關(guān)于探索宇宙

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。人類所認(rèn)識的宇宙有多大,宇宙蘊藏著所有的物質(zhì)，其中包括人類已發(fā)現(xiàn)的能量和輻射，也包括人類所知道并相信存在于太空內(nèi)的一切一切。宇宙中有數(shù)以億計的天體，這些天體都是十分巧妙而有規(guī)律地相互組合的，大多數(shù)的星體構(gòu)成星系，比如我們的太陽系就是。星系再構(gòu)成銀河系。宇宙中最少有10萬個大大小小的銀河系。宇宙空間是十分廣闊的，光在一秒鐘內(nèi)可走30萬千米，單是我們地球所在的銀河系，跨幅的闊度就有10萬光年。宇宙中有10萬個銀河系，那么，宇宙究竟又有多大呢?大家不妨算算吧。為了說明宇宙的范圍，科學(xué)家們做了推算，130萬個地球的體積僅相當(dāng)于太陽的體積，而與太陽相當(dāng)?shù)暮阈?，在銀河系中可達(dá)2000多億顆。如果把宇宙看做是一個半徑1千米的大球，銀河系則只有藥片那么大，位于球心附近。在實際觀測中，人們使用高倍的射電望遠(yuǎn)鏡，搜索到了200億光年以外的類星體天狼巨星，這是目前人類能確實掌握的最遠(yuǎn)的星體，也是人們認(rèn)識宇宙的最大范圍，當(dāng)然，它還不是宇宙的實際邊緣。因為人類的認(rèn)識能力是有限的。



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驗基礎(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)為最初宇宙的物質(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于150億年前一次大爆炸后，經(jīng)一系列元素演化到最后形成星球、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，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--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，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)圍繞一個中心按圓形軌跡運動的，不是像大爆炸宇宙論描述的從一個中心向四周作放射狀的直線運動。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。