比關(guān)系考慮，一個小點(diǎn)無緣無故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量從何而來呢？ 　　人類把地球繞太陽轉(zhuǎn)一圈確定為衡量時間的標(biāo)準(zhǔn)——年。但宇宙中所有天體的運(yùn)動速度都是不同的，在宇宙范圍，時間沒有衡量標(biāo)準(zhǔn)。譬如地球上東西南北的方向概念在宇宙范圍就沒有任何意義。既然年的概念對宇宙而言并不存在，大爆炸宇宙論又如何用年的概念去推算宇宙的確切年齡呢？ 　　1929年，美國天文學(xué)家哈勃提出了星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律，并推導(dǎo)出星系都在互相遠(yuǎn)離的宇宙膨脹說。哈勃定律只是說明了距離地球越遠(yuǎn)的星系運(yùn)動速度越快--星系紅移量與星系距離呈正比關(guān)系。但他沒能發(fā)現(xiàn)很重要的另一點(diǎn)--星系紅移量與星系質(zhì)量也呈正比關(guān)系。 　　宇宙中星系間距離非常非常遙遠(yuǎn)，光線傳播因空間物質(zhì)的吸收、阻擋會逐漸減弱，那些運(yùn)動速度越快的星系就是質(zhì)量越大的星系。質(zhì)量大，能量輻射就強(qiáng)，因此我們觀察到的紅移量極大的星系，當(dāng)然是質(zhì)量極大的星系。這就是被稱作“類星體”的遙遠(yuǎn)星系因質(zhì)量巨大而紅移量巨大的原因。另外那些質(zhì)量小、能量輻射弱的星系（除極少數(shù)距銀河系很近的星系，如大、小麥哲倫星系外）則很難觀察到，于是我們現(xiàn)在看到的星系大多呈紅移。而銀河系內(nèi)的恒星由于距地球近，大小恒星都能看到，所以恒星的紅移紫移數(shù)量大致相等。 　　導(dǎo)致星系紅移多紫移少的另一原因是：宇宙中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)都是在一定范圍內(nèi)圍繞一個ZX按圓形軌跡運(yùn)動的，不是像大爆炸宇宙論描述的從一個ZX向四周作放射狀的直線運(yùn)動。因此，從地球看到的紫移星系范圍很窄，數(shù)量極少，只能是與銀河系同一方向運(yùn)動的，前方比銀河系小的星系；后方比銀河系大的星系。只有將來研制出更高分辨程度的天文觀測儀器才能看到更多的紫移星系。 　　宇宙中的物質(zhì)分布出現(xiàn)不平衡時，局部物質(zhì)結(jié)構(gòu)會不斷發(fā)生膨脹和收縮變化，但宇宙整體結(jié)構(gòu)相對平衡的狀態(tài)不會改變。僅憑從地球角度觀測到的部分（不是全部）可見星系與地球之間距離的遠(yuǎn)近變化，不能說明宇宙整體是在膨脹或收縮。就像地球上的海洋受引力作用不斷此漲彼消的潮汐現(xiàn)象并不說明海水總量是在增加或減少一樣。 　　1994年，美國卡內(nèi)基研究所的弗里德曼等人，用估計(jì)宇宙膨脹速率的辦法計(jì)算宇宙年齡時，得出一個80～120億年的年齡計(jì)算值。然而根據(jù)對恒星光譜的分析，宇宙中Z古老的恒星年齡為140～160億年。恒星的年齡倒比宇宙的年齡大。 　　1964年，美國工程師彭齊亞斯和威爾遜探測到的微波背景輻射，是因?yàn)椴紳M宇宙空間的各種物質(zhì)相互之間能量傳遞產(chǎn)生的效果。宇宙中的物質(zhì)輻射是時刻存在的，3K或5K的溫度值也只是人類根據(jù)自己判斷設(shè)計(jì)的一種衡量標(biāo)準(zhǔn)。這種能量輻射現(xiàn)象只能說明宇宙中的物質(zhì)由于引力作用，在大尺度空間整體分布的相對均勻性和星際空間里確實(shí)存在大量我們目前還觀測不到的“暗物質(zhì)”。 　　至于大爆炸宇宙論中的氦豐度問題，氦元素原本就是宇宙中存在的僅次于氫元素的數(shù)量極豐富的原子結(jié)構(gòu)，它在空間的百分比含量和其它元素的百分比含量同樣都屬于物質(zhì)結(jié)構(gòu)分布規(guī)律中很平常的物理現(xiàn)象。在宇宙大尺度范圍中，不僅氦元素的豐度相似，其余的氫、氧……元素的豐度也都是相似的。而且，各種元素是隨不同的溫度、環(huán)境而不斷互相變換的，并不是始終保持一副面孔，所以微波背景輻射和氦豐度與宇宙的起源之間看不出有任何必然的聯(lián)系。 　　大爆炸宇宙論面臨的難題還有，如果宇宙無限膨脹下去，Z后的結(jié)局如何呢？德國物理學(xué)家克勞修斯指出，能量從非均勻分布到均勻分布的那種變化過程，適用于宇宙間的一切能量形式和一切事件，在任何給定物體中有一個基于其總能量與溫度之比的物理量，他把這個物理量取名為“熵”，孤立系統(tǒng)中的“熵”永遠(yuǎn)趨于增大。但在宇宙中總會有高“熵”和低“熵”的區(qū)域，不可能出現(xiàn)均勻的狀態(tài)。所以，那種認(rèn)為由于“熵”水平的不斷升高而達(dá)到Z大值時，宇宙就會進(jìn)入一片死寂的永恒狀態(tài)，Z終“熱寂”而亡的結(jié)局，是把我們現(xiàn)在可觀測到的一部分宇宙范圍當(dāng)作整個宇宙的誤識。 　　根據(jù)天文觀測資料和物理理論描述宇宙的具體形態(tài)，星系的形態(tài)特征對研究宇宙結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，從星系的運(yùn)動規(guī)律可以推斷整個宇宙的結(jié)構(gòu)形態(tài)。而星系共有的圓形旋渦結(jié)構(gòu)就是整個宇宙的縮影，那些橢圓、棒旋等不同的星系形態(tài)只是因?yàn)樾窍的挲g和觀測角度不同而產(chǎn)生的視覺效果。 　　奇妙的螺旋形是自然界中Z普遍、Z基本的物質(zhì)運(yùn)動形式。這種螺旋現(xiàn)象對于認(rèn)識宇宙形態(tài)有著重要的啟迪作用，大至旋渦星系，小至DNA分子，都是在這種螺旋線中產(chǎn)生。大自然并不認(rèn)可筆直的形式，自然界所有物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)都是曲線運(yùn)動方式的圓環(huán)形狀。從原子、分子到星球、星系直到星系團(tuán)、超星系團(tuán)無一例外，毋庸置疑，浩瀚的宇宙就是一個大旋渦。因此，確立一個“螺旋運(yùn)動形態(tài)宇宙模型”，比那種作為所有物質(zhì)總和的“宇宙”卻脫離曲線運(yùn)動模式而獨(dú)辟蹊徑，以直線運(yùn)動方式從一個ZX向四面八方無限伸展的“大爆炸宇宙模型”，更能體現(xiàn)真實(shí)的宇宙結(jié)構(gòu)形態(tài)。 編輯本段大爆炸宇宙模型 理論簡介 　?。╞ig-bang model） 　　一種廣為認(rèn)可的宇宙演化理論。其要點(diǎn)是，宇宙是從溫度和密度都極高的狀態(tài)中由一次“大爆炸”產(chǎn)生的。時間至少發(fā)生在100億年前。這種模型基于兩個假設(shè)：diyi是愛因斯坦提出的，能正確描述宇宙物質(zhì)的引力作用的廣義相對論；第二是所謂宇宙學(xué)原理，即宇宙中的觀測者所看到的事物既同觀測的方向無關(guān)也同所處的位置無關(guān)。這個原理只適用于宇宙的大尺度上，而它也意味著宇宙是無邊的。因此，宇宙的大爆炸源不是發(fā)生在空間的某一點(diǎn)，而是發(fā)生在同一時間的整個空間內(nèi)。有這兩個假設(shè)，就能計(jì)算出宇宙從某一確定時間（稱為普朗克時間）起始的歷史，而在此之前，何種物理規(guī)律在起作用至今還不清楚。宇宙從那時起迅速膨脹，使密度和溫度從原來極高的狀態(tài)降下來，緊接著，預(yù)示質(zhì)子衰變的一些過程也使物質(zhì)的數(shù)量遠(yuǎn)超過反物質(zhì)，如同我們今天所看到的一樣。許多基本粒子在這一階段也可能出現(xiàn)。過了幾秒鐘，宇宙溫度就降低到能形成某些原子核。這一理論還預(yù)言能形成一定數(shù)量的氫、氦和鋰的核素，豐度同今天所看到的一致。大約再過100萬年后，宇宙進(jìn)一步冷卻，開始形成原子，而充滿宇宙中的輻射則在宇宙空間自由傳播。這種輻射稱為宇宙微波背景輻射，它已經(jīng)被觀測所證實(shí)。除了原始物質(zhì)和輻射外大爆炸理論還預(yù)言，現(xiàn)在宇宙中應(yīng)充滿中微子，它們是無質(zhì)量或無電荷的基本粒子?，F(xiàn)在科學(xué)家們正在努力找尋這種物質(zhì)。

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