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发信人: lichunlu (露露365), 信区: Environment
标  题: 形形色色的宇宙学说
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年03月03日09:52:35 星期一), 站内信件


古人云：“上下四方为宇、往古来今曰宙”。自古以来，宇宙这个词汇就被定义为一切时
间和空间的总和。世间万物都在宇宙中，它即是万有，它就是一切。“宇宙学”就是研究
宇宙本身的学问，具体说来，是借助天文学、物理学、数学等手段研究宇宙结构与演化的
一门自然科学。人类对宇宙起源和结构的关注可以追溯到文明的开端。

　　在我国，有一个流传已久古老传说——盘古开天辟地，讲的就是宇宙开始的故事：最
初，天地呈混沌状，像一个鸡蛋，只有盘古在其中生存。过了不知多少年，这团混沌分开
了，轻的和透明的部分就上升形成了天，重的和混浊的部分就下沉形成了地，盘古也屹立
在天地之间。而天一日加高一丈，地一日变厚一丈，盘古也一日长大一丈。如此又经过了
很多很多年，天变得极高，地也极厚，盘古也长得极大……

　　各民族关于宇宙起源的传说都如出一辙，在此不细述。倒是各处对于宇宙的结构的看
法众说纷纭，可谓仁者见仁、智者见智。

　　巴比伦人（生活于四千年前的伊拉克两河流域）以为宇宙是一个密封的箱子或小室，
大地是它的底板。底板中央矗立着冰雪覆盖的区域，幼发拉底河就发源于这些区域中间。
大地四周有水环绕，水之外复有天山，以支撑蔚蓝色的天穹。不过，有些巴比伦星象家已
经认识到地球是一个球体，黄道十二星座也是他们划分的。

　　古埃及人（在尼罗河两岸生活）心目中的宇宙大体上和巴比伦人心目中的宇宙一样。
他们以为宇宙是一个方盒子，南北的长度较长，底面略呈凹形，而埃及就处于凹陷的中心
。天是一块平坦的或球形的天花板，四方有四个天柱，即山峰所支撑，星星是用链缆悬挂
在天上的灯。在方盒的边沿上，围着一条大河，河上有一条船载着太阳往来。尼罗河是这
条河的一个支流。显然，这个宇宙模型受古埃及地形的影响太深。

　　中国古代占主导地位的宇宙模型是“浑天说”。发明地动仪的张衡是它的主要拥护者
。浑天说认为，天好像一个鸡蛋壳笼罩在一片汪洋之上，陆地似蛋黄，浮在蛋青般的水中
，恰好位于天的正下方。但是蛋壳、蛋黄的比喻只是为了说明天与地的位置关系，古人可
没有把脚下的大地看成是球形的。尽管唐代僧人一行在大地测量中曾发现用“地平观”解
释不了的事实，但他没敢怀疑浑天说。浑天说的最大缺陷还不在此，古人最搞不懂的是：
大地的外面全是汪洋，那么太阳落山后岂不是沉入水中熄灭了吗？为此，有人尝试从五行
相生相克的角度出发解释这个问题，但并不成功。毕竟这个模型与现实相差太远。

　　古希腊人正确地认识到脚下的大地是一个球体的表面。大哲人亚里士多德认为地球位
于宇宙的中心，包括太阳在内的所有天体都在各自的圆形轨道上围绕地球运转。后来天文
学家托勒密借助几何学精确地描述了这个宇宙模型，使之能预测天体位置。由于亚理士多
德在学术界拥有泰山北斗般的地位，地心说和“水晶球体系”[图7]在中世纪的欧洲深得人
心。基督教将亚里士多德的理论完全接纳，认为与《圣经》的宇宙观一致，符合上帝创世
的理论。这个宇宙模型的最大“优点”，就是在最外层的恒星天球之外，为天堂和地狱留
出了空间。

　　波兰人哥白尼并不是第一个提出地球围绕太阳转的人，但他是最有影响的一个。1514
年，身为天主教教士的哥白尼提出了“日心说”，认为太阳静止地位于宇宙的中心，而地
球和其它的行星围绕着太阳作圆周运动。由于害怕教会的迫害，哥白尼只能秘密地传播他
的学说。后来，伽利略观测木星时，发现木星的几个行星围绕着木星旋转，这表明其它星
球不一定非得绕着地球旋转。随后开普勒修正了哥白尼的理论，用椭圆轨道取代了圆轨道
，使其很好地符合观测结果。众多天文学家的公开支持，最终宣告了亚里士多德学说的终
结。

　　从亚里士多德～托勒密的地心说到哥白尼～伽利略的日心说，人们花了两千年的时间
才学会换个角度思考问题——原来太阳东升西落完全可以看作是地球转动的结果。一旦思
路打开，灵感便源源不断地从科学家脑海中涌出。布鲁诺认为甚至太阳也不是宇宙的中心
，它和夜空中的点点繁星一样，是普通的恒星；而宇宙是无限的，星星则散布于无尽的空
间里。也许布鲁诺的步子迈得太大，宗教法庭无法容忍其“异端邪说”，于1600年把他烧
死在罗马的百花广场，他因此成为最著名的科学殉道者。但是直到1822年教庭才正式裁定
太阳是所有行星的运转中心。

　　令人吃惊的是，尽管人们知道世间的一切都在运动中，只是到了20世纪20年代美国天
文学家哈勃（那台著名的太空望远镜就以他的名字命名）发现红移定律后，宇宙演化的观
念才进入人类的考量。人们甚至从来没有想过宇宙也会演化。牛顿的万有引力定律表明，
宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态。即使在爱因斯坦的广义相对论中，情况
也好不到哪儿去，为了得到一个稳定的宇宙模型，他曾将宇宙常数引进理论中。他们都希
望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见，宇宙演化的观念并没有产生在这些天才的
头脑之中。

　　哈勃的红移定律标志着现代宇宙学的诞生。他发现，从星系发光的波长可以推断，星
系离我们的距离越远，离开我们而去的速度就越快。这表明整个宇宙处于膨胀的状态。从
时间上倒溯到过去，估计在大约150亿年前曾经发生过一桩开天辟地的大事件，即宇宙从一
个极其致密、高温的状态中爆发产生。伽莫夫在1948年发表的一篇关于热大爆炸模型的文
章中做出了一个惊人的预言，早期大爆炸的辐射仍残存在我们周围，不过由于宇宙膨胀引
起的红移，其绝对温度只余下几度左右，在这种温度下，辐射是处于微波的波段。在1965
年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射之后，人们开始认真对待这个预言。

　　于是，“随着实验和理论证据的积累，人们越来越清楚地认识到，宇宙在时间上必须
有个开端。”

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             /   /    /     真怀念那无忧无虑的日子……
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