宇宙是什么样子的?
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按照宇宙大爆炸理论,我们的宇宙应该是一个半径在140亿光年左右的球形。由于宇宙的膨胀红移、引力红移等效应,这个球形以地球(或太阳,或银河系)为球心。但这并不是说我们恰好在宇宙的中心,只是从我们地球看出去,各个方向上宇宙的结构和平均密度都差不多。这不是巧合。从宇宙中任何一个地方看出去,都是这个样子。换句话说,在宇宙中,任何一个地方都是宇宙的中心。
在宇宙中,各个星系及星系团、星系群基本上是平均分布的。但也存在小的相对高密度区(集中分布区)。星系以集群的方式在宇宙中构成一张大网,几乎所有的星系都分布在网上,“网格”的中间几乎是空的,形成大尺度上的“气泡”。这类结构差不多是以10亿光年为一个“结构单元”在重复。
以10亿光年为结构单元的宇宙就是下面这个样子。其中每一个小亮点都是一个与银河系类似的巨大星系。
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1917年,爱因斯坦发表了著名的“广义相对论”,为我们研究大尺度、大质量的宇宙提供了比牛顿“万有引力定律”更先进的武器。应用后,科学家解决了恒星一生的演化问题。而宇宙是否是静止的呢?对这一问题,连爱因斯坦也犯了一个大错误。他认为宇宙是静止的,然而1929年美国天文学家哈勃以不可辩驳的实验,证明了宇宙不是静止的,而是向外膨胀的。正像我们吹一只大气球一样,恒星都在离我们远去。离我们越远的恒星,远离我们的速度也就越快。可以推想:如果存在这样的恒星,它离我们足够远以至于它离开我们的速度达到光速的时候,它发出的光就永远也不可能到达我们的地球了。从这个意义上讲,我们可 以认为它是不存在的。因此,我们可以认为宇宙是有限的。
“宇宙到底是什么样子?”目前尚无定论。值得一提的是史蒂芬·霍金的观点比较让人容易接受:宇宙有限而无界,只不过比地球多了几维。比如,我们的地球就是有限而无界的。在地球上,无论从南极走到北极,还是从北极走到南极,你始终不可能找到地球的边界,但你不能由此认为地球是无限的。实际上,我们都知道地球是有限的。地球如此,宇宙亦是如此。
怎么理解宇宙比地球多了几维呢?举个例子:一个小球沿地面滚动并掉进了一个小洞中,在我们看来,小球是存在的,它还在洞里面,因为我们人类是“三维”的;而对于一个动物来说,它得出的结论就会是:小球已经不存在了!它消失了。为什么会得出这样的结论呢?因为它生活在“二维”世界里,对“三维”事件是无法清楚理解的。同样的道理,我们人类生活在“三维”世界里,对于比我们多几维的宇宙,也是很难理解清楚的。这也正是对于“宇宙是什么样子”这个问题无法解释清楚的原因。
1、均匀的宇宙
长期以来,人们相信地球是宇宙的中心。哥白尼把这个观点颠倒了过来,他认为太阳才是宇宙的中心。地球和其他行星都围绕着太阳转动,恒星则镶嵌在天球的最外层上。布鲁诺进一步认为,宇宙没有中心,恒星都是遥远的太阳。
无论是托勒密的地心说还是哥白尼的日心说,都认为宇宙是有限的。教会支持宇宙有限的论点。但是,布鲁诺居然敢说宇宙.是无限的,从而挑起了宇宙究竟有限还是无限的长期论战。这场论战并没有因为教会烧死布鲁诺而停止下来。主张宇宙有限的人说:“宇宙怎么可能是无限的呢?”这个问题确实不容易说清楚。主张宇宙无限的人则反问:“宇宙怎么可能是有限的呢?”这个问题同样也不好回答。
随着天文观测技术的发展,人们看到,确实像布鲁诺所说的那样,恒星是遥远的太阳。人们还进一步认识到,银河是由无数个太阳系组成的大星系,我们的太阳系处在银河系的边缘,围绕着银河系的中心旋转,转速大约每秒250千米,围绕银心转一圈约需2.5亿年。太阳系的直径充其量约1光年,而银河系的直径则高达10万光年。银河系由1000多亿颗恒星组成,太阳系在银河系中的地位,真像一粒砂子处在北京城中。后来又发现,我们的银河系还与其他银河系组成更大的星系团,星系团的直径约为107光年(1000万光年)。目前,望远镜观测距离已达100亿光年以上,在所见的范围内,有无数的星系团存在,这些星系团不再组成更大的团,而是均匀各向同性地分布着。这就是说,在10的7次方光年的尺度以下,物质是成团分布的。卫星绕着行星转动,行星、彗星则绕着恒星转动,形成一个个太阳系。这些太阳系分别由一个、两个、三个或更多个太阳以及它们的行星组成。有两个太阳的称为双星系,有三个以上太阳的称为聚星系。成千亿个太阳系聚集在一起,形成银河系,组成银河系的恒星(太阳系)都围绕着共同的重心——银心转动。无数的银河系组成星系团,团中的各银河系同样也围绕它们共同的重心转动。但是,星系团之间,不再有成团结构。各个星系团均匀地分布着,无规则地运动着。从我们地球上往四面八方看,情况都差不多。粗略地说,星系固有点像容器中的气体分子,均匀分布着,做着无规则运动。这就是说,在10的8次方光年(一亿光年)的尺度以上,宇宙中物质的分布不再是成团的,而是均匀分布的。由于光的传播需要时间,我们看到的距离我们一亿光年的星系,实际上是那个星系一亿年以前的样子。所以,我们用望远镜看到的,不仅是空间距离遥远的星系,而且是它们的过去。从望远镜看来,不管多远距离的星系团,都均匀各向同性地分布着。
因而我们可以认为,宇观尺度上(10的5次方光年以上)物质分布的均匀状态,不是现在才有的,而是早已如此。
于是,天体物理学家提出一条规律,即所谓宇宙学原理。这条原理说,在宇观尺度上,三维空间在任何时刻都是均匀各向同性的。现在看来,宇宙学原理是对的。所有的星系都差不多,都有相似的演化历程。因此我们用望远镜看到的遥远星系,既是它们过去的形象,也是我们星系过去的形象。望远镜不仅在看空间,而且在看时间,在看我们的历史。
2、有限而无边的宇宙
爱因斯坦发表广义相对论后,考虑到万有引力比电磁力弱得多,不可能在分子、原子、原子核等研究中产生重要的影响,因而他把注意力放在了天体物理上。他认为,宇宙才是广义相对论大有用武之地的领域。
爱因斯坦1915年发表广义相对论,1917年就提出一个建立在广义相对论基础上的宇宙模型。这是一个人们完全意想不到的模型。在这个模型中,宇宙的三维空间是有限无边的,而且不随时间变化。以往人们认为,有限就是有边,无限就是无边。爱因斯坦把有限和有边这两个概念区分开来。
一个长方形的桌面,有确定的长和宽,也有确定的面积,因而大小是有限的。同时它有明显的四条边,因此是有边的。如果有一个小甲虫在它上面爬,无论朝哪个方向爬,都会很快到达桌面的边缘。所以桌面是有限有边的二维空间。如果桌面向四面八方无限伸展,成为欧氏几何中的平面,那么,这个欧氏平面是无限无边的二维空间。
我们再看一个篮球的表面,如果篮球的半径为r,那么球面的面积是4πr的2次方,大小是有限的。但是,这个二维球面是无边的。假如有一个小甲虫在它上面爬,永远也不会走到尽头。所以,篮球面是一个有限无边的二维空间。
按照宇宙学原理,在宇观尺度上,三维空间是均匀各向同性的。爱因斯坦认为,这样的三维空间必定是常曲率空间,也就是说空间各点的弯曲程度应该相同,即应该有相同的曲率。由于有物质存在,四维时空应该是弯曲的。三维空间也应是弯的而不应是平的。爱因斯坦觉得,这样的宇宙很可能是三维超球面。三维超球面不是通常的球体,而是二维球面的推广。通常的球体是有限有边的,体积是4/3πr的3次方,它的边就是二维球面。三维超球面是有限无边的,生活在其中的三维生物(例如我们人类就是有长、宽、高的三维生物),无论朝哪个方向前进均碰不到边。假如它一直朝北走,最终会从南边走回来。
宇宙学原理还认为,三维空间的均匀各向同性是在任何时刻都保持的。爱因斯坦觉得其中最简单阶情况就是静态宇宙,也就是说,不随时间变化的宇宙。这样的宇宙只要在某一时刻均匀各向同性,就永远保持均匀各向同性。
爱因斯坦试图在三维空间均匀各向同性、且不随时间变化的假定下,救解广义相对论的场方程。场方程非常复杂,而且需要知道初始条件(宇宙最初的情况)和边界条件(宇宙边缘处的情况)才能求解。本来,解这样的方程是十分困难的事情,但是爱因斯坦非常聪明,他设想宇宙是有限无边的,没有边自然就不需要边界条件。他又设想宇宙是静态的,现在和过去都一样,初始条件也就不需要了。再加上对称性的限制(要求三维空间均匀各向同性),场方程就变得好解多了。但还是得不出结果。反复思考后,爱因斯坦终于明白了求不出解的原因:广义相对论可以看作万有引力定律的推广,只包含“吸引效应”不包含“排斥效应”。而维持一个不随时间变化的宇宙,必须有排斥效应与吸引效应相平衡才行。这就是说,从广义相对论场方程不可能得出“静态”宇宙。要想得出静态宇宙,必须修改场方程。于是他在方程中增加了一个“排斥项”,叫做宇宙项。这样,爱因斯坦终于计算出了一个静态的、均匀各向同性的、有限无边的宇宙模型。一时间大家非常兴奋,科学终于告诉我们,宇宙是不随时间变化的、是有限无边的。看来,关于宇宙有限还是无限的争论似乎可以画上一个句号了。
3、膨胀或脉动的宇宙
几年之后,一个名不见经传的前苏联数学家弗利德曼,应用不加宇宙项的场方程,得到一个膨胀的、或脉动的宇宙模型。弗利德曼宇宙在三维空间上也是均匀、各向同性的,但是,它不是静态的。这个宇宙模型随时间变化,分三种情况。第一种情况,三维空间的曲率是负的;第二种情况,三维空间的曲率为零,也就是说,三维空间是平直的;第三种情况,三维空间的曲率是正的。前两种情况,宇宙不停地膨胀;第三种情况,宇宙先膨胀,达到一个极大值后开始收缩,然后再膨胀,再收缩……因此第三种宇宙是脉动的。弗利德曼的宇宙最初发表在一个不太著名的杂志上。后来,西欧一些数学家物理学家得到类似的宇宙模型。爱因斯坦得知这类膨胀或脉动的宇宙模型后,十分兴奋。他认为自己的模型不好,应该放弃,弗利德曼模型才是正确的宇宙模型。
同时,爱因斯坦宣称,自己在广义相对论的场方程上加宇宙项是错误的,场方程不应该含有宇宙项,而应该是原来的老样子。但是,宇宙项就像“天方夜谭”中从瓶子里放出的魔鬼,再也收不回去了。后人没有理睬爱因斯坦的意见,继续讨论宇宙项的意义。今天,广义相对论的场方程有两种,一种不含宇宙项,另一种含宇宙项,都在专家们的应用和研究中。
早在1910年前后,天文学家就发现大多数星系的光谱有红移现象,个别星系的光谱还有紫移现象。这些现象可以用多谱勒效应来解释。远离我们而去的光源发出的光,我们收到时会感到其频率降低,波长变长,并出现光谱线红移的现象,即光谱线向长波方向移动的现象。反之,向着我们迎面而来的光源,光谱线会向短波方向移动,出现紫移现象。这种现象与声音的多普勒效应相似。许多人都有过这样的感受:迎面而来的火车其鸣叫声特别尖锐刺耳,远离我们而去的火车其鸣叫声则明显迟钝。这就是声波的多普勒效应,迎面而来的声源发出的声波,我们感到其频率升高,远离我们而去的声源发出的声波,我们则感到其频率降低。
如果认为星系的红移、紫移是多普勒效应,那么大多数星系都在远离我们,只有个别星系向我们靠近。随之进行的研究发现,那些个别向我们靠近的紫移星系,都在我们自己的本星系团中(我们银河系所在的星系团称本星系团)。本星系团中的星系,多数红移,少数紫移;而其他星系团中的星系就全是红移了。
1929年,美国天文学家哈勃总结了当时的一些观测数据,提出一条经验规律,河外星系(即我们银河系之外的其他银河系)的红移大小正比于它们离开我们银河系中心的距离。由于多普勒效应的红移量与光源的速度成正比,所以,上述定律又表述为:河外星系的退行速度与它们离我们的距离成正比:
V=HD
式中V是河外星系的退行速度,D是它们到我们银河系中心的距离。这个定律称为哈勃定律,比例常数H称为哈勃常数。按照哈勃定律,所有的河外星系都在远离我们,而且,离我们越远的河外星系,逃离得越快。
哈勃定律反映的规律与宇宙膨胀理论正好相符。个别星系的紫移可以这样解释,本星系团内部各星系要围绕它们的共同重心转动,因此总会有少数星系在一定时间内向我们的银河系靠近。这种紫移现象与整体的宇宙膨胀无关。
哈勃定律大大支持了弗利德曼的宇宙模型。不过,如果查看一下当年哈勃得出定律时所用的数据图,人们会感到惊讶。在距离与红移量的关系图中,哈勃标出的点并不集中在一条直线附近,而是比较分散的。哈勃怎么敢于断定这些点应该描绘成一条直线呢?一个可能的答案是,哈勃抓住了规律的本质,抛开了细节。另一个可能是,哈勃已经知道当时的宇宙膨胀理论,所以大胆认为自己的观测与该理论一致。以后的观测数据越来越精,数据图中的点也越来越集中在直线附近,哈勃定律终于被大量实验观测所确认。
4、宇宙有限还是无限
现在,我们又回到前面的话题,宇宙到底有限还是无限?有边还是无边?对此,我们从广义相对论、大爆炸宇宙模型和天文观测的角度来探讨这一问题。
满足宇宙学原理(三维空间均匀各向同性)的宇宙,肯定是无边的。但是否有限,却要分三种情况来讨论。
如果三维空间的曲率是正的,那么宇宙将是有限无边的。不过,它不同于爱因斯坦的有限无边的静态宇宙,这个宇宙是动态的,将随时间变化,不断地脉动,不可能静止。这个宇宙从空间体积无限小的奇点开始爆炸、膨胀。此奇点的物质密度无限大、温度无限高、空间曲率无限大、四维时空曲率也无限大。在膨胀过程中宇宙的温度逐渐降低,物质密度、空间曲率和时空曲率都逐渐减小。体积膨胀到一个最大值后,将转为收缩。在收缩过程中,温度重新升高、物质密度、空间曲率和时空曲率逐渐增大,最后到达一个新奇点。许多人认为,这个宇宙在到达新奇点之后将重新开始膨胀。显然,这个宇宙的体积是有限的,这是一个脉动的、有限无边的宇宙。
如果三维空间的曲率为零,也就是说,三维空间是平直的(宇宙中有物质存在,四维时空是弯曲的),那么这个宇宙一开始就具有无限大的三维体积,这个初始的无限大三维体积是奇异的(即“无穷大”的奇点)。大爆炸就从这个“无穷大”奇点开始,爆炸不是发生在初始三维空间中的某一点,而是发生在初始三维空间的每一点。即大爆炸发生在整个“无穷大”奇点上。这个“无穷大”奇点。温度无限高、密度无限大、时空曲率也无限大(三维空间曲率为零)。爆炸发生后,整个“奇点”开始膨胀,成为正常的非奇异时空,温度、密度和时空曲率都逐渐降低。这个过程将永远地进行下去。这是一种不大容易理解的图像:一个无穷大的体积在不断地膨胀。显然,这种宇宙是无限的,它是一个无限无边的宇宙。
三维空间曲率为负的情况与三维空间曲率为零的情况比较相似。宇宙一开始就有无穷大的三维体积,这个初始体积也是奇异的,即三维“无穷大”奇点。它的温度、密度无限高,三维、四维曲率都无限大。大爆炸发生在整个“奇点”上,爆炸后,无限大的三维体积将永远膨胀下去,温度、密度和曲率都将逐渐降下来。这也是一个无限的宇宙,确切地说是无限无边的宇宙。
那么,我们的宇宙到底属于上述三种情况的哪一种呢?我们宇宙的空间曲率到底为正,为负,还是为零呢?这个问题要由观测来决定。
广义相对论的研究表明,宇宙中的物质存在一个临界密度ρc,大约是每立方米三个核子(质子或中子)。如果我们宇宙中物质的密度ρ大于ρc,则三维空间曲率为正,宇宙是有限无边的;如果ρ小于ρc,则三维空间曲率为负,宇宙也是无限无边的。因此,观测宇宙中物质的平均密度,可以判定我们的宇宙究竟属于哪一种,究竞有限还是无限。
此外,还有另一个判据,那就是减速因子。河外星系的红移,反映的膨胀是减速膨胀,也就是说,河外星系远离我们的速度在不断减小。从减速的快慢,也可以判定宇宙的类型。如果减速因子q大于1/2,三维空间曲率将是正的,宇宙膨胀到一定程度将收缩;如果q等于1/2,三维空间曲率为零,宇宙将永远膨胀下去;如果q小于1/2,三维空间曲率将是负的,宇宙也将永远膨胀下去。
表3列出了有关的情况:
表3
宇宙中物质密度 红移的减速因子 三维空间曲率 宇宙类型 膨胀特点
ρ>ρc q>1/2 正 有限无边 脉动
ρ=ρc q=1/2 零 无限无边 永远膨胀
ρ<ρc q<1/2 负 无限无边 永远膨胀
我们有了两个判据,可以决定我们的宇宙究竟属于哪一种了。观测结果表明,ρ<ρc,我们宇宙的空间曲率为负,是无限无边的宇宙,将永远膨胀下去!不幸的是,减速因子观测给出了相反的结果,q>1/2,这表明我们宇宙的空间曲率为正,宇宙是有限无边的,脉动的,膨胀到一定程度会收缩回来。哪一种结论正确呢?有些人倾向于认为减速因子的观测更可靠,推测宇宙中可能有某些暗物质被忽略了,如果找到这些暗物质,就会发现ρ实际上是大于ρc的。另一些人则持相反的看法。还有一些人认为,两种观测方式虽然结论相反,但得到的空间曲率都与零相差不大,可能宇宙的空间曲率就是零。然而,要统一大家的认识,还需要进一步的实验观测和理论推敲。今天,我们仍然肯定不了宇宙究竟有限还是无限,只能肯定宇宙无边,而且现在正在膨胀!此外,还知道膨胀大约开始于100亿-200亿年以前,这就是说,我们的宇宙大约起源于100亿-200亿年之前。
5、爱因斯坦宇宙模型
根据物理理论,在一定的假设前提下提出的关于宇宙的设想与推测,称为宇宙模型。
著名科学家爱因斯坦于1915年建立了广义相对论的物理理论。这一理论认为,宇宙中没有绝对空间和绝对时间,无论是空间和时间都不能与物质隔开来,空间和时间均受物质影响;引力是空间弯曲的效应,而空间弯曲是由物质存在决定的。爱因斯坦将他的理论应用于宇宙研究,1917年发表了《根据广义相对论的宇宙学考察》的论文,他将广义相对论的引力场方程用于整个宇宙,建立起一种宇宙模型。
当时科学家普遍认为宇宙是静止的,不随时间变化的。虽然在几年前,美国天文学家斯里弗已发现了河外星系的谱线红移(显然这是对静止宇宙的挑战),但由于当时正值第一次世界大战,这一消息并没有传到欧洲。因此,爱因斯坦也和大多数科学家一样,认为宇宙是静态的。爱因斯坦想从引力场方程着手,得出一个宇宙是静态的、均匀的、各向同性的答案。但他得到的解是不稳定的,表明全间和距离不是恒定不变的,而是随时变化的。为了得到一个空间是稳定的解,爱因斯坦人为地在引力场方程中引入一个叫做“宇宙常数”的项,让它起斥力的作用。爱因斯坦得出一个有限无边的静态宇宙模型,称为爱因斯坦宇宙模型。为了便于理解,可把它比喻为三维空间中的一个二维球面:球面的面积是有限的、但沿着球面没有边界,也无中心,球面保持静态状态。几年以后,爱因斯坦得知河外星系退行,宇宙是膨胀的消息后,非常后悔在自己的模型中加了一个宇宙常数项,称这是他一生中犯的最大错误。
“宇宙到底是什么样子?”目前尚无定论。值得一提的是史蒂芬·霍金的观点比较让人容易接受:宇宙有限而无界,只不过比地球多了几维。比如,我们的地球就是有限而无界的。在地球上,无论从南极走到北极,还是从北极走到南极,你始终不可能找到地球的边界,但你不能由此认为地球是无限的。实际上,我们都知道地球是有限的。地球如此,宇宙亦是如此。
怎么理解宇宙比地球多了几维呢?举个例子:一个小球沿地面滚动并掉进了一个小洞中,在我们看来,小球是存在的,它还在洞里面,因为我们人类是“三维”的;而对于一个动物来说,它得出的结论就会是:小球已经不存在了!它消失了。为什么会得出这样的结论呢?因为它生活在“二维”世界里,对“三维”事件是无法清楚理解的。同样的道理,我们人类生活在“三维”世界里,对于比我们多几维的宇宙,也是很难理解清楚的。这也正是对于“宇宙是什么样子”这个问题无法解释清楚的原因。
1、均匀的宇宙
长期以来,人们相信地球是宇宙的中心。哥白尼把这个观点颠倒了过来,他认为太阳才是宇宙的中心。地球和其他行星都围绕着太阳转动,恒星则镶嵌在天球的最外层上。布鲁诺进一步认为,宇宙没有中心,恒星都是遥远的太阳。
无论是托勒密的地心说还是哥白尼的日心说,都认为宇宙是有限的。教会支持宇宙有限的论点。但是,布鲁诺居然敢说宇宙.是无限的,从而挑起了宇宙究竟有限还是无限的长期论战。这场论战并没有因为教会烧死布鲁诺而停止下来。主张宇宙有限的人说:“宇宙怎么可能是无限的呢?”这个问题确实不容易说清楚。主张宇宙无限的人则反问:“宇宙怎么可能是有限的呢?”这个问题同样也不好回答。
随着天文观测技术的发展,人们看到,确实像布鲁诺所说的那样,恒星是遥远的太阳。人们还进一步认识到,银河是由无数个太阳系组成的大星系,我们的太阳系处在银河系的边缘,围绕着银河系的中心旋转,转速大约每秒250千米,围绕银心转一圈约需2.5亿年。太阳系的直径充其量约1光年,而银河系的直径则高达10万光年。银河系由1000多亿颗恒星组成,太阳系在银河系中的地位,真像一粒砂子处在北京城中。后来又发现,我们的银河系还与其他银河系组成更大的星系团,星系团的直径约为107光年(1000万光年)。目前,望远镜观测距离已达100亿光年以上,在所见的范围内,有无数的星系团存在,这些星系团不再组成更大的团,而是均匀各向同性地分布着。这就是说,在10的7次方光年的尺度以下,物质是成团分布的。卫星绕着行星转动,行星、彗星则绕着恒星转动,形成一个个太阳系。这些太阳系分别由一个、两个、三个或更多个太阳以及它们的行星组成。有两个太阳的称为双星系,有三个以上太阳的称为聚星系。成千亿个太阳系聚集在一起,形成银河系,组成银河系的恒星(太阳系)都围绕着共同的重心——银心转动。无数的银河系组成星系团,团中的各银河系同样也围绕它们共同的重心转动。但是,星系团之间,不再有成团结构。各个星系团均匀地分布着,无规则地运动着。从我们地球上往四面八方看,情况都差不多。粗略地说,星系固有点像容器中的气体分子,均匀分布着,做着无规则运动。这就是说,在10的8次方光年(一亿光年)的尺度以上,宇宙中物质的分布不再是成团的,而是均匀分布的。由于光的传播需要时间,我们看到的距离我们一亿光年的星系,实际上是那个星系一亿年以前的样子。所以,我们用望远镜看到的,不仅是空间距离遥远的星系,而且是它们的过去。从望远镜看来,不管多远距离的星系团,都均匀各向同性地分布着。
因而我们可以认为,宇观尺度上(10的5次方光年以上)物质分布的均匀状态,不是现在才有的,而是早已如此。
于是,天体物理学家提出一条规律,即所谓宇宙学原理。这条原理说,在宇观尺度上,三维空间在任何时刻都是均匀各向同性的。现在看来,宇宙学原理是对的。所有的星系都差不多,都有相似的演化历程。因此我们用望远镜看到的遥远星系,既是它们过去的形象,也是我们星系过去的形象。望远镜不仅在看空间,而且在看时间,在看我们的历史。
2、有限而无边的宇宙
爱因斯坦发表广义相对论后,考虑到万有引力比电磁力弱得多,不可能在分子、原子、原子核等研究中产生重要的影响,因而他把注意力放在了天体物理上。他认为,宇宙才是广义相对论大有用武之地的领域。
爱因斯坦1915年发表广义相对论,1917年就提出一个建立在广义相对论基础上的宇宙模型。这是一个人们完全意想不到的模型。在这个模型中,宇宙的三维空间是有限无边的,而且不随时间变化。以往人们认为,有限就是有边,无限就是无边。爱因斯坦把有限和有边这两个概念区分开来。
一个长方形的桌面,有确定的长和宽,也有确定的面积,因而大小是有限的。同时它有明显的四条边,因此是有边的。如果有一个小甲虫在它上面爬,无论朝哪个方向爬,都会很快到达桌面的边缘。所以桌面是有限有边的二维空间。如果桌面向四面八方无限伸展,成为欧氏几何中的平面,那么,这个欧氏平面是无限无边的二维空间。
我们再看一个篮球的表面,如果篮球的半径为r,那么球面的面积是4πr的2次方,大小是有限的。但是,这个二维球面是无边的。假如有一个小甲虫在它上面爬,永远也不会走到尽头。所以,篮球面是一个有限无边的二维空间。
按照宇宙学原理,在宇观尺度上,三维空间是均匀各向同性的。爱因斯坦认为,这样的三维空间必定是常曲率空间,也就是说空间各点的弯曲程度应该相同,即应该有相同的曲率。由于有物质存在,四维时空应该是弯曲的。三维空间也应是弯的而不应是平的。爱因斯坦觉得,这样的宇宙很可能是三维超球面。三维超球面不是通常的球体,而是二维球面的推广。通常的球体是有限有边的,体积是4/3πr的3次方,它的边就是二维球面。三维超球面是有限无边的,生活在其中的三维生物(例如我们人类就是有长、宽、高的三维生物),无论朝哪个方向前进均碰不到边。假如它一直朝北走,最终会从南边走回来。
宇宙学原理还认为,三维空间的均匀各向同性是在任何时刻都保持的。爱因斯坦觉得其中最简单阶情况就是静态宇宙,也就是说,不随时间变化的宇宙。这样的宇宙只要在某一时刻均匀各向同性,就永远保持均匀各向同性。
爱因斯坦试图在三维空间均匀各向同性、且不随时间变化的假定下,救解广义相对论的场方程。场方程非常复杂,而且需要知道初始条件(宇宙最初的情况)和边界条件(宇宙边缘处的情况)才能求解。本来,解这样的方程是十分困难的事情,但是爱因斯坦非常聪明,他设想宇宙是有限无边的,没有边自然就不需要边界条件。他又设想宇宙是静态的,现在和过去都一样,初始条件也就不需要了。再加上对称性的限制(要求三维空间均匀各向同性),场方程就变得好解多了。但还是得不出结果。反复思考后,爱因斯坦终于明白了求不出解的原因:广义相对论可以看作万有引力定律的推广,只包含“吸引效应”不包含“排斥效应”。而维持一个不随时间变化的宇宙,必须有排斥效应与吸引效应相平衡才行。这就是说,从广义相对论场方程不可能得出“静态”宇宙。要想得出静态宇宙,必须修改场方程。于是他在方程中增加了一个“排斥项”,叫做宇宙项。这样,爱因斯坦终于计算出了一个静态的、均匀各向同性的、有限无边的宇宙模型。一时间大家非常兴奋,科学终于告诉我们,宇宙是不随时间变化的、是有限无边的。看来,关于宇宙有限还是无限的争论似乎可以画上一个句号了。
3、膨胀或脉动的宇宙
几年之后,一个名不见经传的前苏联数学家弗利德曼,应用不加宇宙项的场方程,得到一个膨胀的、或脉动的宇宙模型。弗利德曼宇宙在三维空间上也是均匀、各向同性的,但是,它不是静态的。这个宇宙模型随时间变化,分三种情况。第一种情况,三维空间的曲率是负的;第二种情况,三维空间的曲率为零,也就是说,三维空间是平直的;第三种情况,三维空间的曲率是正的。前两种情况,宇宙不停地膨胀;第三种情况,宇宙先膨胀,达到一个极大值后开始收缩,然后再膨胀,再收缩……因此第三种宇宙是脉动的。弗利德曼的宇宙最初发表在一个不太著名的杂志上。后来,西欧一些数学家物理学家得到类似的宇宙模型。爱因斯坦得知这类膨胀或脉动的宇宙模型后,十分兴奋。他认为自己的模型不好,应该放弃,弗利德曼模型才是正确的宇宙模型。
同时,爱因斯坦宣称,自己在广义相对论的场方程上加宇宙项是错误的,场方程不应该含有宇宙项,而应该是原来的老样子。但是,宇宙项就像“天方夜谭”中从瓶子里放出的魔鬼,再也收不回去了。后人没有理睬爱因斯坦的意见,继续讨论宇宙项的意义。今天,广义相对论的场方程有两种,一种不含宇宙项,另一种含宇宙项,都在专家们的应用和研究中。
早在1910年前后,天文学家就发现大多数星系的光谱有红移现象,个别星系的光谱还有紫移现象。这些现象可以用多谱勒效应来解释。远离我们而去的光源发出的光,我们收到时会感到其频率降低,波长变长,并出现光谱线红移的现象,即光谱线向长波方向移动的现象。反之,向着我们迎面而来的光源,光谱线会向短波方向移动,出现紫移现象。这种现象与声音的多普勒效应相似。许多人都有过这样的感受:迎面而来的火车其鸣叫声特别尖锐刺耳,远离我们而去的火车其鸣叫声则明显迟钝。这就是声波的多普勒效应,迎面而来的声源发出的声波,我们感到其频率升高,远离我们而去的声源发出的声波,我们则感到其频率降低。
如果认为星系的红移、紫移是多普勒效应,那么大多数星系都在远离我们,只有个别星系向我们靠近。随之进行的研究发现,那些个别向我们靠近的紫移星系,都在我们自己的本星系团中(我们银河系所在的星系团称本星系团)。本星系团中的星系,多数红移,少数紫移;而其他星系团中的星系就全是红移了。
1929年,美国天文学家哈勃总结了当时的一些观测数据,提出一条经验规律,河外星系(即我们银河系之外的其他银河系)的红移大小正比于它们离开我们银河系中心的距离。由于多普勒效应的红移量与光源的速度成正比,所以,上述定律又表述为:河外星系的退行速度与它们离我们的距离成正比:
V=HD
式中V是河外星系的退行速度,D是它们到我们银河系中心的距离。这个定律称为哈勃定律,比例常数H称为哈勃常数。按照哈勃定律,所有的河外星系都在远离我们,而且,离我们越远的河外星系,逃离得越快。
哈勃定律反映的规律与宇宙膨胀理论正好相符。个别星系的紫移可以这样解释,本星系团内部各星系要围绕它们的共同重心转动,因此总会有少数星系在一定时间内向我们的银河系靠近。这种紫移现象与整体的宇宙膨胀无关。
哈勃定律大大支持了弗利德曼的宇宙模型。不过,如果查看一下当年哈勃得出定律时所用的数据图,人们会感到惊讶。在距离与红移量的关系图中,哈勃标出的点并不集中在一条直线附近,而是比较分散的。哈勃怎么敢于断定这些点应该描绘成一条直线呢?一个可能的答案是,哈勃抓住了规律的本质,抛开了细节。另一个可能是,哈勃已经知道当时的宇宙膨胀理论,所以大胆认为自己的观测与该理论一致。以后的观测数据越来越精,数据图中的点也越来越集中在直线附近,哈勃定律终于被大量实验观测所确认。
4、宇宙有限还是无限
现在,我们又回到前面的话题,宇宙到底有限还是无限?有边还是无边?对此,我们从广义相对论、大爆炸宇宙模型和天文观测的角度来探讨这一问题。
满足宇宙学原理(三维空间均匀各向同性)的宇宙,肯定是无边的。但是否有限,却要分三种情况来讨论。
如果三维空间的曲率是正的,那么宇宙将是有限无边的。不过,它不同于爱因斯坦的有限无边的静态宇宙,这个宇宙是动态的,将随时间变化,不断地脉动,不可能静止。这个宇宙从空间体积无限小的奇点开始爆炸、膨胀。此奇点的物质密度无限大、温度无限高、空间曲率无限大、四维时空曲率也无限大。在膨胀过程中宇宙的温度逐渐降低,物质密度、空间曲率和时空曲率都逐渐减小。体积膨胀到一个最大值后,将转为收缩。在收缩过程中,温度重新升高、物质密度、空间曲率和时空曲率逐渐增大,最后到达一个新奇点。许多人认为,这个宇宙在到达新奇点之后将重新开始膨胀。显然,这个宇宙的体积是有限的,这是一个脉动的、有限无边的宇宙。
如果三维空间的曲率为零,也就是说,三维空间是平直的(宇宙中有物质存在,四维时空是弯曲的),那么这个宇宙一开始就具有无限大的三维体积,这个初始的无限大三维体积是奇异的(即“无穷大”的奇点)。大爆炸就从这个“无穷大”奇点开始,爆炸不是发生在初始三维空间中的某一点,而是发生在初始三维空间的每一点。即大爆炸发生在整个“无穷大”奇点上。这个“无穷大”奇点。温度无限高、密度无限大、时空曲率也无限大(三维空间曲率为零)。爆炸发生后,整个“奇点”开始膨胀,成为正常的非奇异时空,温度、密度和时空曲率都逐渐降低。这个过程将永远地进行下去。这是一种不大容易理解的图像:一个无穷大的体积在不断地膨胀。显然,这种宇宙是无限的,它是一个无限无边的宇宙。
三维空间曲率为负的情况与三维空间曲率为零的情况比较相似。宇宙一开始就有无穷大的三维体积,这个初始体积也是奇异的,即三维“无穷大”奇点。它的温度、密度无限高,三维、四维曲率都无限大。大爆炸发生在整个“奇点”上,爆炸后,无限大的三维体积将永远膨胀下去,温度、密度和曲率都将逐渐降下来。这也是一个无限的宇宙,确切地说是无限无边的宇宙。
那么,我们的宇宙到底属于上述三种情况的哪一种呢?我们宇宙的空间曲率到底为正,为负,还是为零呢?这个问题要由观测来决定。
广义相对论的研究表明,宇宙中的物质存在一个临界密度ρc,大约是每立方米三个核子(质子或中子)。如果我们宇宙中物质的密度ρ大于ρc,则三维空间曲率为正,宇宙是有限无边的;如果ρ小于ρc,则三维空间曲率为负,宇宙也是无限无边的。因此,观测宇宙中物质的平均密度,可以判定我们的宇宙究竟属于哪一种,究竞有限还是无限。
此外,还有另一个判据,那就是减速因子。河外星系的红移,反映的膨胀是减速膨胀,也就是说,河外星系远离我们的速度在不断减小。从减速的快慢,也可以判定宇宙的类型。如果减速因子q大于1/2,三维空间曲率将是正的,宇宙膨胀到一定程度将收缩;如果q等于1/2,三维空间曲率为零,宇宙将永远膨胀下去;如果q小于1/2,三维空间曲率将是负的,宇宙也将永远膨胀下去。
表3列出了有关的情况:
表3
宇宙中物质密度 红移的减速因子 三维空间曲率 宇宙类型 膨胀特点
ρ>ρc q>1/2 正 有限无边 脉动
ρ=ρc q=1/2 零 无限无边 永远膨胀
ρ<ρc q<1/2 负 无限无边 永远膨胀
我们有了两个判据,可以决定我们的宇宙究竟属于哪一种了。观测结果表明,ρ<ρc,我们宇宙的空间曲率为负,是无限无边的宇宙,将永远膨胀下去!不幸的是,减速因子观测给出了相反的结果,q>1/2,这表明我们宇宙的空间曲率为正,宇宙是有限无边的,脉动的,膨胀到一定程度会收缩回来。哪一种结论正确呢?有些人倾向于认为减速因子的观测更可靠,推测宇宙中可能有某些暗物质被忽略了,如果找到这些暗物质,就会发现ρ实际上是大于ρc的。另一些人则持相反的看法。还有一些人认为,两种观测方式虽然结论相反,但得到的空间曲率都与零相差不大,可能宇宙的空间曲率就是零。然而,要统一大家的认识,还需要进一步的实验观测和理论推敲。今天,我们仍然肯定不了宇宙究竟有限还是无限,只能肯定宇宙无边,而且现在正在膨胀!此外,还知道膨胀大约开始于100亿-200亿年以前,这就是说,我们的宇宙大约起源于100亿-200亿年之前。
5、爱因斯坦宇宙模型
根据物理理论,在一定的假设前提下提出的关于宇宙的设想与推测,称为宇宙模型。
著名科学家爱因斯坦于1915年建立了广义相对论的物理理论。这一理论认为,宇宙中没有绝对空间和绝对时间,无论是空间和时间都不能与物质隔开来,空间和时间均受物质影响;引力是空间弯曲的效应,而空间弯曲是由物质存在决定的。爱因斯坦将他的理论应用于宇宙研究,1917年发表了《根据广义相对论的宇宙学考察》的论文,他将广义相对论的引力场方程用于整个宇宙,建立起一种宇宙模型。
当时科学家普遍认为宇宙是静止的,不随时间变化的。虽然在几年前,美国天文学家斯里弗已发现了河外星系的谱线红移(显然这是对静止宇宙的挑战),但由于当时正值第一次世界大战,这一消息并没有传到欧洲。因此,爱因斯坦也和大多数科学家一样,认为宇宙是静态的。爱因斯坦想从引力场方程着手,得出一个宇宙是静态的、均匀的、各向同性的答案。但他得到的解是不稳定的,表明全间和距离不是恒定不变的,而是随时变化的。为了得到一个空间是稳定的解,爱因斯坦人为地在引力场方程中引入一个叫做“宇宙常数”的项,让它起斥力的作用。爱因斯坦得出一个有限无边的静态宇宙模型,称为爱因斯坦宇宙模型。为了便于理解,可把它比喻为三维空间中的一个二维球面:球面的面积是有限的、但沿着球面没有边界,也无中心,球面保持静态状态。几年以后,爱因斯坦得知河外星系退行,宇宙是膨胀的消息后,非常后悔在自己的模型中加了一个宇宙常数项,称这是他一生中犯的最大错误。
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哲学鼎端
LV.3 1 分钟前
宇宙到底是什么?
耿阁(鸣天士君)著
哲学鼎端:LV.3 23 分钟前
宇宙到底是什么?宇宙的定义是什么?
耿阁(鸣天士君)著
哲学鼎端:LV.3 2018-11-26
宇宙的定义是什么?
耿阁(鸣天士君)著
宇宙的定义是什么?
答案:“——就其聚集人类极限智慧的最高层级最高境界最高理性的认识认知的思想理论水平所尽可能达到的结论之结果而言之:既宇宙是无极时间无极空间无极数间的无极整体物质所组构所成的无限极无极限状态的不存在起源不起源问题的无极限状态的本固然状态的具有无极态物质状态的其大无外其小无内的客观存在”。简言之:“就是无极物质客观存在”或之“就是物质无极客观存在”。
附文:
摘录我耿阁自己著写的数万字的:《霍金先生在自然科学与社会科学及哲学领域中所扮演的是何等的角色》这篇文章的两小段话来作为对其“宇宙的定义”是什么的问题之答案的之其注脚佐证和诠释”。
复杂的问题搞简单了,那将是人类的一种幸运和享受。简单的问题搞复杂了,那将是人类的一种悲哀和沮丧。世界上最悲哀的事情莫过于:已经被人愚弄了还误认为是得到了天堂般地享受和满足。.噫吁混哉!
哲学的基本问题是:“意识与存在”的问题”。两大派别是:“唯物主义和唯心主义”。随着人类文明的进步,唯物主义的原有的一些思想观点现已不能更全面的解释和解决世界问题而发展成为了“唯物唯貭主义的世界观和唯质论之唯质法”。而唯心主义也由唯心的主观愿望伸延至唯臆唯念的更高层次的理寓级第之程度,并总想以臆念的逻辑思维方式去推论组构营建成“意识决定存在”的唯心唯臆主义的世界观和唯臆法”。我早20年前所著的学术性哲学专著一书中就提出了一种崭新的新观点:即“彻底的唯物唯貭主义的世界观和唯质法”。这将在下文中进行论述。
关于哲学的定义问题:诸如“哲学是自然知识、社会知识和思维知识的概括和总结”;“哲学是理论化、系统化的世界观”;“哲学是社会意识与时代精神的具体存在和表现形式”;“哲学是万学之学”;《博弈圣经》说:“我们把文化中借助国正论的语文反映定义为哲学”;“哲学是人类对世界终极意义的认识和界定”;“哲学是人的意识经过客观的逻辑思维后规划出的多种意识形态”;短命天才诺瓦利斯(1772—1801)哲学的定义:“哲学是全部科学之母,哲学活动的本质原就是精神还乡,凡是怀着乡愁的冲动到处寻找精神家园的活动,皆可称之为哲学”。爱恩斯坦论哲学说:“如果把哲学理视为在最普遍和最广泛的形式中对知识的追求,那么,哲学显然就可以被认为是全部科学之母”。黑格尔说:“哲学是一种特殊的思维活动,哲学是对绝对的追求,哲学以绝对为对象,是一种特殊的思维方式”。《小逻辑》上列所述,凡此种种,不一而足。
我认为:“哲学应定论为:“有关世界观的学问”。或者干脆就叫做:“哲学就是世界观的学问”。她应该是能统领并凌驾於自然科学和社会科学之上的学问之系统理论。
社会科学是以社会现象为研究对象的科学。它的任务是研究与阐述各种社会现象及其发展规律。大体上包括:经济学、政治学、社会学和社会心里学。它与自然科学既相互渗透而又相互联系。
自然科学是指研究自然界的物质结构形态和运动规律的科学。确切的说:“自然科学是研究无机自然界和包括人的属性在内的有机自然界的各门学科的总称。其认识的对象是整个自然界物质的各种类型状态属性及运动形式,其认识的任务是在于揭示自然界所发生的现象以及现象发生的过程实质之规律性”。作为自然科学界的骄子,霍金先生理应老老实实的在自然科学领域中研究自然界的物质运动的发展过程及其相关的内在始终蕴含的规律性,不应无谓地去硬性涉猎社会科学和哲学领域中的有关敏感而又不伦不类的问题。一个凭臆想欲念所构筑组建的“黑洞理论”就足以使人类的思维级次程序混沌不堪了,再把哲学的一些清白的理论搞得颠三倒四不伦不类似是而非那就没有那么多的必要了。噫吁幸哉!什么“宇宙大爆炸产生于宇宙的某个奇点上”,这本身就是一种让人匪夷所思的怪诞荒谬之论。其实,宇宙的实质状况,可以这样轻松而明白的说:整个宇宙及其无数星辰星系的变化和形成,它们每时每刻每分每妙都处在酝酿大爆炸或分化重组的过程之中,或许它们是在银河系以外的星系中已经或正在进行着。然作为人类都将永远彻底的不愿意遭受到这种灭顶之灾的经历,依据目前近距宇宙运动系数规律的测评判定,既便再过上其千万年之宙,美丽的地球都不会经历所谓的什么大爆炸之类的灾难或灭顶之灾,在这一点上,人类大可不必有丝毫的忧虑和担心。固辞:就其整个宇宙而言,根本就不存在什么奇点不奇点的问题”。只是有大范围中的星外系的天翻地覆和小范围中的风平浪静而已”。
(特注:“易理中之哲理告诉我们,所有的问题都可以作为命题被提出,然唯独宇宙的起源的问题作为问题提出则没有任何丝毫的意义。因为这是一个不存在问题的问题,整个宇宙它无始无终无生无灭无大无小无长无短”,只是人类为了某种平衡的需要欲使利用它可大可小可长可短而已。)所谓的什么:“宇宙起始于大爆炸”的理论,这完全是一种无乃造次透顶的谬论歪理之说教。难道大爆炸以前就不是宇宙了吗?这分明是标准的唯心唯臆主义的唯心唯臆论在作怪。日心说是十六世纪创立的,在其以前的一千多年中,地心说一直占据着统治地位。也就是说“地心说大约是在5世纪古希腊的学者欧多克首先提出来的,随后是由古希腊的哲学家亚里士多德整理完善的,后又经过天文学家托勒密进一步发展成为宇宙地心说的。”就是这个地心说错误地统治和影响了人类的思想竟数达一千多年之久。看来“宇宙产生于大爆炸”的错误理论,又不知要错误地统治人类的思想多少年了。故辞:“对于其错误的理论,理应非常有必要给予及时的纠正”不能让其错误地理论滋生蔓延,玩虐民意混淆视听。以还世界本来面目之真之善之美的真谛。
中国的易理易道之大哲学理论还为人类提供并揭示了一种旷世无比的“人类思维的总定律”即:‘整个宇宙是其大无外· 其小无内的’这一最高层级的认识事物的唯质论的科学的唯质法之理论”。整个自然科学及物理学都逃不脱并必定是在其理论的统领和指导下而从事研究和实验的,所有的研究成果都应归功于这一人类思维总定律之启蒙。她应该成为各种学科理论成功失败与否的试金石和分水岭。耿阁:於2018年11月23日
LV.3 1 分钟前
宇宙到底是什么?
耿阁(鸣天士君)著
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宇宙到底是什么?宇宙的定义是什么?
耿阁(鸣天士君)著
哲学鼎端:LV.3 2018-11-26
宇宙的定义是什么?
耿阁(鸣天士君)著
宇宙的定义是什么?
答案:“——就其聚集人类极限智慧的最高层级最高境界最高理性的认识认知的思想理论水平所尽可能达到的结论之结果而言之:既宇宙是无极时间无极空间无极数间的无极整体物质所组构所成的无限极无极限状态的不存在起源不起源问题的无极限状态的本固然状态的具有无极态物质状态的其大无外其小无内的客观存在”。简言之:“就是无极物质客观存在”或之“就是物质无极客观存在”。
附文:
摘录我耿阁自己著写的数万字的:《霍金先生在自然科学与社会科学及哲学领域中所扮演的是何等的角色》这篇文章的两小段话来作为对其“宇宙的定义”是什么的问题之答案的之其注脚佐证和诠释”。
复杂的问题搞简单了,那将是人类的一种幸运和享受。简单的问题搞复杂了,那将是人类的一种悲哀和沮丧。世界上最悲哀的事情莫过于:已经被人愚弄了还误认为是得到了天堂般地享受和满足。.噫吁混哉!
哲学的基本问题是:“意识与存在”的问题”。两大派别是:“唯物主义和唯心主义”。随着人类文明的进步,唯物主义的原有的一些思想观点现已不能更全面的解释和解决世界问题而发展成为了“唯物唯貭主义的世界观和唯质论之唯质法”。而唯心主义也由唯心的主观愿望伸延至唯臆唯念的更高层次的理寓级第之程度,并总想以臆念的逻辑思维方式去推论组构营建成“意识决定存在”的唯心唯臆主义的世界观和唯臆法”。我早20年前所著的学术性哲学专著一书中就提出了一种崭新的新观点:即“彻底的唯物唯貭主义的世界观和唯质法”。这将在下文中进行论述。
关于哲学的定义问题:诸如“哲学是自然知识、社会知识和思维知识的概括和总结”;“哲学是理论化、系统化的世界观”;“哲学是社会意识与时代精神的具体存在和表现形式”;“哲学是万学之学”;《博弈圣经》说:“我们把文化中借助国正论的语文反映定义为哲学”;“哲学是人类对世界终极意义的认识和界定”;“哲学是人的意识经过客观的逻辑思维后规划出的多种意识形态”;短命天才诺瓦利斯(1772—1801)哲学的定义:“哲学是全部科学之母,哲学活动的本质原就是精神还乡,凡是怀着乡愁的冲动到处寻找精神家园的活动,皆可称之为哲学”。爱恩斯坦论哲学说:“如果把哲学理视为在最普遍和最广泛的形式中对知识的追求,那么,哲学显然就可以被认为是全部科学之母”。黑格尔说:“哲学是一种特殊的思维活动,哲学是对绝对的追求,哲学以绝对为对象,是一种特殊的思维方式”。《小逻辑》上列所述,凡此种种,不一而足。
我认为:“哲学应定论为:“有关世界观的学问”。或者干脆就叫做:“哲学就是世界观的学问”。她应该是能统领并凌驾於自然科学和社会科学之上的学问之系统理论。
社会科学是以社会现象为研究对象的科学。它的任务是研究与阐述各种社会现象及其发展规律。大体上包括:经济学、政治学、社会学和社会心里学。它与自然科学既相互渗透而又相互联系。
自然科学是指研究自然界的物质结构形态和运动规律的科学。确切的说:“自然科学是研究无机自然界和包括人的属性在内的有机自然界的各门学科的总称。其认识的对象是整个自然界物质的各种类型状态属性及运动形式,其认识的任务是在于揭示自然界所发生的现象以及现象发生的过程实质之规律性”。作为自然科学界的骄子,霍金先生理应老老实实的在自然科学领域中研究自然界的物质运动的发展过程及其相关的内在始终蕴含的规律性,不应无谓地去硬性涉猎社会科学和哲学领域中的有关敏感而又不伦不类的问题。一个凭臆想欲念所构筑组建的“黑洞理论”就足以使人类的思维级次程序混沌不堪了,再把哲学的一些清白的理论搞得颠三倒四不伦不类似是而非那就没有那么多的必要了。噫吁幸哉!什么“宇宙大爆炸产生于宇宙的某个奇点上”,这本身就是一种让人匪夷所思的怪诞荒谬之论。其实,宇宙的实质状况,可以这样轻松而明白的说:整个宇宙及其无数星辰星系的变化和形成,它们每时每刻每分每妙都处在酝酿大爆炸或分化重组的过程之中,或许它们是在银河系以外的星系中已经或正在进行着。然作为人类都将永远彻底的不愿意遭受到这种灭顶之灾的经历,依据目前近距宇宙运动系数规律的测评判定,既便再过上其千万年之宙,美丽的地球都不会经历所谓的什么大爆炸之类的灾难或灭顶之灾,在这一点上,人类大可不必有丝毫的忧虑和担心。固辞:就其整个宇宙而言,根本就不存在什么奇点不奇点的问题”。只是有大范围中的星外系的天翻地覆和小范围中的风平浪静而已”。
(特注:“易理中之哲理告诉我们,所有的问题都可以作为命题被提出,然唯独宇宙的起源的问题作为问题提出则没有任何丝毫的意义。因为这是一个不存在问题的问题,整个宇宙它无始无终无生无灭无大无小无长无短”,只是人类为了某种平衡的需要欲使利用它可大可小可长可短而已。)所谓的什么:“宇宙起始于大爆炸”的理论,这完全是一种无乃造次透顶的谬论歪理之说教。难道大爆炸以前就不是宇宙了吗?这分明是标准的唯心唯臆主义的唯心唯臆论在作怪。日心说是十六世纪创立的,在其以前的一千多年中,地心说一直占据着统治地位。也就是说“地心说大约是在5世纪古希腊的学者欧多克首先提出来的,随后是由古希腊的哲学家亚里士多德整理完善的,后又经过天文学家托勒密进一步发展成为宇宙地心说的。”就是这个地心说错误地统治和影响了人类的思想竟数达一千多年之久。看来“宇宙产生于大爆炸”的错误理论,又不知要错误地统治人类的思想多少年了。故辞:“对于其错误的理论,理应非常有必要给予及时的纠正”不能让其错误地理论滋生蔓延,玩虐民意混淆视听。以还世界本来面目之真之善之美的真谛。
中国的易理易道之大哲学理论还为人类提供并揭示了一种旷世无比的“人类思维的总定律”即:‘整个宇宙是其大无外· 其小无内的’这一最高层级的认识事物的唯质论的科学的唯质法之理论”。整个自然科学及物理学都逃不脱并必定是在其理论的统领和指导下而从事研究和实验的,所有的研究成果都应归功于这一人类思维总定律之启蒙。她应该成为各种学科理论成功失败与否的试金石和分水岭。耿阁:於2018年11月23日
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在大约147亿年前,有一个密度无限大,热量无限高的奇点,从无到有,发生了大爆炸即宇宙的开端。在之后的一秒里宇宙降低了几亿摄氏度,但还是比现在的宇宙热很多。又经过最初的混沌暴胀状态在一百亿年后大致形成今日的宇宙。不久以前美国航空航天局(NASA)发射的宇宙背景探险者(COBE)成功探测到大爆炸38万年后的宇宙微波背景辐射。这证明了宇宙的开端是大爆炸。现在的可测宇宙中除了星系和许多可测物质外,还有百分之六十的暗物质(还有一些因光亮太暗而无法观测的恒星 行星等)。对于宇宙的大小至今尚存争议 大部分认为没有证据能证明宇宙有限大(无边无际),也有一部分认为通过宇宙微波背景辐射可以确定宇宙的大小……但我们现在能确定的是宇宙仍在以百分之六十的恒速膨胀。当今宇宙已经不再那么炽热,温度较低。因为宇宙膨胀,哈勃观察到的光谱红移也越来越强,星球与星球,星系与星系,星系团与星系团都互相越离越远(正如气球被吹涨,没有一点是膨胀的中心,只是相互远离) 大约几亿还是几十亿年后(忘了 记不清了)银河系会与我们的紧邻星系仙女座星系发生碰撞(不过没事,在相撞之前太阳应该就膨胀成红巨星消亡了 人类除非去了外星不然就挂了)。至于宇宙的结束,是走向之后的两个个弗德里曼模型中的哪一个暂时不得而知,或许时间和宇宙又将走向终结,或许宇宙内的引力永不能阻止宇宙膨胀。霍金的理论中,可存在的宇宙(即最新的多宇宙论)有10后面添上500个0个。但是我们却生活在这里,10的五百次方个中的一个,中的地球上,生活 思考 提出问题。这可以用人存原理解释,我们应该继续探寻神秘的宇宙,宇宙的样子虽然已比起古人稍有清晰,但真实模样还远远未发现。
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