Question

人类宇宙观的演变主要经历了哪几个阶段

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Answer 1

人类宇宙观的历史演变
　　地心说
　　希腊时期开始，西方哲学家最先建立的，是以地球为中心的有限宇宙，即“地心说”。亚里士多德认为地球和月亮属变幻的不完美世界，太阳与众星属不变的完美世界，其实体称为以太，依完美的球体而转动，不同于地球之为水、土、火、气四元素构成。这些星星附在水晶天上，围地球而转。
　　亚里士多德认为宇宙是有限的，天体是九个大球围地转动，一切转动都有定时，有规律。这有限的时间，不可能附在无限空间中。他亦认为宇宙只有一个，因为若有多个宇宙，各自有其吸引力的中心，则地上的四大元素即可向不同中心移动，而不须附在地球，可能在众宇宙中乱飞，形成混乱。
　　到公元前一四零年左右，著名亚历山大学派的天文学家托勒密，综合各方之说，用精密数学与观察配合，算准了一切天体的运动，各行星围 圆心转，附于众星天，围地球而转，解释了其不规则之运动。“地心说”这有限宇宙观影响了西方及阿拉伯中世纪的天文学一千五百年。 日心说
　　托密勒的观点是以物理上的经验观察为主，从肉眼看天体，日月众星均围地球而转，然后配合数学架构去解释，是十分合理，亦能解答各种问题，故一千多年来没有人怀疑。
　　但哥白尼突破托密勒的权威架构，尝试以数学的理性思维为主，而不从经验观察为主去考虑，则可以采取全新的假设，去解释天体的各种现象。
　　哥白尼认为数学更接近真理，经验则流转不定，不可全信眼睛所见的。追寻真理必须从数学入手，数学的标准是越简单越好。依这思路，托密勒的体系太复杂了。于是哥白尼即着手新的地动假设，经过20年的观测，哥白尼发现唯独太阳的周年变化不明显。这意味着地球和太阳的距离始终没有改变。如果地球不是宇宙的中心，那么宇宙的中心就是太阳。他立刻想到如果把太阳放在宇宙的中心位置，那么地球就该绕着太阳运行。之后写下其震动世界的著作：《天体运行论》。
　　哥白尼在其天体运行论中说：“经过长期与多次的观察，我终发现除了地球自转外，可以考虑行星的运动，并计算出其公转和地球的公转，不单能推出其它行星的现象，而且可以把行星、天球及天体自身的秩序和大小都联系起来”。
　　哥白尼挑战亚里士多德及托密勒思想，在以数学的原理，高于物理学上的观察，提出的太阳中心假设。因观察所见，明明是地球为中心，太阳是围地球而转，但从数学来设想，则太阳为中心是更合乎几何的模型，完满地解释所有天体的现象及行星的不规则运动。这是一更合理性的数学模型，但却不合观察所见。此时哥白尼的选择，是以理性高于经验，这亦是西方文化重理性的精神。
　　坚实的大地是运动的这一点在古代是令人非常难以接受的，而另一方面托勒密的地心说体系可以很好的和当时的观测数据相吻合，因此即使在《天球运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说仍然很少受到人们的关注，支持者更是非常稀少。
　　直到1609年伽利略发明了天文望远镜，并以此发现了一些可以支持日心说的新的天文现象后，日心说才开始引起人们的关注。这些天文现象主要是指：木卫体系的发现直接说明了地球不是唯一中心，金星满盈的发现也暴露了托勒密体系的错误。
　　然而，由于哥白尼的日心说所得的数据和托勒密体系的数据都不能与第谷的观测相吻合，因此日心说此时仍不具优势。直至开普勒以椭圆轨道取代圆形轨道修正了日心说之后，日心说在于地心说的竞争中才取得了真正的胜利。
　　后来的事实证明，日心说也是不正确的，整个宇宙的中心并不是太阳。 牛顿的机械宇宙论
　　一六四三年牛顿出生。他提出的引力论，解决了长久悬疑的科学问题：众星运转的力量根源。
　　牛顿把时间、空间看作是同运动着的物质相脱离的东西，提出了所谓绝对时间和绝对空间的概念。用牛顿的话讲:“绝对空间就其本质来说是与外在的任何事物无关, 总是保持原样和静止不动的。”物理世界中所有的变化都用独立的一维时间来描述, 而时间也是绝对的, 与外在物质无关。牛顿说: “绝对而真实的数学上的时间本身, 就其本质来说是平稳地流逝着的, 而与任何外界事物无关。”他在开普勒天体运动三大定律的基础上把天地统一起来，提出著名的经典力学三大定律和万有引力定律，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律，从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了科学革命。他认为万有引力维系着天地万物的机械运动存在，上帝给了宇宙“第一推动力”后，宇宙万物就在绝对不变的时空中按照普遍力学规律绝对必然地运动下去。牛顿的机械论宇宙观从根本上动摇了神学宇宙观，但又具有不彻底性。牛顿把宇宙的一切现象都归结为机械运动，影响极为深远。
　　根据牛顿万有引力为本的机械宇宙观，物质宇宙必须是无限的，因为若是有限，则万有将有一中心，若有一中心，则成一强力点，把万有吸向中间，而宇宙即应压缩成一点，而不像我们观察所见的是张开的森罗万象世界。天体没有缩成一点，那么众星应是均匀分布，引力互相抵消，如此下去真到无边无际。无限宇宙观在十七世纪取得当时以牛顿力学为本的科学支持，因而被认为是科学的真理。 大爆炸宇宙论
　　20世纪初爱因斯坦狭义相对论和广义相对论的提出撼动了牛顿经典力学不可动摇的地位。在狭义相对论中，时间和空间不再是相互分立, 互不关联的, 而是密切联系的。在这一时空观中, 舍弃了牛顿经典时空观中的时间绝对性观念, 即时间是相对的, 时间与空间也紧密联系,它们一起构成了一个四维的时空连续区, 这一时空连续区是平直均匀的。之后广义相对论提出物质的存在不仅产生引力场, 而且使时空特性发生了变化, 时间和空间构成的不再是平直均匀的连续时空区, 而是弯曲的, 时空弯曲的曲率取决于物质的质量和分布, 物质分布越密, 时空弯曲越厉害。引力不过是时空弯曲的“ 效应”。至此，引力理论得到了更好的完善。
　　在广义相对论的基础上，比利时牧师、物理学家乔治·勒梅特首先提出了
　　关于宇宙起源的大爆炸理论，但他本人将其称作“原生原子的假说”。这一模型在场方程的求解上进行了一定的简化（例如空间的均一和各向同性）。描述这一模型的场方程由苏联物理学家亚历山大·弗里德曼于1922年将广义相对论应用在流体上给出。1929年，美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移，即星系远离地球的速度同它们与地球之间的距离刚好成正比，这就是所谓哈勃定律。而勒梅特在理论推测，根据宇宙学原理当观测足够大的空间时，没有特殊方向和特殊点，因此哈勃定律说明宇宙在膨胀。1931年勒梅特进一步指出，宇宙正在进行的膨胀意味着它在时间反演上会发生坍缩，这种情形会一直发生下去直到它不能再坍缩为止，此时宇宙中的所有质量都会集中到一个几何尺寸很小的“原生原子”上，时间和空间的结构就是从这个“原生原子”产生的。
　　20世纪40年代，伽莫夫与他的两个学生——拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼一道，将相对论引入宇宙学，提出了热大爆炸宇宙学模型。他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。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。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，这是继哈勃发现星系谱线红移后的又一个重大的天文发现，是对宇宙大爆炸论非常有力的支持。
　　然而作为目前公认的宇宙观的大爆炸理论并非最终的完备理论，仍有许多问题有待解决，人类对宇宙的探索将继续不断向前推进。

Answer 2

　　人类宇宙观的历史演变
　　地心说
　　希腊时期开始，西方哲学家最先建立的，是以地球为中心的有限宇宙，即“地心说”。亚里士多德认为地球和月亮属变幻的不完美世界，太阳与众星属不变的完美世界，其实体称为以太，依完美的球体而转动，不同于地球之为水、土、火、气四元素构成。这些星星附在水晶天上，围地球而转。
　　亚里士多德认为宇宙是有限的，天体是九个大球围地转动，一切转动都有定时，有规律。这有限的时间，不可能附在无限空间中。他亦认为宇宙只有一个，因为若有多个宇宙，各自有其吸引力的中心，则地上的四大元素即可向不同中心移动，而不须附在地球，可能在众宇宙中乱飞，形成混乱。
　　到公元前一四零年左右，著名亚历山大学派的天文学家托勒密，综合各方之说，用精密数学与观察配合，算准了一切天体的运动，各行星围 圆心转，附于众星天，围地球而转，解释了其不规则之运动。“地心说”这有限宇宙观影响了西方及阿拉伯中世纪的天文学一千五百年。 日心说
　　托密勒的观点是以物理上的经验观察为主，从肉眼看天体，日月众星均围地球而转，然后配合数学架构去解释，是十分合理，亦能解答各种问题，故一千多年来没有人怀疑。
　　但哥白尼突破托密勒的权威架构，尝试以数学的理性思维为主，而不从经验观察为主去考虑，则可以采取全新的假设，去解释天体的各种现象。
　　哥白尼认为数学更接近真理，经验则流转不定，不可全信眼睛所见的。追寻真理必须从数学入手，数学的标准是越简单越好。依这思路，托密勒的体系太复杂了。于是哥白尼即着手新的地动假设，经过20年的观测，哥白尼发现唯独太阳的周年变化不明显。这意味着地球和太阳的距离始终没有改变。如果地球不是宇宙的中心，那么宇宙的中心就是太阳。他立刻想到如果把太阳放在宇宙的中心位置，那么地球就该绕着太阳运行。之后写下其震动世界的著作：《天体运行论》。
　　哥白尼在其天体运行论中说：“经过长期与多次的观察，我终发现除了地球自转外，可以考虑行星的运动，并计算出其公转和地球的公转，不单能推出其它行星的现象，而且可以把行星、天球及天体自身的秩序和大小都联系起来”。
　　哥白尼挑战亚里士多德及托密勒思想，在以数学的原理，高于物理学上的观察，提出的太阳中心假设。因观察所见，明明是地球为中心，太阳是围地球而转，但从数学来设想，则太阳为中心是更合乎几何的模型，完满地解释所有天体的现象及行星的不规则运动。这是一更合理性的数学模型，但却不合观察所见。此时哥白尼的选择，是以理性高于经验，这亦是西方文化重理性的精神。
　　坚实的大地是运动的这一点在古代是令人非常难以接受的，而另一方面托勒密的地心说体系可以很好的和当时的观测数据相吻合，因此即使在《天球运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说仍然很少受到人们的关注，支持者更是非常稀少。
　　直到1609年伽利略发明了天文望远镜，并以此发现了一些可以支持日心说的新的天文现象后，日心说才开始引起人们的关注。这些天文现象主要是指：木卫体系的发现直接说明了地球不是唯一中心，金星满盈的发现也暴露了托勒密体系的错误。
　　然而，由于哥白尼的日心说所得的数据和托勒密体系的数据都不能与第谷的观测相吻合，因此日心说此时仍不具优势。直至开普勒以椭圆轨道取代圆形轨道修正了日心说之后，日心说在于地心说的竞争中才取得了真正的胜利。
　　后来的事实证明，日心说也是不正确的，整个宇宙的中心并不是太阳。 牛顿的机械宇宙论
　　一六四三年牛顿出生。他提出的引力论，解决了长久悬疑的科学问题：众星运转的力量根源。
　　牛顿把时间、空间看作是同运动着的物质相脱离的东西，提出了所谓绝对时间和绝对空间的概念。用牛顿的话讲:“绝对空间就其本质来说是与外在的任何事物无关, 总是保持原样和静止不动的。”物理世界中所有的变化都用独立的一维时间来描述, 而时间也是绝对的, 与外在物质无关。牛顿说: “绝对而真实的数学上的时间本身, 就其本质来说是平稳地流逝着的, 而与任何外界事物无关。”他在开普勒天体运动三大定律的基础上把天地统一起来，提出著名的经典力学三大定律和万有引力定律，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律，从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了科学革命。他认为万有引力维系着天地万物的机械运动存在，上帝给了宇宙“第一推动力”后，宇宙万物就在绝对不变的时空中按照普遍力学规律绝对必然地运动下去。牛顿的机械论宇宙观从根本上动摇了神学宇宙观，但又具有不彻底性。牛顿把宇宙的一切现象都归结为机械运动，影响极为深远。
　　根据牛顿万有引力为本的机械宇宙观，物质宇宙必须是无限的，因为若是有限，则万有将有一中心，若有一中心，则成一强力点，把万有吸向中间，而宇宙即应压缩成一点，而不像我们观察所见的是张开的森罗万象世界。天体没有缩成一点，那么众星应是均匀分布，引力互相抵消，如此下去真到无边无际。无限宇宙观在十七世纪取得当时以牛顿力学为本的科学支持，因而被认为是科学的真理。 大爆炸宇宙论
　　20世纪初爱因斯坦狭义相对论和广义相对论的提出撼动了牛顿经典力学不可动摇的地位。在狭义相对论中，时间和空间不再是相互分立, 互不关联的, 而是密切联系的。在这一时空观中, 舍弃了牛顿经典时空观中的时间绝对性观念, 即时间是相对的, 时间与空间也紧密联系,它们一起构成了一个四维的时空连续区, 这一时空连续区是平直均匀的。之后广义相对论提出物质的存在不仅产生引力场, 而且使时空特性发生了变化, 时间和空间构成的不再是平直均匀的连续时空区, 而是弯曲的, 时空弯曲的曲率取决于物质的质量和分布, 物质分布越密, 时空弯曲越厉害。引力不过是时空弯曲的“ 效应”。至此，引力理论得到了更好的完善。
　　在广义相对论的基础上，比利时牧师、物理学家乔治·勒梅特首先提出了
　　关于宇宙起源的大爆炸理论，但他本人将其称作“原生原子的假说”。这一模型在场方程的求解上进行了一定的简化（例如空间的均一和各向同性）。描述这一模型的场方程由苏联物理学家亚历山大·弗里德曼于1922年将广义相对论应用在流体上给出。1929年，美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移，即星系远离地球的速度同它们与地球之间的距离刚好成正比，这就是所谓哈勃定律。而勒梅特在理论推测，根据宇宙学原理当观测足够大的空间时，没有特殊方向和特殊点，因此哈勃定律说明宇宙在膨胀。1931年勒梅特进一步指出，宇宙正在进行的膨胀意味着它在时间反演上会发生坍缩，这种情形会一直发生下去直到它不能再坍缩为止，此时宇宙中的所有质量都会集中到一个几何尺寸很小的“原生原子”上，时间和空间的结构就是从这个“原生原子”产生的。
　　20世纪40年代，伽莫夫与他的两个学生——拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼一道，将相对论引入宇宙学，提出了热大爆炸宇宙学模型。他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。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。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，这是继哈勃发现星系谱线红移后的又一个重大的天文发现，是对宇宙大爆炸论非常有力的支持。
　　然而作为目前公认的宇宙观的大爆炸理论并非最终的完备理论，仍有许多问题有待解决，人类对宇宙的探索将继续不断向前推进。