宇宙是如何起源的?空间和时间的本质是什么?这是从2000多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的探索宇宙三部曲,宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辩,而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。 目前学术界影响较大的“大爆炸宇宙论”是1927年由比利时数学家勒梅特提出的,他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里,在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片,形成了今天的宇宙。1948年,俄裔美籍物理学家伽莫夫等人,又详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后,经一系列元素演化到最后形成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。但是该理论存在许多使人迷惑之处。 宏观宇宙是相对无限延伸的。“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初仅仅是一个点,而它周围却是一片空白,即将人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一种臆测。况且从能量与质量的正比关系考虑,一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢? 人类把地球绕太阳转一圈确定为衡量时间的标准——年。但宇宙中所有天体的运动速度都是不同的,在宇宙范围,时间没有衡量标准。譬如地球上东西南北的方向概念在宇宙范围就没有任何意义。既然年的概念对宇宙而言并不存在,大爆炸宇宙论又如何用年的概念去推算宇宙的确切年龄呢? 1929年,美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快--星系红移量与星系距离呈正比关系。但他没能发现很重要的另一点--星系红移量与星系质量也呈正比关系。 宇宙中星系间距离非常非常遥远,光线传播因空间物质的吸收、阻挡会逐渐减弱,那些运动速度越快的星系就是质量越大的星系。质量大,能量辐射就强,因此我们观察到的红移量极大的星系,当然是质量极大的星系。这就是被称作“类星体”的遥远星系因质量巨大而红移量巨大的原因。另外那些质量小、能量辐射弱的星系(除极少数距银河系很近的星系,如大、小麦哲伦星系外)则很难观察到,于是我们现在看到的星系大多呈红移。而银河系内的恒星由于距地球近,大小恒星都能看到,所以恒星的红移紫移数量大致相等。 导致星系红移多紫移少的另一原因是:宇宙中的物质结构都是在一定范围内围绕一个中心按圆形轨迹运动的,不是像大爆炸宇宙论描述的从一个中心向四周作放射状的直线运动。因此,从地球看到的紫移星系范围很窄,数量极少,只能是与银河系同一方向运动的,前方比银河系小的星系;后方比银河系大的星系。只有将来研制出更高分辨程度的天文观测仪器才能看到更多的紫移星系。 宇宙中的物质分布出现不平衡时,局部物质结构会不断发生膨胀和收缩变化,但宇宙整体结构相对平衡的状态不会改变。仅凭从地球角度观测到的部分(不是全部)可见星系与地球之间距离的远近变化,不能说明宇宙整体是在膨胀或收缩。就像地球上的海洋受引力作用不断此涨彼消的潮汐现象并不说明海水总量是在增加或减少一样。 1994年,美国卡内基研究所的弗里德曼等人,用估计宇宙膨胀速率的办法计算宇宙年龄时,得出一个80~120亿年的年龄计算值。然而根据对恒星光谱的分析,宇宙中最古老的恒星年龄为140~160亿年。恒星的年龄倒比宇宙的年龄大。 1964年,美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射,是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效果。宇宙中的物质辐射是时刻存在的,3K或5K的温度值也只是人类根据自己判断设计的一种衡量标准。这种能量辐射现象只能说明宇宙中的物质由于引力作用,在大尺度空间整体分布的相对均匀性和星际空间里确实存在大量我们目前还观测不到的“暗物质”。 至于大爆炸宇宙论中的氦丰度问题,氦元素原本就是宇宙中存在的仅次于氢元素的数量极丰富的原子结构,它在空间的百分比含量和其它元素的百分比含量同样都属于物质结构分布规律中很平常的物理现象。在宇宙大尺度范围中,不仅氦元素的丰度相似,其余的氢、氧……元素的丰度也都是相似的。而且,各种元素是随不同的温度、环境而不断互相变换的,并不是始终保持一副面孔,所以微波背景辐射和氦丰度与宇宙的起源之间看不出有任何必然的联系。 大爆炸宇宙论面临的难题还有,如果宇宙无限膨胀下去,最后的结局如何呢?德国物理学家克劳修斯指出,能量从非均匀分布到均匀分布的那种变化过程,适用于宇宙间的一切能量形式和一切事件,在任何给定物体中有一个基于其总能量与温度之比的物理量,他把这个物理量取名为“熵”,孤立系统中的“熵”永远趋于增大。但在宇宙中总会有高“熵”和低“熵”的区域,不可能出现绝对均匀的状态。所以,那种认为由于“熵”水平的不断升高而达到最大值时,宇宙就会进入一片死寂的永恒状态,最终“热寂”而亡的结局,是把我们现在可观测到的一部分宇宙范围当作整个宇宙的误识。 根据天文观测资料和物理理论描述宇宙的具体形态,星系的形态特征对研究宇宙结构至关重要,从星系的运动规律可以推断整个宇宙的结构形态。而星系共有的圆形旋涡结构就是整个宇宙的缩影,那些椭圆、棒旋等不同的星系形态只是因为星系年龄和观测角度不同而产生的视觉效果。 奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物质运动形式。这种螺旋现象对于认识宇宙形态有着重要的启迪作用,大至旋涡星系,小至DNA分子,都是在这种螺旋线中产生。大自然并不认可笔直的形式,自然界所有物质的基本结构都是曲线运动方式的圆环形状。从原子、分子到星球、星系直到星系团、超星系团无一例外,毋庸置疑,浩瀚的宇宙就是一个大旋涡。因此,确立一个“螺旋运动形态宇宙模型”,比那种作为所有物质总和的“宇宙”却脱离曲线运动模式而独辟蹊径,以直线运动方式从一个中心向四面八方无限伸展的“大爆炸宇宙模型”,更能体现真实的宇宙结构形态。宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。 《淮南子·原道训》注:“四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。 在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸。 大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西? “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。
这个问题科学界还有争论
任何类弗利德曼膨胀模型必须从一个奇点开始"。1970年,霍金和彭罗斯两人合作得论文终于证明了,如果广义相对论是正确的,我们这个膨胀着的宇宙过去必须存在着一个大爆炸奇点!
这问题,科学上,基本还未有定论。
问题是人类现在还无法走出地球!说太高远的,很玄。
提的问题有两个:终结之后都只是重复的循环。有没有意义?宇宙有没有意志/意识?
这是很大的问题。需要通晓地球科学、天文学、宇宙学……如果不通晓,基本上无法认知。
进而钻牛角尖,产生错误。比如:“重复的循环”?宇宙这样有没有意义?超出人的认知!
佛学是【出世间法】,才能够【悟道】!宇宙有没有意志/意识?也是同理。
用什么方式来能够解读——佛学,就是包括解读这些内容的!当然,需要达到高深境界!
会有一些探讨,不是定论。而且到这个境界,科学、哲学,基本上差别不大。
一、去学习宇宙学是怎样描述宇宙起源的;
二、参照佛法,华严世界,宏大的宇宙观。
看得懂的话,关于宇宙问题,科学与哲学佛学,已经一致!
哲学显然就可以被认为是全部科学之母。——爱因斯坦
以下引自 紫微圣的博客 【从科学—科幻—神学—宗教—哲学,展望未来世界】
【这是我的计算,地球文明,远未达到 0.1 级宇宙文明】(有过于乐观以为达0.7级)
一级宇宙文明,就似这样:佛教称之为阿罗汉,圣人,具金刚不坏身!
【圣人对应一级文明,因为,还是要逃出恒星系】(指佛教修成阿罗汉)
(这个不在话下,指别信社会、网上各种所谓修仙,都是无知、瞎编)
那是宗教说法。没有修佛修道,没有宗教信仰,说了也会不信的。
关键是——人、凡夫是出不了恒星的。至少是现在以及看见 的将来。
修佛修道、科学哲学,才能明白何谓圣人?圣人为何?(自度度人)
——文明等级的提升!这个可是——
大大的课题啊!超越地球科学了。
科学哲学,实为一体。不同角度而已。
【科学延展开来,就是哲学;哲学细化,即是各个学科科学。】
佛菩萨圣人,就是逐步圆融通达,掌握宇宙真理智慧——
低级世俗层面,表现为地球现代的自然科学、社会科学。
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注明——源于:Amida48(Amitabha),即可。
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本来答题是教育人!居然有如此混蛋提问者!
诸位看看这样的混蛋!在【追问】【追答】
(实在不好意思啊。本只是要探讨,却是不得已居然说许多字眼。
但是现在不得不压服那个邪恶之徒提问者的恶意挑衅污蔑。见笑见笑了。
为了免除各位误解,在此稍作解释,先。)
本来到【——人在做,天在看!别耍小聪明。】 还有人性的话,就应该知错能改。
这种畜生就是这样诽僧谤佛,而自寻死路!狗嘴就吐不出象牙!
我好好回答,完全被你这个畜生歪曲!还加以污蔑诋毁!人而不仁,不知其可。
中国算是多养了一条忘恩负义的狗都不如的不知什么畜生!
简直就是颠倒黑白!这是犯尽一切罪孽!连神佛都敢诽谤!罪该万死!
一切对我的污蔑,奉还!
像这样的畜生,根本就是居心叵测——
无非是假借提问,以科学或别的什么,借以消遣诸位答题的孺子牛。
——诸位警惕!(可悲的是网站设置,不能看到提问者,很容易被又另外提问)
——建议知道网站,对此,能够堵上漏洞,采取措施,有效作为!
常人一旦碰到一个这样的混蛋提问者,一次可能就没有兴致再答题助人为乐。
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提问的这该死畜生!还想没完没了污蔑是吧?
人话反正你是不会说了。你这畜生还死不改悔啊?!
像你这种畜生不如的,也就是会“棍”了!可怜……
想是你什么玩意儿,硬了?——怎么老是“棍”呢?
不过,像你这样的小蚂蚁,能有什么“棍”?YY罢了!
连针尖大小都没有吧哈哈哈!
你就是没有“棍”!才总是羡慕嫉妒恨!——
以为别人都只是“棍”!对吧?小蝼蚁……
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哪来冒出来的远古畜生、细菌!
丢人丢得找不到家,苦求“宇宙的起源”找老家?
不过什么起源跟你这细菌是没有什么关系的!
你就是几分钟知觉的最简单细菌,动物之本能!所谓“朝菌夕死”!
“朝菌不知晦朔,蟪蛄不知春秋"都比你强太多!
别人可能奈何办理你,甚至包庇纵容你——
但神佛专治尔等小妖大怪!镇压一切妖魔鬼怪!
爆炸后形成的
宇宙是如何起源的?自古以来一直是人类最感兴趣和不懈探索的问题。历史上曾经出现过各种各样的神话传说,但宇宙的起源本身却是一个科学问题。20世纪以来,由于科学技术的发展,人们在对宇宙观测中取得了越来越多的重大发现,从而逐渐建立起科学的宇宙模型枣大爆炸宇宙学模型。 一、提出大爆炸宇宙学模型的背景 20世纪20年代,美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时,首先发现了光谱的红移,认识到了旋涡星云正快速远离人们而去。1929年哈勃把这种退行红移的测量与星系的距离的测量结合起来,总结出了著名的哈勃定律:星系的退行速度v与它的距离r成正比,即v=Hr。 根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定,人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀,物质密度一直在变稀。由此反推,宇宙的结构在某一时刻前是不存在的,它只能是演化的产物。因而1948年伽莫夫等人首先提出了大爆炸宇宙学模型。 二、大爆炸宇宙学模型 1948年,伽莫夫等在美国《物理评论》杂志上发表了关于大爆炸宇宙学模型的文章:提出宇宙是由甚早期温度极高且密度极大,体积极小的物质迅速膨胀形成的,这是一个由热到冷、由密到稀,不断膨胀的过程,尤如一次规模极其巨大的超级大爆炸。 根据这一学说,在宇宙的最早期,即距今大约150亿年前,今天所观测到的全部物质世界统统都集中在一个很小的范围内,温度极高,密度极大。大爆炸开始后0.01秒,宇宙的温度约为1000亿摄氏度,其物质的主要成分为轻粒子(如光子、电子或中微子),而质子和中子只占十亿分之一。所有这些粒子都处于热平衡状态。由于整个体系在快速膨胀,因此温度很快下降。大爆炸后0.1秒,温度下降到300亿摄氏度,中子与质子之比从原来的1下降到0。61。1秒钟后,温度已下降到100亿摄氏度。随着密度的减小,中微子不再处于热平衡状态,开始向外逃逸。电子枣正电子对开始发生湮没反应,中子与质子之比进一步下降到0.3。但这时温度还太高,核子仍不足以把中子和质子束缚在一起。大爆炸后13.8秒,宇宙温度下降到30亿摄氏度。这时质子和中子已可形成像氘、氦那样稳定的原子核。化学元素从这时候开始形成。35分钟后,宇宙温度进一步下降到3亿摄氏度,核形成停止了。氦和自由质子的质量之比大致保持在0.22~0.28这一范围内。由于温度还很高,质子仍不能和电子结合起来形成中性原子。中性原子大约是在大爆炸发生后30万年才开始形成的,这时 的温度已降到3 000摄氏度,化学结合作用已足以将绝大部分自由电子束缚在中性原子中。到这一阶段,宇宙的主要成份是气态物质,随着温度的进一步降低,它们慢慢地凝聚成密度较高的气体云,到109年后,进一步形成各种星系,1010年形成恒星系统。这些恒星系统又经历了漫长的演化,才形成了我们今天所看到的宇宙。 三、大爆炸宇宙学模型的成就 宇宙早期的温度极高,今天的温度已降到极低(绝对温度3K)。如此巨大的温度跨度是任何实验室条件都无法办到的。但是人们可以把已有的关于粒子物理、核物理、等离子体物理以及其他的物理知识应用于不同的宇宙演化阶段来预言各种宇宙学效应 。例如,大爆炸核合成及微波背景辐射等。通过多年的天文观测,这些预言已逐渐被证实,从而成为大爆炸宇宙模型的有力证据。 1。大尺度的均匀和各向同性 这是大爆炸宇宙模型的基础,对宇宙大尺度结构的观测结果已经证实宇宙学原理的正确性。即宇宙在大尺度上一定是均匀各向同性,1989年发射的COBE卫星对微波背景辐射的精密测量进一步表明在10-4精度内宇宙是各向均匀、同性的。 2。哈勃定律 从哈勃定律得到启示建立的大爆炸宇宙模型反过来可以预言这种定律。它已被28000个星系的红移(或退行速度)与距离的关系的观测数据所证实。 3。宇宙的年龄 宇宙既然是在一次大爆炸中诞生,那就可以谈论它的年龄。大爆炸宇宙学预言宇宙今天的年龄约为150亿年,宇宙中的结构,例如恒星、星系等,都是在宇宙形成以后逐渐形成的,所以它们的年龄必须小于宇宙年龄。近年来,人们通过采用多种不同的方式来测定星系和恒星的年龄,例如测量放射性元素及其衰变产物在星体中的丰度等,最后得到的结果是完全一致的。即星系和恒星的年龄,都在几十亿年的数量级,这与宇宙的年龄是相容的。 4。大爆炸的核合成 大爆炸宇宙学认为最初的宇宙中,既没有分子,也没有原子。第一批原子核是在大爆炸后10-2秒到3分钟这一时间内,由质子和中子组合而成并遗留至今的 。因而预言了宇宙中轻元素的丰度(如氦的丰度约为25%,氢的丰度约为75%)。多年来人们对天体范围内的轻元素丰度的观测结果,正好与大爆炸的预言相一致。从而成为大爆炸宇宙学的最早证据。 5。微波背景辐射 大爆炸宇宙学模型认为温度降低到3000K左右时,中性原子将大量形成,光子与他们失去耦合,从而作为宇宙中的一个独立组分存留下来。伽莫夫预言,这种作为历史遗迹的背景光子应当可以在今天观测到,并估计出大约温度为10K 。 1964年就在物理学家们计划用辐射计观测这种背景辐射的时候,美国贝尔电话实验室的两位工程师,彭齐亚斯和威尔逊在安装调试卫星天线的过程中,发现天空各个不同方向上都存在一种不变的相当于3。5K的黑体辐射背景(即微波背景辐射)。他们因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。后来,1989年发射的COBE(宇宙背景探测者)卫星则最终测定出在10-4精度内宇宙背景辐射是各向同性的,且测得背景光子的温度为2。7K,于是从理论上预言的,在4×105年时留下的遗迹终于被实测充分证实了,这也成为大爆炸宇宙学的最强有力的证据。 大爆炸宇宙学模型发展至今,特别是关于轻元素丰度的解释和微波背景辐射的测量,说明大爆炸宇宙学模型正在走向成熟。但这并不能说明该理论无可挑剔。相反,大爆炸理论存在诸多包括视界问题、平坦性问题(现已被暴涨理论所解释)、奇性问题、磁单极子问题、重子 不对称问题、暗物质问题和宇宙常数等困难,这些有待于进一步研究。相信对这些问题的不断解决,必将进一步完善大爆炸宇宙学模型。 参考文献 1 俞允强。大爆炸宇宙学。北京:高等教育出版,1995 2 S·温伯格。宇宙最初三分钟。北京:科学出版社,1981 3 冯麟保。宇宙学引论。北京:科学出版,1994
宇宙”这个词最早应该是出自战国时期的尸佼的“上下四方曰宇,古往今来曰宙”。在现在看来这句话也是很科学的,可以直接反应广义的宇宙的定义,即:空间(上下四方)和时间(古往今来)的统一。按照目前的研究,宇宙的年龄约为138亿岁,直径约为920亿光年,按照目前的宇宙学模型,宇宙大约由 的暗能量、 的暗物质、 的氢(H)和氦(He)、 的恒星、 的中微子及 的重元素构成。按照爱因斯坦的宇宙学原理,宇宙在大尺度上是均匀且各项同性的。通俗点说就是,宇宙中不同地点、同一时刻看到的宇宙图像相同;不同地点看到的宇宙演化图像也相同。也就说,宇宙中没有任何一个地点是特殊的。这么看来,宇宙学原理还包含着人类的一种美好理念,就像开普勒把行星的椭圆运动比作宇宙和谐的韵律那样,我们的宇宙是一个和谐、平等的宇宙。参考文献:向守平. 天体物理概论[M]. 中国科学技术大学出版社, 2008.莱垍头条
大爆炸以后就有了
宇宙就是天地万物的总称。宇宙一词最早出现于战国时代尸校的《尸子》一书中。尸佼认为:“上下四方曰宇,往古来今曰宙。”这样,我们可以知道“宇”是表示空间,“宙”是表示时间。空间和时间的概念,随着历史的演进而逐渐发展。宇宙的界限,随着天文学的进步而逐渐扩大。我们的祖先由于受条件的限制,只能用眼睛观测大地万物,因而错误地认为宇宙是有边界的,所以人们常说“近在眼前,远在天边”。虽然先祖关于宇宙边界的认识有失偏颇,但他们在2300多年前就巧妙地把时间和空间结合在一起,这一点是值得肯定的。而欧洲在中古以前,还是把空间与时间割裂开来的。关于宇宙的思想,我们的祖先要比当时的西方人丰富得多。随着科学技术的发展,观测工具日益先进,人们对宇宙的认识逐步加深,从太阳到太阳系,再扩展到银河系,河外星系、星系团、总星系。现已能观测到200多亿光年的宇宙深处,这个范围内包含了10亿个以上的星系。“物理宇宙”即从物理现象上进行解释的宇宙。它在空间上是无边无沿的,在时间上是无始无终的,部分为人们所见,即“观测到的宇宙”,大部分是人们的观测所不能及的。宇宙分为凝聚结构宇宙与耗散结构宇宙,凝聚结构的宇宙是无生命的宇宙,那时的宇宙是一个巨大的黑洞,所有的物质能量都向宇宙的核心收缩,慢慢的凝聚成一个巨大的物质能量团。这时的宇宙中的物质(质量体)转化成能量的速度远远的小于能量转化成物质的速度,所以宇宙便凝聚成一个超巨物质能量团。宇宙的这种状态并不能长久维持,当宇宙收缩到一定的程度后,由于其内部的温度与压强的升高,物质转化成能量的速度慢慢的变快,而能量转化成物质的速度慢慢的变慢,当这种变化到了一个临界点后,整个宇宙便发生逆转,逐渐物质转化成能量的速度远远的大于能量的速度,整个宇宙开始急剧澎涨,达到一定的程度后,宇宙便发生大爆炸,于是宇宙便开始释放与辐射能量,这便是耗散宇宙的开始,耗散宇宙便是生命宇宙。因此,宇宙是散则生,聚则死;而生命是聚则生,散则死。宇宙与生命是如此的辨证统一的。在以地球为中心的40万亿公里的范围内,没有第二个可供人类生存的星球了
从“奇点”始,大约在膨胀进行到10^-37秒时,产生了一种相变使宇宙发生暴涨,在此期间宇宙的膨胀是呈指数增长的。当暴涨结束后,构成宇宙的物质包括夸克-胶子等离子体,以及其他所有基本粒子。此时的宇宙仍然非常炽热,以至于粒子都在做着相对论性的高速随机运动,而粒子-反粒子对在此期间也通过碰撞不断地创生和湮灭,从而宇宙中粒子和反粒子的数量是相等的(宇宙中的总重子数为零)。直到其后的某个时刻,一种未知的违反重子数守恒的反应过程出现,它使夸克和轻子的数量略微超过了反夸克和反轻子的数量——超出范围大约在三千万分之一的量级上,这一过程被称作重子数产生。这一机制导致了当今宇宙中物质相对于反物质的主导地位。 随着宇宙的膨胀和温度进一步的降低,粒子所具有的能量也普遍逐渐下降。当能量降低到1太电子伏特(10^12eV)时产生了对称破缺,这一相变使基本粒子和基本相互作用形成了当今我们看到的样子。宇宙诞生的10^-11秒之后,大爆炸模型中猜测的成分就进一步减少了,因为此时的粒子能量已经降低到了高能物理实验所能企及的范围。10^-6秒之后,夸克和胶子结合形成了诸如质子和中子的重子族,由于夸克的数量要略高于反夸克,重子的数量也要略高于反重子。此时宇宙的温度已经降低到不足以产生新的质子-反质子对(类似地,也不能产生新的中子-反中子对),从而即刻导致了粒子和反粒子之间的质量湮灭,这使得原有的质子和中子仅有十亿分之一的数量保留下来,而对应的所有反粒子则全部湮灭。大约在1秒之后,电子和正电子之间也发生了类似的过程。经过这一系列的湮灭,剩余的质子、中子和电子的速度降低到相对论性以下,而此时的宇宙能量密度的主要贡献来自湮灭产生的大量光子(少部分来自中微子)。在大爆炸发生的几分钟后,宇宙的温度降低到大约十亿开尔文的量级,密度降低到大约空气密度的水平。少数质子和所有中子结合,组成氘和氦的原子核,这个过程叫做太初核合成。而大多数质子没有与中子结合,形成了氢的原子核。随着宇宙的冷却,宇宙能量密度的主要来自静止质量产生的引力的贡献,并超过原先光子以辐射形式的能量密度。在大约37.9万年之后,电子和原子核结合成为原子(主要是氢原子),而物质通过脱耦发出辐射并在宇宙空间中相对自由的传播,这个辐射的残迹就形成了今天的宇宙微波背景辐射。虽然宇宙在大尺度上物质几乎均一分布,但仍存在某些密度稍大的区域,因而在此后相当长的一段时间内这些区域内的物质通过引力作用吸引附近的物质,从而变得密度更大,并形成了气体云、恒星、星系等其他在今天的天文学上可观测的结构。这一过程的具体细节取决于宇宙中物质的形式和数量,其中形式可能有三种:冷暗物质、热暗物质和重子物质。来自WMAP的目前最佳观测结果表明,宇宙中占主导地位的物质形式是冷暗物质,而其他两种物质形式在宇宙中所占比例不超过18%。另一方面,对Ia型超新星和宇宙微波背景辐射的独立观测表明,当今的宇宙被一种被称作暗能量的未知能量形式主导着,暗能量被认为渗透到空间中的每一个角落。观测显示,当今宇宙的总能量密度中有72%的部分是以暗能量这一形式存在的。根据推测,在宇宙非常年轻时暗能量就已经存在,但此时的宇宙尺度很小而物质间彼此距离很近,因而在那时引力的效果显著从而减缓了宇宙的膨胀。但经过了几十上百亿年的膨胀,不断增长的暗能量开始让宇宙膨胀缓慢加速。表述暗能量的最简洁方法是在爱因斯坦引力场方程中添加所谓宇宙常数项,但这仍然无法回答暗能量的构成、形成机制等问题,以及与此伴随的一些更基础问题:例如关于它状态方程的细节,以及它与粒子物理学中标准模型的内在联系,这些未解决的问题仍然有待理论和实验观测的进一步研究。所有在暴涨时期以后的宇宙演化,都可以用宇宙学中的ΛCDM模型来非常精确地描述,这一模型来自广义相对论和量子力学各自独立的框架。如前所述,目前还没有广泛支持的模型能够描述大爆炸后大约10^-15秒之内的宇宙,一般认为需要一个统合广义相对论和量子力学的量子引力理论来突破这一难题。如何才能理解这一极早期宇宙的物理图景是当今物理学的最大未解决问题之一。 宇宙最开始,没有物质只有能量,大爆炸后物质由能量转换而来(质能转换E=mcc),当代粒子物理学告诉我们,在足够高的温度下(称为“阈温”),物质粒子可以由光子的碰撞产生出来。下面是宇宙物质进化的详细过程:宇宙诞生第1/10000秒(时标),温度达几十万亿开,大于强子和轻子的阈温,光子碰撞产生正反强子和正反轻子,同时其中也有湮灭成光子。在达到平衡状态时,粒子总数大致于光子总数相等,未经湮灭的强子破碎为“夸克”,此时夸克处于没有任何相护作用的“渐进自由状态”。宇宙中的粒子品种有:正反夸克,正反电子,正反中微子。最后,有十亿分之一的正粒子存留下来 。时标0.01秒温度1000亿开,小于强子阈温大于轻子阈温。光子产生强子的反应已经停止,强子不再破碎为夸克,质子中子各占一半,但由于正反质子正反中子不断湮灭,强子数量减少。中子与质子不断相护转化,到1.09秒时,温度100亿开,质子:中子=76:24 。 时标13.82秒,温度小于30亿开,物质被创造的任务完成。中子衰变现象出现,衰变成质子加电子加反中微子。这时质子:中子=83:17 。时标3分46秒,温度9亿开,反粒子全部湮灭,光子:物质粒子=10亿:1,中子不在衰变,质子:中子=87:13(一直到现在);这时出现了一个非常重要的演化:由2个质子和2个中子生成1个氦原子核,中子因受核力约束而保存下来。宇宙进入核合成时代。(如果没有氦核产生,中子将全部衰变,也没有以后其它的原子核)。时标30万—70万年,温度4000—3000开,能量和物质处于热平衡状态。开始出现稳定的氢氦原子核,宇宙进入复合时代。在后期宇宙逐步转变为以物质为主的时代。(光子随着温度的降低而可以自由穿行,即今天的3开宇宙背景辐射!)。时标4亿—5亿年,温度100开。物质粒子开始凝聚,引力逐渐增大,度过“黑暗时代”后,第一批恒星星系形成。随着第一批恒星的形成,原子在恒星的内部发生了核聚变反应,进而出现了氦,炭、氧、镁,铁等元素原子核。核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。 时标145亿年后的今天我们所能够看到地球就是这个样子,500秒前太阳的样子,4.3年前比邻星的样子,27年前织女星的样子,10万年前太阳系的边界,等。
宇宙之起源 宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。《淮南子·原道训》 注:“四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,瞬间产生巨大压力,之后发生了大爆炸。大爆炸使物质四散出去,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。 然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西? “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。 关于宇宙是如何起源的?空间和时间的本质是什么?这是从2000多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的探索宇宙三部曲,宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辨,而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。 直到20世纪,出现了两种“宇宙模型”比较有影响。一是稳态理论,一是大爆炸理论。20世纪20年代后期,爱德温·哈勃发现了红移现象,说明宇宙正在膨胀。20世纪60年代中期,阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)发现了“宇宙微波背景辐射”。这两个发现给大爆炸理论以有力的支持。现在,大爆炸理论广泛地为人们所接受。 大爆炸理论 现代宇宙系中最有影响的一种学说,又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化历程。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实: (1)大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。 (2)观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。 (3)在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。 (4)根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言,今天的宇宙已经很冷,只有绝对温度几度。1965年,果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度约为3K。 大爆炸理论认为,宇宙起源于一个单独的无维度的点,即一个在空间和时间上都无尺度但却包含了宇宙全部物质的奇点。至少是在120~150亿年以前,宇宙及空间本身由这个点爆炸形成。 目前学术界影响较大的“大爆炸宇宙论”是1927年由比利时数学家勒梅特提出的,他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里,在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片,形成了今天的宇宙。1948年,俄裔美籍物理学家伽莫夫等人,又详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后,经一系列元素演化到最后形成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。但是该理论存在许多使人迷惑之处。 宏观宇宙是相对无限延伸的。“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初仅仅是一个点,而它周围却是一片空白,即将人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一种臆测。况且从能量与质量的正比关系考虑,一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢? 人类把地球绕太阳转一圈确定为衡量时间的标准——年。但宇宙中所有天体的运动速度都是不同的,在宇宙范围,时间没有衡量标准。譬如地球上东西南北的方向概念在宇宙范围就没有任何意义。既然年的概念对宇宙而言并不存在,大爆炸宇宙论又如何用年的概念去推算宇宙的确切年龄呢? 1929年,美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快--星系红移量与星系距离呈正比关系。但他没能发现很重要的另一点--星系红移量与星系质量也呈正比关系。 宇宙中星系间距离非常非常遥远,光线传播因空间物质的吸收、阻挡会逐渐减弱,那些运动速度越快的星系就是质量越大的星系。质量大,能量辐射就强,因此我们观察到的红移量极大的星系,当然是质量极大的星系。这就是被称作“类星体”的遥远星系因质量巨大而红移量巨大的原因。另外那些质量小、能量辐射弱的星系(除极少数距银河系很近的星系,如大、小麦哲伦星系外)则很难观察到,于是我们现在看到的星系大多呈红移。而银河系内的恒星由于距地球近,大小恒星都能看到,所以恒星的红移紫移数量大致相等。 导致星系红移多紫移少的另一原因是:宇宙中的物质结构都是在一定范围内围绕一个中心按圆形轨迹运动的,不是像大爆炸宇宙论描述的从一个中心向四周作放射状的直线运动。因此,从地球看到的紫移星系范围很窄,数量极少,只能是与银河系同一方向运动的,前方比银河系小的星系;后方比银河系大的星系。只有将来研制出更高分辨程度的天文观测仪器才能看到更多的紫移星系。 宇宙中的物质分布出现不平衡时,局部物质结构会不断发生膨胀和收缩变化,但宇宙整体结构相对平衡的状态不会改变。仅凭从地球角度观测到的部分(不是全部)可见星系与地球之间距离的远近变化,不能说明宇宙整体是在膨胀或收缩。就像地球上的海洋受引力作用不断此涨彼消的潮汐现象并不说明海水总量是在增加或减少一样。 1994年,美国卡内基研究所的弗里德曼等人,用估计宇宙膨胀速率的办法计算宇宙年龄时,得出一个80~120亿年的年龄计算值。然而根据对恒星光谱的分析,宇宙中最古老的恒星年龄为140~160亿年。恒星的年龄倒比宇宙的年龄大。 1964年,美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射,是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效果。宇宙中的物质辐射是时刻存在的,3K或5K的温度值也只是人类根据自己判断设计的一种衡量标准。这种能量辐射现象只能说明宇宙中的物质由于引力作用,在大尺度空间整体分布的相对均匀性和星际空间里确实存在大量我们目前还观测不到的“暗物质”。 至于大爆炸宇宙论中的氦丰度问题,氦元素原本就是宇宙中存在的仅次于氢元素的数量极丰富的原子结构,它在空间的百分比含量和其它元素的百分比含量同样都属于物质结构分布规律中很平常的物理现象。在宇宙大尺度范围中,不仅氦元素的丰度相似,其余的氢、氧……元素的丰度也都是相似的。而且,各种元素是随不同的温度、环境而不断互相变换的,并不是始终保持一副面孔,所以微波背景辐射和氦丰度与宇宙的起源之间看不出有任何必然的联系。 大爆炸宇宙论面临的难题还有,如果宇宙无限膨胀下去,最后的结局如何呢?德国物理学家克劳修斯指出,能量从非均匀分布到均匀分布的那种变化过程,适用于宇宙间的一切能量形式和一切事件,在任何给定物体中有一个基于其总能量与温度之比的物理量,他把这个物理量取名为“熵”,孤立系统中的“熵”永远趋于增大。但在宇宙中总会有高“熵”和低“熵”的区域,不可能出现绝对均匀的状态。所以,那种认为由于“熵”水平的不断升高而达到最大值时,宇宙就会进入一片死寂的永恒状态,最终“热寂”而亡的结局,是把我们现在可观测到的一部分宇宙范围当作整个宇宙的误识。 根据天文观测资料和物理理论描述宇宙的具体形态,星系的形态特征对研究宇宙结构至关重要,从星系的运动规律可以推断整个宇宙的结构形态。而星系共有的圆形旋涡结构就是整个宇宙的缩影,那些椭圆、棒旋等不同的星系形态只是因为星系年龄和观测角度不同而产生的视觉效果。 奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物质运动形式。这种螺旋现象对于认识宇宙形态有着重要的启迪作用,大至旋涡星系,小至DNA分子,都是在这种螺旋线中产生。大自然并不认可笔直的形式,自然界所有物质的基本结构都是曲线运动方式的圆环形状。从原子、分子到星球、星系直到星系团、超星系团无一例外,毋庸置疑,浩瀚的宇宙就是一个大旋涡。因此,确立一个“螺旋运动形态宇宙模型”,比那种作为所有物质总和的“宇宙”却脱离曲线运动模式而独辟蹊径,以直线运动方式从一个中心向四面八方无限伸展的“大爆炸宇宙模型”,更能体现真实的宇宙结构形 还有一点,大爆炸是循环的,有科学家声称:宇宙现在的膨胀达到极点时将又发生一场大爆炸。如同黑洞的形成过程一样,宇宙将变成一个高密度、小体积的球体。缩小到一定程度后,将再次发生大爆炸。根据能量守恒定律,宇宙的能量并没有消亡。但是,却没有人能解释,大爆炸每次循环时间、空间、分子结构等等,都是像上次一样(几百几千亿年以后,又有太阳系,又有地球,又有中国,又有你),还是重新排列(光凭空可以弯曲) 稳态理论 宇宙起源的问题有点像这个古老的问题:是先有鸡呢,还是先有蛋。换句话说,就是何物创生宇宙,又是何物创生该物呢?也许宇宙,或者创生它的东西已经存在了无限久的时间,并不需要被创生。直到不久之前,科学家们还一直试图回避这样的问题,觉得它们与其说是属于科学,不如说是属于形而上学或宗教的问题,然而,人们在过去几年发现,科学定律甚至在宇宙的开端也是成立的。在那种情形下,宇宙可以是自足的,并由科学定律所完全确定。 关于宇宙是否并如何启始的争论贯穿了整个记载的历史。基本上存在两个思想学派。许多早期的传统,以及犹太教、基督教和伊斯兰教认为宇宙是相当近的过去创生的。(十七世纪时邬谢尔主教算出宇宙诞生的日期是公元前4004年,这个数目是由把在旧约圣经中人物的年龄加起来而得到的。)承认人类在文化和技术上的明显进化,是近代出现的支持上述思想的一个事实。我们记得那种业绩的首创者或者这种技术的发展者。可以如此这般地进行论证,即我们不可能存在了那许久;因为否则的话,我们应比目前更加先进才对。事实上,圣经的创世日期和上次冰河期结束相差不多,而这似乎正是现代人类首次出现的时候。 另一方面,还有诸如希腊哲学家亚里斯多德的一些人,他们不喜欢宇宙有个开端的思想。他们觉得这意味着神意的干涉。他们宁愿相信宇宙已经存在了并将继续存在无限久。某种不朽的东西比某种必须被创生的东西更加完美。他们对上述有关人类进步的诘难的回答是:周期性洪水或者其他自然灾难重复地使人类回到起始状态。 两种理论的比较 两种学派都认为,宇宙在根本上随时间不变。它要么以现在形式创生,要么以今天的样子维持了无限久。这是一种自然的信念,由于人类生命——整个有记载的历史是如此之短暂,宇宙在此期间从未显著地改变过。在一个稳定不变的宇宙的框架中,它是否已经存在了无限久或者是在有限久的过去诞生的问题,实在是一种形而上学或宗教的问题:任何一种理论都对此作解释。1781年哲学家伊曼努尔·康德写了一部里程碑式的,也是非常模糊的著作《纯粹理性批判》。他在这部著作中得出结论,存在同样有效的论证分别用以支持宇宙有一个开端或者宇宙没有开端的信仰。正如他的书名所提示的,他是简单地基于推理得出结论,换句话说,就是根本不管宇宙的观测。毕竟也是,在一个不变的宇宙中,有什么可供观测的呢? 然而在十九世纪,证据开始逐渐积累起来,它表明地球戏及宇宙拭其他部分事实上是随时间而变化的。地学家们意识到岩石以及其中的化石的形成需要花费几亿甚至几十亿年的时间。这比创生论者计算的地球年龄长得太多了。由德国物理学家路德维希·玻尔兹曼提出的所谓热力学第二定律还提供了进一步的证据,宇宙中的无序度的总量(它是由称为熵的量所测量的)总是随时间而增加,正如有关人类进步的论证,它暗示只能运行了有限的时间,否则的话,它现在应已退化到一种完全无序的状态,在这种状态下万物都牌相同的温度下。 稳恒宇宙思想所遭遇到的另外困难是,根据牛顿的引力定律,宇宙中的每一颗恒星必须相互吸引。如果是这样的话,它们怎么能维持相互间恒定距离,并且静止地停在那里呢? 牛顿晓得这个问题。在一封致当时一位主要哲学家里查德·本特里的信中,他同意这样的观点,即有限的一群恒星不可能静止不动,它们全部会落某个中心点。然而,他论断道,一个无限的恒星集合不会落到一起,由于不存在任何可供它们落去的中心点。这种论证是人们在谈论无限系统时会遭遇到的陷阱的一个例子。用不同的方法将从宇宙的其余的无限数目的恒星作用到每颗恒星的力加起来,会对恒星是否维持恒常距离给出不同的答案。我们现在知道,其正确的步骤是考虑恒星的有限区域,然后加上在该区域之外大致均匀分布的更多恒星。恒星的有限区域会落到一起,而按照牛顿定律,在该区域外加上更多的恒星不能阻止其坍缩。这样,一个恒星的无限集合不能处于静止不动的状态。如果它们在某一时刻不在作相对运动,它们之间的吸引力会引起它们开始朝相互方向落去。另一种情形是,它们可能正在相互离开,而引力使这种退行速度降低。 新的怀疑 长期以来,“大爆炸”宇宙诞生理论一直被天文学界普遍认同,但近期哈勃太空望远镜拍摄的宇宙深处的照片却让科学家们对“大爆炸”理论打上了一个重重的问号。 “哈勃”太空望远镜本次拍摄到了一些宇宙深处的星体,这些星体大概形成于宇宙诞生后的5亿年内(约130亿年前)。然而,这些星体的数量却远远少于科学家们原来的估计。 哈勃拍摄的这些照片可以说明以下二点:要么大爆炸发生后恒星物质的形成并没有科学家们原来设想的那么积极,这并不符合现阶段通行的理论;要么当时的物理环境与现在的截然不同。 由安德鲁·邦克博士领导的英国科学家小组在对哈勃拍摄的照片研究后得出了上述令人吃惊的结论。目前,安德鲁-邦克博士要求美国宇航局继续利用“哈勃”望远镜并对其进行升级来进行更深入的研究,以便于解开上述这些迷惑。 根据许多科学家数十年来一贯支持的大爆炸理论,我们的宇宙大约诞生于140亿年前。按照该理论的解释,宇宙形成于140亿年前一个体积极小且密度极大的物质的爆炸,爆炸发生后喷发出物质微粒和能量,也正是从那时起才开始产生了时间和空间、质量和能量。在大爆炸发生前,既没有物质,也没有能量,当然也没有生命。 近年来,大爆炸理论已经不止一次地遭受科学家们的种种怀疑。 太阳系的形成 太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统,它的最大范围可延伸到约1光年以外。太阳系的主要成员有:太阳(恒星)、八大行星(包括地球)、无数小行星、众多卫星(包括月亮),还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质.在太阳系中,太阳的质量占太阳系总质量的99.8%,其它天体的总和不到太阳系的0.2%。太阳是太阳系的中心天体,它的引力控制着整个太阳系,使其它天体绕太阳公转,太阳系中的八大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)都在接近同一平面的近圆轨道上,朝同一方向绕太阳公转(金星例外)。 轮回 .........归一返无,返一归无,有灭有起,方是轮回,返无归一,归无返一,有灭有起,方是轮回,归一返无,返一归无.........
没感觉!现在有点难。
他的《物理宇宙学原理》,在现在的整个物理界都有一定的存在意义和运用。
阶度宇宙空间理论
一、真空与时空扭曲
古希腊学家德谟克利特认为,空间是无物的“虚空”,原子在“虚空”中运动。这些没有物质的空间的观念,同时也就包含了没有物质的时间的观念,而且“虚空”、或“真空”同样经历着时间的流逝过程。这种观点发展到16世纪中期,被牛顿进一步理论化。牛顿认为,时间是和物质运动无关,绝对均匀流逝的纯粹的持续性;空间是和物质相脱离的绝对虚空的框框,物质可以充塞其中,但空间本身却是永远静止不动、固定不变的。
在牛顿的绝对时空观中,时间和空间是两个独立的观念,彼此之间没有联系,分别具有绝对性;且时间与空间的度量与惯性参照系的运动状态无关,同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量(如坐标、速度)可通过伽利略变换而互相联系。
宇宙存在没有物质的绝对的“虚空”、或“真空”吗?时间究竟是什么?时间是与物质、或空间相对独立的绝对存在?空间能够绝对地静止、永远不变不动?
19世纪, 奥地利物理学家、心理学家、哲学家 恩斯特·马赫提出:时间和空间的几何不能先验地给定,而应当由物质及其运动所决定——爱因斯坦称之为马赫原理。爱因斯坦曾宣称,因为马赫思想的影响和启发,所以创建了相对论。
狭义相对论中,爱因斯坦论述因为观测位置不同导致的距离不等形成的对于同一事物变化同时性判断的相对性,并设定真空中光速c不变,由此推论出以光学测量仪器测定量杆物体静止时和运动时长度的不一致的尺缩效应,和运动中计时钟表的钟慢效应,建立不同参考系基于洛伦茨变换运动的相对论理论学说。在广义相对论中,爱因斯坦则提出了引力场和时空扭曲的全新观念,并由此论断,引力是时空扭曲的结果。
可是,我们同样要问:存在完全没有任何物质的真空吗?爱因斯坦、或人类迄今探测到过完全没有任何物质的真空吗?那么,爱因斯坦设定的真空中光速c不变条件的理论、或现实意义是什么呢?固然因为人类以光学仪器测量运动中的量杆长度会因为量杆运动速度与光速的相对值而影响最终的测量结果,但是,人们因此测量的相对结果能够决定、或就是量杆物体的绝对长度吗?时间是什么?一座时钟时针运转的快慢能够决定时间的快慢吗?那么,地球上那么多有快有慢的时钟,它们是不是都因此扭曲了宇宙的时空呢?
二、宇宙与空间的物质基础
在我国古代,宇指代空间,宙指代时间。在外国及至现代物理学也将宇宙视为所有的空间和时间及其内涵,统称为时空。所以,古今中外,无论是世俗民间、还是科学理论界,都似乎笃定地相信,时间和空间是对等、相同层级(或性质)的存在,所以,以空间和时间构成的时空的所谓“时空扭曲”为基础的爱因斯坦广义相对论才会在当今现代物理科学界广泛流行。
在《探究第一推动力与宇宙能量之源》的文章中,我们讨论了物质的质量和运动的两种根本属性,并基于它们阐述了力只是物体运动的动量线性传递的外部表现,而能量则是物体运动的动量离散性传递的外部表现;而且,因为不同的特征空间构成物质特性决定着处于其中相对独立的物质体相互作用的机制和方式,这样也就形成了所谓的万有引力、强相互作用力、电磁力等不同的力的形式,以及化学能、核能、电能等不同能量形式。
更进一步推论,我们认为,暗物质是客观存在的,电磁场就是暗物质一定形式的运动形成的特征空间;时间则只是人类以地球自转、及其绕太阳公转的运动过程,衡量人类生命及其它事物的发展变化过程的工具。所以,所谓空间、或宇宙,是、且仅只是不停运动着的物质的绝对实体存在的呈现;宇宙里面、或宇宙之外都并不存在完全没有任何物质的绝对的真空空间、或虚空;也没有与绝对存在的物质构成的空间相对应,具有完全独立性的所谓“时间”事物的绝对实体形式的存在。所谓“过去”,只是人类意识中关于自身及其它事物已经发生的变化过程的记忆,未来则只是人类意识关于自身及其它事物未来变化过程的推理和畅想。
基于宇宙是、且仅只是具有质量和运动两种根本属性的物质和暗物质构成的空间呈现这样极简宇宙理念的认知,并理解了在不同特征空间中物质的运动和相互作用会具有相应不同机制和外部表现的事实,我们不仅能够揭开困扰人类几千年的不同形式作用力、和所有形式能量的共同本质,而且能够完全规避、摒除一些陈规浅见和毫无必要的人为设定的误导与干扰,推动物理科学理论研究朝向正确的方向发展。
比如,既然所有的作用力都是物体相互的辐射和吸收在相应特征空间压强作用挤压下相互靠近运动的表现,传递各种作用力的就是构成相应特征空间的基础物质本身,并不需要、也不存在特定的传递万有引力的引力子、或传递其他作用力的物质粒子;而且,电磁场就是暗物质空间,电磁力即是暗物质粒子运动形成的作用力,那么,我们就完全没有必要引入、或设定所谓的时空扭曲,以及引力场和引力波的存在。这样,我们就可以心无旁骛地针对性的研究因为太阳核反应喷射物质和辐射导致太阳系空间物质构成状况的变化促使太阳系空间压强的变化,以及太阳与包括地球在内天体相互辐射和吸收的变化,共同作用推动太阳系过去、现在和未来演化的趋势,探究地球及人类的未来。
再比如,既然空间就是物质绝对存在的呈现,并不存在完全没有物质的真空、或虚空,而且,因为物质绝对运动的属性,所以,可以推断,不可能存在物质分布绝对均匀的空间。又因为人类认知、定义的“时间”事物并不是与物质相同性质的绝对存在,所以也就并不可能存在所谓的时空扭曲,只有不同区域空间构成物质的疏密之别。那么,我们关于“真空中光速不变”的设定,只可以解读为,在人类迄今探知的相对均匀的星际宇宙空间中,光速才可以人为设定相对稳定不变量值,以便人类作相关的科学研究。这样我们也就能够理解,在水中、大气空间、太阳球体附近光速和运动路线的各种不同和变化,以及现代量子力学中“量子纠缠”状态的超光速现象。因为它们分别处于不同的特征空间,或者我们可以这样表述,因为它们分别处于由不同物质构成的不同阶、不同维度的阶度空间,所以光的速度和运动路径才会发生改变,表现出不一样。
而且,既然宇宙空间就是物质存在的表现,宇宙间并不存在没有物质的绝对真空,那么,我们完全可以推论判断,光子在空间的高速运动的本质,是、且只能够是通过光子物质的传动实现。就像桌球上的母球击打目标球后,母球替代了目标球的位置,目标球则代替母球继续运动;当球桌上有许多目标球时,一个母球击出之后,可以同时击到两个目标球,这两个目标球又分别可以碰撞其它的目标球,这样,在一个母球运动之后,也就会发生不同目标球的相互碰撞。基于这些事实和原理,我们也就能够理解,现代量子物理“双缝干涉”实验中,发射光子与自己干涉的客观事实真相:被发射光子同时激发的多个其它光子之间的相互干涉;以及光子波粒二象性的本质:光子传动置换相对位移、与绝对位移(关于这些内容,我们将会在《 量子物理的哲学基础及其理论完备性科学阐释 》暂定名>文章中作更详细的阐述)。
三、宇宙空间的“阶”与“度”
既然宇宙的本质是、且仅只是物质构成的空间各种演化结果的呈现,所谓时间,是、且仅只是物质运动演化形成事物、及其发展变化过程被人类意识反映,抽象定义的一种理念事物。而且,因为运动是物质的根本属性,由此,可以推想,构成任何区域空间的物质的数量必然始终处于变化之中,所以,宇宙空间不同区域存在物质数量多少的不同就会是它的基本特征。每一块区域宇宙空间是物质的绝对的、自然的存在,每一种状态也就是它的正常存在现象,所以,并不存在所谓“时空扭曲”、或“空间扭曲”,只存在空间物质的疏密之别。
宇宙空间是物质的整体的存在,相对于宇宙空间中任何相对独立的物质个体,空间则是直接决定其存在和活动范围的区域空间。
比如,对于构成一块石头的原子而言,作为实体的石头就是它们的存在空间;对于水中的鱼而言,水就是它们的存在空间;地球大气层则是人类等动、植物生命存在的空间;太阳系则是地球、金星等行星物体的存在空间,等等。
很显然,这样不同的空间状态、或区域空间,根本地是因为物质分布多少、稠密程度不同相应地呈现出的不同空间层次特征。而且也非常显然,因为不同的空间状态、或特征空间中物质构成、分布结构的不同,决定着处于其中相对独立的物质个体运动和相互作用的机制、方式的不同。比如,鱼和虾等生命体在水空间中的游动,人类和其他动物在地球大气空间的走动和跑动,在太阳系空间中,地球、水星等物体围绕太阳的公转运动等等。而且,在 《探究第一推动力与宇宙能量之源》的文章中,我们已经阐述,因为在不同的特征空间中空间物质形成的相应空间压强的作用,与其中相对独立物质个体辐射、吸收机制共同作用,形成被称之为万有引力、强相互作用力、电磁力等作用力形式;以及,不同物质的混合(或添加催化剂)形成特定的物质空间,在这样的特征空间中物质相互作用产生化学能。
那么,鉴于空间物质分布呈现出清晰的层次性状态特征,并决定着相应不同的物质运动形式,所以,我们有必要对于这样的空间状况做出一种抽象的理论定义、区分,以便于科学研究。
比如,如果以人类为研究考察的基础参照,那么,人类直接依赖据以生存的地球大气空间,我们可以定义为一阶(或基态阶)空间;因为地球是依赖于太阳系空间存在,那么,太阳系是人类存在的更高阶的二阶(或相态阶)空间;太阳系又是存在于银河系空间,那么,银河系则是人类存在的三阶(或泛态阶)空间;以此类推,显物质空间和暗物质空间则分别是人类存在的四阶(或显态阶)空间、五阶(或玄态阶)空间。
在大气空间——人类存在的基态阶空间,又有各种水空间、地下空间、房屋空间、高海拔大气空间等,这些相互平行地被包含存在于基态阶空间的特征空间,我们可以定义为“度空间”。因为构成这样不同度空间的物质不同,也就直接地决定了处于其中的包括人类生命等物质个体的不同运动的特征。
比如地球上一块石头,对于构成该石头的物质分子,石头就是物质分子的基态阶空间,地球大气空间则是它的二阶(相态阶)空间,以此类推。如果将这块石头投放于地球上一个超高温的熔炉,石头中的分子就会高速运动以至石头融化形成液体,这样的高炉对于石头物质分子就是它的二阶空间的一个度空间,在这样特殊的阶度空间也就决定了物质分子的相应运动形式;如果在石头融化的高温的熔炉中同时再投入其它也能够融化的物质,这样对于石头分子而言,其实就是构造形成了更高维的度空间,在这样更高维的阶度空间中因此又决定了石头物质分子的相应不同的运动,或者与其他物质相结合、或者气化、或者爆炸等。
依此分析,可以推论,无论是核反应、化学反应,还是现在高能物理的电子对撞机制造新粒子,其基本原理其实都是通过制备不同的阶度空间,通过不同的阶度空间决定的物质分子不同的运动,产生不同的相应结果。
现代量子物理研究的物理基础,同样也就是在量子级别的空间,因为各种原因导致量子空间不同阶度的变化,决定着微观量子相应不同的运动,最终表现出波函数坍缩、状态转变等量子力学的相应特征。
四、从亚里士多德到量子力学
我们都知道,亚里士多德并不认同德谟克利特“空间是无物的虚空,原子在虚空中运动”的观点,在他看来,如果人们倒空一个容器,那么又有别的物体如空气进入容器,没有空的位置,位置总是某物的位置;所以他认为,“大自然厌恶虚空”,而且他还认为,“离开事物而独立存在的运动是没有的”。[1]31
依据亚里士多德的理解,宇宙在空间上是无限的,空间由万物的形体占据,而构成宇宙的物质元素除了水、火、气、土之外,还有一种居于天空上层的“以太”物质元素。
不过,亚里士多德并没有具体讨论和探究以太物质性质和存在特征,所以在他那里以太只是一种假想物质。至17世纪,R.笛卡尔将亚里士多德的以太引入科学,并赋予它某种力学性质。笛卡尔以为,物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递,不存在任何超距作用。因此,空间不可能是空无所有的,它被以太这种媒介物质所充满。以太虽然不能为人的感官所感觉,但却能传递力的作用,如磁力和月球对潮汐的作用力 。
后来,因为提出光的波动说,R.胡克和C.惠更斯也认为,以太是荷载光波的媒介物质,且以太充满包括真空在内的全部空间,并能渗透到通常的物质之中。
牛顿虽然不同意胡克的光波动学说,但他也像笛卡尔一样反对超距作用并承认以太的存在。不过,在他看来,以太不一定是单一的物质,因而能传递各种作用,如产生电、磁和引力等不同的现象。牛顿也认为以太可以传播振动,但以太的振动不是光,因为光的波动学说(当时人们还不知道横波,光波被认为是和声波一样的纵波)不能解释今天 称为的光的偏振现象,也不能解释光的直线传播现象 。
1 8世纪,由于法国笛卡尔主义者拒绝引力的平方反比定律而使牛顿的追随者起来反对笛卡尔哲学体系,连同他倡导的以太论也在被反对之列。随着引力的平方反比定律在天体力学方面的成功以及探寻以太未获实际结果,使得超距作用观点得以流行。光的波动说也被放弃了,微粒说得到广泛的承认
然而到了19世纪,T.杨、A.菲涅耳、M.法拉第和J.麦克斯韦等科学家逐步发现光是一种波,而生活中的波大多需要传播介质(如声波的传递需要借助于空气,水波的传播借助于水等)。受经典力学思想影响,于是他们便假想宇宙到处都存在着一种称之为以太的物质,而正是这种物质在光的传播中起到了介质的作用。
可是再后来,著名的迈克尔逊-莫雷实验并没有证实存在以太拖曳影响光速的变化,该实验被当作了并不存在以太的证据。以及1905年爱因斯坦在《论动体的电动力学》一文的前言中说:“光以太’的引用将被证明是多余的”,他抛弃了以太说,认为光速不变是基本的原理,并以此为出发点之一创立了狭义相对论。
或许,因为著名物理学家洛伦茨虽然认为光速不变,但却相信以太存在,并不认可相对论。所以,1920年,爱因斯坦在莱顿大学做了一个“以太与相对论”的报告,试图调和相对论和以太论。他指出,狭义相对论虽然不需要以太的概念,但是并未否定以太,而根据广义相对论,空间具有物理性质,在这个意义上,以太是存在的。他甚至说,根据广义相对论,没有以太的空间是无法想像的。不过,爱因斯坦所说的“以太”其实是广义相对论中的度规场,并不具有物质性 。
1922年天文学家卡普坦(Jacobus Kapteyn)最早提出宇宙中可能存在“暗物质”。现代一些科学家一再通过各种的观测和计算证实,暗能量在宇宙中约占到73%,暗物质约占到23%,普通物质仅占到4%,预示着人们认识到的宇宙只占整个宇宙的4%。
2005年10月25日,李政道在清华大学演讲中 指出:21世纪初科学技术最大的谜是暗物质和暗能量。暗物质存在于人类已知的物质之外,人们知道它的存在,但不知道它是什么;它的构成也和人类已知的物质不同。
综合人类悠久文明史上包括以上众多著名和伟大思想家、科学家的理论和思想,和现代物理、天文科学的各项研究,尽管关于以太、或暗物质的特性还存在许多认知盲区、困惑,但是,完全可以确信,除了我们人类可以直接观测、探知的显物质空间,必定还存在有我们人类并不能直接观测、探知的由以太、或暗物质组构的更高层级、或更高维的阶度空间,而且,组构形成这样阶度空间的物质,也明显表现出人类至今尚不能认知的运动形式。
现代量子物理科学磅礴发展也客观、有力地证明,在非常微观的量子空间,微观量子的运动也非常显然地有着不同于常规、或宏观的物质空间中物质的运动形式和相互作用的机制。
这些能够佐证我们在这里建立“阶度宇宙空间理论”的科学理论的价值和现实的思想意义。
参考文献:
[1] 韩震 主编,2017:《西方哲学概论》,北京师范大学出版社。
[2] 百度百科:《以太词条》,作者, 曹昌祺 戴念祖
[3] 《中国大百科全书》(第二版) 物理学 词条:以太,中国大百科全书出版社,2009-07
宇宙是所有空间结构所有时间结构共同堆构的整体时空结构。无比宏大,银河系无比庞大,在宇宙中还算不上一粒尘埃。无比玄妙,充满了无数种不同时空,每个时空都有自己不同的时间场、时间周期、空间大小、空间形状,拥有适合自己的各种规律。平行时空互相联系,比如太阳系九大行星九个时空都有各自的轨道,顺序排列,与人体太极结构的形脏神脏九脏腑对应,排列顺序也一样。上古中国人会用全息多维思维,知道宇宙和万物都具有全息多维时空,很容易找到他们的全息对应。纵向时空也是一样。比如地球是个土星,中心却是近6000度的铁水;太阳系是个九大行星围着的这样一个大土盘子,中心是太阳,太阳表面也是6000度铁水,也都与人体太极结构有全息对应关系,另一种太极,另一种排列顺序以及不同的太极数字。宇宙时空有无穷无量的这种横向纵向全息对应的子时空,也都与人体太极结构对应。因为宇宙就是一个巨人。宇宙大物都是小粒子堆构而成,演化而成,如同种子树叶演化成大树,宇宙由人体演化而来,经过无数次质变。人体由一个受精卵细胞演化而来也是这样。宇宙真象无穷无量,提示人向善立大志。我是农民,只有高中文化,没钱没时间多读书,闲时以天地为师,所以人人是我师,有了点心得,天地可作证,不怕人怀疑。“第一次听说这种怪理论”因为我才想出来,等你明白了就会惊叹博大精深了,是全息多维思维的东西,3000年前中国古人常用。有此思维,失传的也能够复原出来,这就是全息思维的特点之一。现代人没有这种思维,所以总是误解古人。你误解我也是一样,我就像个活着的古人,我不小心有了古人的思维。
获得诺贝尔物理学奖的皮布尔斯,他的《物理宇宙学原理》作已成为领域内的标准参考文献。
太阳表面也是6000度铁水?! 第一次听说这么奇怪的理论啊,不知道您是哪儿得到的?比如太阳系九大行星九个时空都有各自的轨道,顺序排列,与人体太极结构的形脏神脏九脏腑对应,排列顺序也一样?! 现在太阳系是8大行星!
宇宙的探索是很有意思,很有意义的。真的。我觉得如果我们老师留这个,我一定会很认真的完成的。你为什么却···真让人看不到希望!
宇宙是所有空间结构所有时间结构共同堆构的整体时空结构。无比宏大,银河系无比庞大,在宇宙中还算不上一粒尘埃。无比玄妙,充满了无数种不同时空,每个时空都有自己不同的时间场、时间周期、空间大小、空间形状,拥有适合自己的各种规律。平行时空互相联系,比如太阳系九大行星九个时空都有各自的轨道,顺序排列,与人体太极结构的形脏神脏九脏腑对应,排列顺序也一样。上古中国人会用全息多维思维,知道宇宙和万物都具有全息多维时空,很容易找到他们的全息对应。纵向时空也是一样。比如地球是个土星,中心却是近6000度的铁水;太阳系是个九大行星围着的这样一个大土盘子,中心是太阳,太阳表面也是6000度铁水,也都与人体太极结构有全息对应关系,另一种太极,另一种排列顺序以及不同的太极数字。宇宙时空有无穷无量的这种横向纵向全息对应的子时空,也都与人体太极结构对应。因为宇宙就是一个巨人。宇宙大物都是小粒子堆构而成,演化而成,如同种子树叶演化成大树,宇宙由人体演化而来,经过无数次质变。人体由一个受精卵细胞演化而来也是这样。宇宙真象无穷无量,提示人向善立大志。我是农民,只有高中文化,没钱没时间多读书,闲时以天地为师,所以人人是我师,有了点心得,天地可作证,不怕人怀疑。“第一次听说这种怪理论”因为我才想出来,等你明白了就会惊叹博大精深了,是全息多维思维的东西,3000年前中国古人常用。有此思维,失传的也能够复原出来,这就是全息思维的特点之一。现代人没有这种思维,所以总是误解古人。你误解我也是一样,我就像个活着的古人,我不小心有了古人的思维。
是谁兰化一中的?人类探索太空历史记录太多了,我只简要的帮你归纳: 1957年10月4日发射了人类历史上第一颗人造卫星:斯普特尼克. 1961年4月12日,苏联成功地发射了世界上第一艘载人飞船“东方”1号,乘坐这艘飞船的航天员是加加林。 1963年6月16日世界上第一位女航天员是苏联的捷列什科娃乘“东方”6号进入太空,在轨道上运行了70小时50分钟,绕地球48圈。 1965年3月18日 苏联发射了“上升2号”飞船,该飞船有两名航天员,别列亚耶夫空军上校和列昂诺夫空军中校。列昂诺夫在舱外空间环境中行走了12分钟,成为太空行走第一人。 1967年4月24日,苏联航天员科马罗夫(Komarov)因飞船在再入过程中降落伞失灵,飞船坠毁而身亡,成为世界上第一位在执行太空飞行任务时献身的航天员。 1968年12月21日,美国的土星5号火箭发射升空,它携带的阿波罗8号飞船乘坐着3名航天员。在12月24日上午,机组抵达了月球轨道并进入环绕月球的轨道运动。这是人类第一次环绕月球飞行。 1969年1月14日,苏联发射载人飞船联盟4号,1月16日与联盟5号对接成功,这是世界上第一次实现两艘飞船在太空对接飞行。 1969年7月16日,美国阿波罗11号飞船离开地球,飞往月球。7月20日,美国东部时间晚上10点56分,在着陆约6小时后,航天员阿姆斯特朗钻出登月舱,下到月球表面。 1970年4月15日 阿波罗13号机组到达月球的远边,距离月球表面254公里,距离地球400171公里,创下了航天员太空飞行最远的纪录。 1970年6月1日,苏联发射了联盟9号飞船,机组人员2名,目的是研究长期无重力飞行对机组的效应。该飞船在太空飞行17天16小时58分55秒,于6月19日返回地面,成为在太空飞行时间最长的飞船。 1971年4月19日,苏联发射了世界上第一座空间站“礼炮”1号,开辟了载人航天的新领域。“礼炮”1号重18425公斤,运行到1971年10月11日。 运行时间最长的空间站 1981年4月12日,第一架航天飞机“哥伦比亚”号在卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射成功,揭开了航天史上新的一页。 1984年7月25日,苏联女航天员萨维茨卡娅走“礼炮”7号空间站的舱门,进行了3小时35分钟的太空行走,成为世界上第一位进行太空行走的女航天员。 2003年10月15日,“神舟”五号发射升天后,在太空飞行了21小时23分,顺利返回神州大地,是中国第一个载人进入太空,圆了中国人的愿望,还圆了400多年前明朝人万户想乘上火箭升空的梦想 2004年10月24日,苏联/俄罗斯的航天员在太空共飞行了16858.71人/天。是世界上太空飞行时间最长的国家。 2005年7月4日,深度撞击号将要发射出一个重372公斤(820-lbs)的0铜质撞击舱,以每小时37,015公里(23,000 mph)的速度,撞击进入坦普尔1号彗星的岩石和冰的彗核。这是人类探测器首次撞击彗星,一是破解生命起源之谜,二是为了防止2036年阿波菲斯撞击地球而做试验。 2006年07月17日 21:15 美国发现号航天飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心成功着陆。 2007年9月14日日本探月卫星“月亮女神”号发射升空,主要任务是观测月球表面地形、研究元素分布等,日本研究人员称,这是日本2025年建立载人太空站第一步。 2008年印度计划探测火星 2010年发现号航天飞机将废止,之后航天飞机将不再造,升级为空天飞机,安全性能大大提高。 2010年,国际空间站将建成,总重量423吨,长108米,宽88米。有6个实验室,33个标准有效载荷柜,可载6至7人。这将是最大的空间站。 2012年人类计划在月球拟建基地。 2026年美国计划把人类送入火星。 ......