宇宙大爆炸,英文Big Bang,在某些地方被称为“宇宙大霹雳”,其实怎么译都对,因为英文原意就是“砰!”。
这个名字是英国天文学家弗雷德·霍伊尔给起的,有意思的是,他不相信宇宙大爆炸,他起这个名字本意是挖苦。1949年3月,在BBC的一次广播节目中,他把这个理论戏称为Big Bang理论,特别形象,大家都乐了,连他的对手也喜欢这个说法,从此延用。
那么时空到底是怎么来的?人类有了思考能力之后,就开始开脑洞。
中国人说,“天地混沌如鸡子,盘古生其中,万八千岁,天地开辟,阳清为天,阴浊为地”。
《旧约:创世纪》里的记载是,“起初神创造天地,地是空虚混沌,渊面黑暗,神的灵运行在水面上。”
公元前1200年印度的《梨俱吠陀》说,“那时,既没有‘无’,也没有‘有’,既没有空界,也没有空之外的天界。”
各种文明都认为在万物之初,是一片虚无,什么都没有。这就留下一个的问题,从虚无到万物,是怎么发生的呢?
不妨先来看看宇宙是怎么回事。
古希腊哲学家解释说宇宙是一个天球,以地球为中心排列,这就是托勒密地心体系,虽然在今天的知识体系下,这个解释充满原始性,但是里面的科学精神却让人肃然起敬。
托勒密地心体系
托勒密是公元100年代的希腊天文学家,他写了一本《天文学大成》,一共十三卷,包罗万象:确定一年的持续时间、给出日月蚀的计算方法、甚至还涉及到了光的折射定律,其中孤立性地描述了以地球为中心的宇宙的样子。
自然科学在西方文明中开枝散叶,并非一夕之功,科学、尤其是科学精神的传承其来有自。
这本书从诞生起就是天文学的标准教材,一直持续了1500多年,16世纪的时候,哥白尼表示了不同意见,他认为地球在宇宙之中没有特殊地位,但是宇宙得有个中心啊,出于时代局限性,他把宇宙的中心归于太阳。
哥白尼是个七巧玲珑之人,他一生风风光光,在各个领域都吃得开,虽然他质疑“地心说”,但是教宗和主教们都是他的粉丝,有人劝他把自己的学说公布于众,他担心动摇了宗教神学的理论基础,而迟迟不肯动笔。终于在晚年,写就了《天体运行论》一书,据说哥白尼临死的时候不肯闭眼,家人把书拿到床边,他手按封面安然离世。
哥白尼日心体系
临近17世纪末期的时候,一枚苹果掉了下来,英国物理学家艾萨克·牛顿发现了引力,进一步阐明宇宙之间的普遍性,不管是苹果落地,还是行星之间的运动,都是引力作用的结果来自qiwen.tv。
虽然晚年的时候,牛顿放在上帝那里的时间,远比放在数学和物理上多,但是他依然被认为是人类最伟大的科学家,他的万有引力和三大运动定律,奠定了之后力学和天文学的基础。
2005年的时候英国皇家学会搞了一次“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查,科学家和网民们积极投票,最后牛顿力压爱因斯坦夺冠,因为爱因斯坦的晚年主要用来扯科学的后腿,比牛顿也好不到哪里去。
现在我们知道,引力是宇宙大爆炸产生的四个基本力之一,但是退到17世纪,当有人问引力是怎么出现的时候,牛顿也只能耸一耸肩:可能是上帝他老人家创造的吧。
在牛顿的时代,大家依然认为宇宙是稳定的,是有限的。
真的是这样吗?
转眼到了20世纪20年代,美国的天文学家埃德温·哈勃(1889—1953)在参加完一战之后,决心投身于自己最爱的天文专业奇.闻.网。他接受了加州威尔逊山天文台的聘用,在那里操作一台巨型望远镜,他的企图心很浪漫,他要绘制宇宙全景。
埃德温?哈勃和发现宇宙膨胀所用的100英寸望远镜,1924年
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在他的观察过程中,哈勃发现了一个非常奇特的现象:宇宙是不稳定的,宇宙中大多数遥远的天体似乎正在发生红移(red-shifed),也就是说,它们正在离地球远去。
哈勃把对这些天体的运动评估和它们的距离估算结合在一起,发现了一个规律,那就是天体离得越远,红移就越大,换言之,天体似乎在以更快的速度远离我们。
这意味着什么呢?这意味着,宇宙正在扩张,就好像手榴弹爆炸产生的碎片一样。
如果哈勃的观察是正确的,那么宇宙就是有历史的,它有过去,有未来,也就会有消亡的那个时刻,宇宙学也会因此变成一门历史性学科。
哈勃的观察结果第一个震惊到的人是爱因斯坦,因为他刚刚发表了广义相对论没几年。他为了回避不稳定宇宙的可能性,甚至修改了自己的理论,宣称存在一种平衡引力的新类型的力(这种力歪打正着地引向了我们现在说的暗物质)。