Astronomy 版 (精华区)

发信人: reise (疼你的责任), 信区: Astronomy
标  题: 宇宙自然选择学说
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月14日22:03:44 星期三), 站内信件

　　80年代初，在宇宙创生大爆炸框架下发展了目前最流行的暴胀宇宙模型：宇宙
在大爆炸后不到１秒的时间里膨胀了大约10-30倍，大约和橘子一般大小，然后开
始以较稳定的膨胀速率，直到现在，大约150亿年，成为目前的样子。

　　在这个过程中，物质“疙瘩”逐步形成了星系、恒星以及生命。这个模型暴胀
期的长短是个关键。若稍短，物质为充分散开，原生宇宙就有重新坍缩为起点；若
稍长，原生宇宙的物质则过于分散，形不成星系和恒星，自然也就不会出现生命和
人类。因此出现了暴胀为何如此精确的问题，按照现行的物理学基本定律，大爆炸
产生的宇宙其“自然尺寸”应该只有亚原子大小，即普克郎长度10 ^－35量级，而
这样的宇宙是短命的。

　　前苏联科学家林德提出“自我增殖的宇宙”概念──“最有可能的是，我们正
在研究的宇宙是由早期的若干宇宙所形成的。”1987年霍金进一步提出了“婴儿宇
宙”模型，两个大宇宙通过一个细“管子”连接起来，这个细管子称为“虫洞”，
大宇宙为母宇宙，可能存在着从母宇宙分岔出去的另一端是自由的虫洞，这样的管
子成为子宇宙、婴儿宇宙。就是说除了我们生存的宇宙之外还可能存在着众多的由
虫洞连接起来的其他宇宙。1992年，萨莫林在前人基础上提出了宇宙自然选择学说
。母宇宙是空间闭合的，犹如一个黑洞，该黑洞在生存了一段时间后坍缩为一个奇
点，奇点又会反弹爆炸膨胀为新的下一代宇宙。

　　这个学说的要点是，子宇宙中的物理常数较之母宇宙的物理常数会有小的、或
强或弱的随机变异，新生的婴儿宇宙在再次坍缩成奇点前能膨胀到几倍普克郎长度
大小，随机变异的物理常数有可能允许小小的暴胀，子宇宙可变的较大，当它足够
大时，可分隔为两个或更多的不同区域，每个区域又坍缩为一个新的奇点，新奇点
又触发下一代的子宇宙，如此时代相传，有的小宇宙重又坍缩，有的具有某些基本
常数值的宇宙能更有效的产生许多黑洞，从而较具有其他某些基本常数值的宇宙留
下更多的后代，借用生物进化论的术语，它们是被“自然选择”下来的，经“选择
”作用，产生越来越多的黑洞，也就形成了更多的宇宙。如果宇宙确是由以前的宇
宙世代经过这种“自然选择”而产生的话，那么应该预期我们生存在其中的宇宙会
具有所观测到的样子并正好具有目前测知的基本常数值。

　　这个学说的另一要点是关于恒星的存在。在许多情况下，恒星是黑洞的前身。
在气体和尘埃云中，恒星仍在形成。在碳尘埃微粒表面进行着的化学反应使气体冷
却并促使气云坍缩。但碳尘埃粒子是从那里来的呢？斯莫林指出碳元素是由核聚变
反应产生的这一情况只有在质子的质量稍大于中子的质量时才会发生，如果两者质
量之差比氦核的结合能大的多，则质子和中子不可能粘在一起形成氦核，没有氦，
聚变反应链在第一阶段便终止了，根本形不成更重的元素，从而使恒星将少得多，
自然也不会有多少黑洞，因此在任何一个宇宙中，若其中质子与中子的质量相差较
大，将只能产生很少的宇宙，也就没有什么“选择”的余地了。

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