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《宇宙最初三分钟》读书笔记

发布时间:2013-12-04 09:27:19  

引言:

“我们从哪里来?我们将要到哪里去?” 这是人类一直在思考的一个问题。 由于我们人类自身的生生死死的循环,我们自身由母亲生下来,最后回到泥土里去,所以当你面对茫茫的星空的时候,任何人都会想,这些是从哪里来?宇宙是从哪里来? 人类怀着这个古老的问题,走过了一个又一个的文明,从“地心说”到“日心说”,最后直到爱因斯坦提出他的广义相对论,慢慢的,我们才有一点点的眉目。

一、古代的宇宙诞生猜想:形形色色的神创论

最早的文字记载产生于4000年前印度河流域原始部落时期的《梨俱吠陀》,认为万能的原始大神婆楼创造了宇宙,宇宙最初只有神,神通过牺牲自己创造了世界。其中比较突出的是它人神合一,人和自然浑然一体的思想。 古老的佛教教义中有“宇宙轮回说”,基督教有“上帝创世说”,虽说这两个是东西方的两种不同的宗教,但是对神创造宇宙的具体说法有一些相似的地方:神是一种精神的存在,他们全智全能,物质的宇宙由神的意志设计并创造。

二、古老难题:光度佯谬和引力佯谬

光度佯谬:牛顿去世后大约100年,德国天文学家奥尔伯斯提出,如果宇宙空间是平直的,地球周围有无数个太阳,地球上会接受到周围无限多个太阳的光,总的亮度应该是无限大才对,不会有黑夜和白天的区别,这显然和我们实际的经验相反。

引力佯谬:1894年,德国天文学家西利格尔提出一个类似问题,宇宙中有无数个恒星,由万有引力,宇宙中任何一点所受到的引力之和应该为无限大,每一个物体都会有很大的加速度,所有的星系应该都会分崩离析,显然与事实矛盾。

这两个佯谬的产生只是因为我们当时的平直空间的宇宙观所造成,所以只有当爱因斯坦的广义相对论提出以后,我们才能开始慢慢理解这些现象,所以对于近代宇宙学,广义相对论是一个开端,一个里程碑。

三、最初三分钟:宇宙大爆炸

1940年代伽莫夫提出了“大爆炸”理论,认为宇宙最初是一个大火球“爆炸”形成,当时被人讥笑,觉得极度荒唐,但是这个理论给出了宇宙元素丰度的一个合理解释,同时正确预言了宇宙背景辐射,现在已经被世人接受并完善。

四、宇宙背景辐射

“大爆炸”理论最成功以及最后让世人信服之处就在于对宇宙背景辐射的预测,因为当宇宙初期温度和密度下降的时候,一开始光子和其它粒子激烈碰撞,当温度降到一个特征值后宇宙变得光子透明了,于是向四周辐射,这个温度是可以计算的,大约是10亿开尔文,随着宇宙膨胀,波长会变长,所以现在大约是10开尔文。

地球是怎么形成的?宇宙的本源又是什么呢?

我们知道,凭着人类在短暂的生命中获得的常识,实在是很难想明白一些东西。不过,我们可以从科学上寻求一些佐证。大爆炸模型的一个基本假设是宇宙的年龄有限,这个说法令人信服的直接理由,来自物理学中一条最基本的定律——热力学第二定律。这条科学史上最令人伤心绝望的定律,冥冥之中早已规定了宇宙的命运。另外,宇宙膨胀的速度会随时间发生变化,这与引力有关。万有引力作用于字宙中一切物质与能量之间,起到刹车的作用,阻止星系往外跑,从而使膨胀速度越来越慢。在诞生初期,宇宙从高密度状态迅速膨胀,随着时间的

推移,体积越来越大,膨胀速度越来越小。如果引力足够强大,宇宙终有一天开始收缩,又将如何呢?在大尺度上,收缩过程与大爆炸后的膨胀是对称的,像一场倒放的电影。收缩的过程起初很缓慢,随后越来越快。在转折点过后,宇宙的体积开始缩小,背景辐射温度上升。漆黑寒冷的宇宙变成一个越来越热的熔炉,生命无处可逃,全都被烤焦。最后,行星、恒星也毁灭了,分布在如今浩瀚空间中的物质被挤进一个很小的体积内,最后三分钟来临了。温度变得如此之高,连原子核也被撕毁,宇宙又成了一锅基本粒子汤。然而这种状态也只能生存几秒钟的时间。在最后的时刻,引力成为占绝对优势的作用力,它毫不留情地把空间和物质摧毁。也许会有地球毁灭的那么一天,但是我相信不会那么早到来,最起码在我的有生之年不会,所以我们还是要乐观坚强的活下去,过完我们精彩的一生。

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