Question

简述人类探索宇宙的历程

Answer 1

古代的天文学家通过观测太阳、月球和其他一些天体及天象，确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。如果从人类观测天体，记录天象算起，天文学的历史至少已经有5、6千年了。天文学在人类早期的文明史中，占有非常重要的地位。埃及的金字塔、欧洲的巨石阵都是很著名的史前天文遗址。 天文学的研究范畴和天文的概念从古至今不断发展。在古代，人们只能用肉眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世纪，波兰天文学家哥白尼才提出了新的宇宙体系的理论——日心说。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，首次以望远镜看到了太阳黑子、月球表面和一些行星的表面和盈亏。在同时代，牛顿创立牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。 19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。 20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文学成就产生很大影响。
推荐于 2018-04-09
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人类探索宇宙的历程
古时候，人们每天看到太阳、月亮和星星东升西落，仿佛看到一个巨大的圆穹形的“天”绕着大地不停地转动。 公元前4世纪，古希腊哲学家亚里斯多德提出了大地是球形的证据。他说，大地实际上是一个球体，一部分是陆地，一部分是海洋，外面包围着空气。还作了论证，朋食时的黑影是地球的投影，它是个圆弧，可见地球是球体或者是近似的球体。 公元前270年，古希腊天文学家阿里斯塔克曾经测定太阳和月亮对地球距离的近似比值，同时还提出地球绕太阳运转的理论。可异这古代朴素的“日心说”，在那时候却没有人相信。 在欧洲，基督教认为，宇宙万物都是上帝创造的，《圣经》中说，上帝花了6天工夫“创造了世界”。有1天，上帝来到一片空荡虚无、黑黝黝的空间，他把它分为天和地，又创造了光，把光亮和黑暗分开，就有了昼和夜。第2天，又创造了光，把光亮和黑暗分开，就有了昼和夜。第2天，又创造了空气，把天和地之间用空气隔开。第3天，他又把地上的水聚在一起，使海陆分开，让陆地生长出青草、蔬菜和果树。第4天，他创造了太阳、月亮和星星，普照大地。第5天，他又创造了飞鸟和游鱼，使世界更富有生气。第6天，上帝又创造了昆虫、野兽和牲畜，还嫌美中不足，又按照自己形象创造了人，让人来管理世界上的一切。他对自己的杰作感到十分满意，到了第7天，他便休息了，并把第7天定为圣日，也就是人们所说的礼拜（星期日）。 公元2世纪，希腊天文学家说，地球处于宇宙的中心，太阳、月亮和行星，都是围绕着地球转动的。这种“地球中心说”正符合“上帝创世说”的需要，为它提供了“科学依据”。《圣经》成了当时检验真理的标准，谁要是宣传和《圣经》不同的观点，谁就是“异端邪说”，谁就亵渎了“神灵”，谁就要受到宗教法庭的严厉制裁。因此，在漫长的历史时期里，科学真理的传播被禁锢了。 到了16世纪，波兰天文学家哥白尼在《天体运行论》一书中首先提出：地球不是宇宙的中心，地球和其他行星一样，都是绕着太阳运动的，而地球也在不停地自转着。 哥白尼完成了这部著作后，犹豫了36年才拿出出版。书一出版，即遭到了罗马天主教会的激烈反对。他们宣布太阳中心说是“异端邪说”，烧了哥白尼的书，残酷迫害传播哥白尼学说的人。 意大利思想家布鲁诺宣传和发展了哥白尼的思想。他说，地球并不是宇宙的中心，它不过是绕着太阳运行的一个石头而已。空间是辽阔的，宇宙是无限的，星星都是一些遥远的太阳。 教会将布鲁诺送进监狱，罪名是反对《圣经》。布鲁诺坚强不屈，最后却被送到火弄场上活活烧死。 真理的声音是元法烧毁的。在布鲁诺死后9年，德国天文学家刻卜勒出版了《新天文学》一书，第一次指出行星运动的轨道是椭圆形的，太阳的位置在椭圆形的一个焦点上。 意大利科学家伽利略站在威尼斯的圣马尔谷教堂塔楼上，第一次用望远镜观测浩瀚的天空，发现了哥白尼假设的天文事实，有4个卫星在绕木星不停地转动。伽利略也因此受到迫害。 真理是扼杀不了的，哥白尼的学说被越来越多的科学家证实。地球照样转个不停。 之后，德国科学家开普勒发现了行星运动的规律，英国科学家牛顿又进一步证明了行星 围绕太阳运行是受到“万有引力”的作用，从而进一步揭示了宇宙的秘密。 现在，人们可以利用巨大的天文望远镜和先进的射电望远镜，对宇宙中遥远的天体进行观察。还可以利用人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等把仪器和人送到宇宙空间或其他星球上，探索更多的宇宙秘密。 通过多年的探索，现在人们知道： 太阳并不是宇宙中唯一的恒星。天空中闪烁着群星，都是像太阳一样能发光的恒星。它们距离地球很远，其中最近的也有4.22光年。（光年是计量天体距离的单位，光每秒传播约30万千米。） 有些恒星离我们太远，肉眼无法分辨。如果通过天文望远镜观察，可以发现：横贯天空的银河，原来是由许多恒星构成的。这个庞大的恒星集团，大约有1000亿~2000亿颗恒星，构成“铁饼”形，直径约10万光年。人们把这个庞大的恒星集团叫做银河系。我们的太阳系是银河系的一员，距银河系中心约3万光年，与众多恒星一起，围绕银河系中心运动着。 银河系在宇宙中并不是唯一的恒星集团。在银河系外还有很多像银河系一样的庞大的恒星集团，例如仙女座星系、猎犬座星系。我们把银河系以外的恒星集团，叫做河外星系。目前，人类已经发现了约10亿个河外星系，这些河外星系也都在运动着。 银河系和我们现在所能观测到的所有河外星系，被称做总星系。 现在，用射电望远镜已能观测到150亿光年外的宇宙空间情况，但仍没有找到宇宙的边缘。
153 浏览74722017-11-25
人类探索宇宙经历怎样的历程？
我们现在观察到的宇宙，其边界大约有100多亿光年。它由众多的星系所组成。地球是太阳系的一颗有生命的普通行星，而太阳是银河系中一颗普通恒星。我们所观察到的恒星、行星、慧星、星系等是怎么产生的呢？ 宇宙学说认为，我们所观察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点。在141亿年前左右，奇点产生后发生大爆炸，从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。 宇宙大爆炸后0.01秒，宇宙的温度大约为1000亿度。物质存在的主要形式是电子、光子、中微子。以后，物质迅速扩散，温度迅速降低。大爆炸后1秒钟，下降到100亿度。大爆炸后14秒，温度约30亿度。35秒后，为3亿度，化学元素开始形成。温度不断下降，原子不断形成。宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下，形成恒星系统，恒星系统又经过漫长的演化，成为今天的宇宙。 物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界，狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统。后者往往称作可观测宇宙、我们的宇宙，现在相当于天文学中的“总星系”。 2003年2月份，美国国家航空航天局曾向全世界公布他们有关宇宙年龄的研究成果。根据其公布的资料显示，宇宙年龄应该为137亿岁。2003年11月份，国际天体物理学研究小组宣称，宇宙的确切年龄应该是145亿岁。地球的形成大约是距今45亿年。 词源考察 在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。“宇”的含义包括各个方向，如东西南北的一切地点。“宙”包括过去、现在、白天、黑夜，即一切不同的具体时间。战国末期的尸佼说：“四方上下曰宇，往古来今曰宙。”“宇”指空间，“宙”指时间，“宇宙”就是时间和空间的统一。后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界。与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等，但这些概念仅指宇宙的空间方面。《管子》的“宙合”一词，“宙”指时间，“合”（即“六合”）指空间，与“宇宙”概念最接近。 在西方，宇宙这个词在英语中叫cosmos，在俄语中叫кocMoc ，在德语中叫kosmos ，在法语中叫cosmos。它们都源自希腊语的κoσμoζ，古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来，κoσμoζ其原意就是秩序。但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe。此词与universitas有关。在中世纪，人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas。在最广泛的意义上，universitas 又指一切现成的东西所构成的统一整体，那就是universe，即宇宙。universe和cosmos常常表示相同的意义，所不同的是，前者强调的是物质现象的总和，而后者则强调整体宇宙的结构或构造。 宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代，人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态，他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。在中国西周时期，生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为，天穹像一口锅，倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说，认为大地的形状也是拱形的。公元前7世纪 ，巴比伦人认为，天和地都是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山。古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子，大地的中央则是尼罗河。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上，而象则站在巨大的龟背上，公元前7世纪末，古希腊的泰勒斯认为，大地是浮在水面上的巨大圆盘，上面笼罩着拱形的天穹。 最早认识到大地是球形的是古希腊人。公元前6世纪，毕达哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承，但直到1519～1522年，葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ，地球是球形的观念才最终证实。 公元2世纪，C.托勒密提出了一个完整的地心说。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动，月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星视运动的不均匀性，他还认为行星在本轮上绕其中心转动，而本轮中心则沿均轮绕地球转动。地心说曾在欧洲流传了1000多年。1543年，N.哥白尼提出科学的日心说，认为太阳位于宇宙中心，而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。1609年，J.开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，发展了哥白尼的日心说，同年，伽利略·伽利雷则率先用望远镜观测天空，用大量观测事实证实了日心说的正确性。1687年，I.牛顿提出了万有引力定律，深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因，使日心说有了牢固的力学基础。在这以后，人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。 在哥白尼的宇宙图像中，恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年，乔尔丹诺·布鲁诺大胆取消了这层恒星天，认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶，由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计，布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶，T.赖特、I.康德和J.H.朗伯推测说，布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。弗里德里希·威廉·赫歇尔首创用取样统计的方法，用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例，1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图，从而奠定了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中，H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂，以及许多人对银河系直径、厚度的测定，科学的银河系概念才最终确立。 18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中，存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程，直到1924年，才由E.P.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。 近半个世纪，人们通过对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。 宇宙演化观念的发展 在中国，早在西汉时期，《淮南子·俶真训》指出：“有始者，有未始有有始者，有未始有夫未始有有始者”，认为世界有它的开辟之时，有它的开辟以前的时期，也有它的开辟以前的以前的时期。《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。在古希腊，也存在着类似的见解。例如留基伯就提出，由于原子在空虚的空间中作旋涡运动，结果轻的物质逃逸到外部的虚空，而其余的物质则构成了球形的天体，从而形成了我们的世界。 太阳系概念确立以后，人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。1644年，R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说；1745年，G.L.L.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说；1755年和1796年，康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。 1911年，E.赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图；1913年，伯特兰??阿瑟??威廉??罗素则绘出了恒星的光谱-光度图，即赫罗图。罗素在获得此图后便提出了一个恒星从红巨星开始，先收缩进入主序，后沿主序下滑，最终成为红矮星的恒星演化学说。1924年 ，亚瑟·斯坦利·爱丁顿提出了恒星的质光关系；1937～1939年，C.F.魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应。这两个发现导致了罗素理论被否定，并导致了科学的恒星演化理论的诞生。对于星系起源的研究，起步较迟，目前普遍认为，它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。 1917年，A.阿尔伯特·爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型，奠定了现代宇宙学的基础。1922年，G.D.弗里德曼发现，根据阿尔伯特·爱因斯坦的场方程，宇宙不一定是静态的，它可以是膨胀的，也可以是振荡的。前者对应于开放的宇宙，后者对应于闭合的宇宙。1927年，G.勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型.1929年 哈勃发现了星系红移与它的距离成正比，建立了著名的哈勃定律。这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。20世纪中叶，G.伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型，他们还预言，根据这一模型，应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。从此，许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型。1980年，美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的 基础上又进一步提出了暴涨宇宙模型。这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。 宇宙图景 当代天文学的研究成果表明，宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。 层次结构 行星是最基本的天体系统。太阳系中共有八大行星：水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星。除水星和金星外，其他行星都有卫星绕其运转，地球有一个卫星 月球，土星的卫星最多，已确认的有17颗。行星 小行星 彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转，构成太阳系。太阳占太阳系总质量的99.86％，其直径约140万千米，最大的行星木星的直径约14万千米。太阳系的大小约120亿千米。有证据表明，太阳系外也存在其他行星系统。2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内，从侧面看很像一个“铁饼”，正面看去?则呈旋涡状。银河系的直径约10万光年，太阳位于银河系的一个旋臂中，距银心约3万光年。银河系外还有许多类似的天体系统，称为河外星系，常简称星系。现已观测到大约有10亿个。星系也聚集成大大小小的集团，叫星系团。平均而言，每个星系团约有百余个星系，直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形，其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团，只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间，它称为总星系。 多样性 天体千差万别，宇宙物质千姿百态。太阳系天体中，水星、金星表面温度约达700K，遥远的冥王星向日面的温度最高时也只有50K；金星表面笼罩着浓密的二氧化碳大气和硫酸云雾，气压约50个大气压，水星、火星表面大气却极其稀薄，水星的大气压甚至小于2×10-9毫巴；类地行星(水星、金星、火星)都有一个固体表面，类木行星却是一个流体行星；土星的平均密度为0.70克／厘米3，比水的密度还小，木星、天王星、海王星的平均密 度略大于水的密度，而水星、金星、地球等的密度则达到水的密度的5倍以上；多数行星都是顺向自转，而金星是逆向自转；地球表面生机盎然，其他行星则是空寂荒凉的世界。 太阳在恒星世界中是颗普遍而又典型的恒星。已经发现，有些红巨星的直径为太阳直径的几千倍。中子星直径只有太阳的几万分之一；超巨星的光度高达太阳光度的数百万倍，白矮星光度却不到太阳的几十万分之一。红超巨星的物质密度小到只有水的密度的百万分之一，而白矮星、中子星的密度分别可高达水的密度的十万倍和百万亿倍。太阳的表面温度约为6000K，O型星表面温度达30000K，而红外星的表面温度只有约600K。太阳的普遍磁场强度平均为1×10-4特斯拉，有些磁白矮星的磁场通常为几千、几万高斯（1高斯＝10-4特斯拉），而脉冲星的磁场强度可高达十万亿高斯。有些恒星光度基本不变，有些恒星光度在不断变化，称变星。有的变星光度变化是有周期的，周期从1小时到几百天不等。有些变星的光度变化是突发性的，其中变化最剧烈的是新星和超新星，在几天内，其光度可增加几万倍甚至上亿倍。 恒星在空间常常聚集成双星或三五成群的聚星，它们可能占恒星总数的1／3。也有由几十、几百乃至几十万个恒星聚在一起的星团。宇宙物质除了以密集形式形成恒星、行星等之外，还以弥漫的形式形成星际物质。星际物质包括星际气体和尘埃，平均每立方厘米只有一个原子，其中高度密集的地方形成形状各异的各种星云。宇宙中除发出可见光的恒星、星云等天体外，还存在紫外天体、红外天体、X射线源、γ射线源以及射电源。 星系按形态可分为椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星系和不规则星系等类型。60年代又发现许多正在经历着爆炸过程或正在抛射巨量物质的河外天体，统称为活动星系，其中包括各种射电星系、塞佛特星系、N型星系、马卡良星系、蝎虎座BL型天体，以及类星体等等。许多星系核有规模巨大的活动：速度达几千千米／秒的气流，总能量达1055焦耳的能量输出，规模巨大的物质和粒子抛射，强烈的光变等等。在宇宙中有种种极端物理状态：超高温、超高压、超高密、超真空、超强磁场、超高速运动、超高速自转、超大尺度时间和空间、超流、超导等。为我们认识客观物质世界提供了理想的实验环境。 运动和发展 宇宙天体处于永恒的运动和发展之中，天体的运动形式多种多样，例如自转、各自的空间运动(本动)、绕系统中心的公转以及参与整个天体系统的运动等。月球一方面自转一方面围绕地球运转，同时又跟随地球一起围绕太阳运转。太阳一方面自转，一方面又向着武仙座方向以20千米／秒的速度运动，同时又带着整个太阳系以250千米／秒的速度绕银河系中心运转，运转一周约需2.2亿年。银河系也在自转，同时也有相对于邻近的星系的运动。本超星系团也可能在膨胀和自转。总星系也在膨胀。 现代天文学已经揭示了天体的起源和演化的历程。当代关于太阳系起源学说认为，太阳系很可能是50亿年前银河系中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)由于引力收缩而逐渐形成的（见太阳系起源）。恒星是由星云产生的，它的一生经历了引力收缩阶段、主序阶段、红巨星阶段、晚期阶段和临终阶段。星系的起源和宇宙起源密切相关，流行的看法是：在宇宙发生热大爆炸后40万年，温度降到4000K，宇宙从辐射为主时期转化为物质为主时期，这时或由于密度涨落形成的引力不稳定性，或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系，然后再演化为星系团和星系。热大爆炸宇宙模型描绘了我们的宇宙的起源和演化史：我们的宇宙起源于200亿年前的一次大爆炸，当时温度极高、密度极大。随着宇宙的膨胀，它经历了从热到冷、从密到稀、从辐射为主时期到物质为主时期的演变过程，直至10～20亿年前，才进入大规模形成星系的阶段，此后逐渐形成了我们当今看到的宇宙。1980年提出的暴涨宇宙模型则是热大爆炸宇宙模型的补充。它认为在宇宙极早期，在我们的宇宙诞生后约10-36秒的时候，它曾经历了一个暴涨阶段。 哲学分析 宇宙概念 有些宇宙学家认为，我们的宇宙是唯一的宇宙；大爆炸不是在宇宙空间的哪一点爆炸，而是整个宇宙自身的爆炸。但是，新提出的暴涨模型表明，我们的宇宙仅是整个暴涨区域的非常小的一部分，暴涨后的区域尺度要大于1026厘米，而那时我们的宇宙只有10厘米。还有可能这个暴涨区域是一个更大的始于无规则混沌状态的物质体系的一部分。这种情况恰如科学史上人类的认识从太阳系宇宙扩展到星系宇宙，再扩展到大尺度宇宙那样，今天的科学又正在努力把人类的认识进一步向某种探索中的“暴涨宇宙”、“无规则的混沌宇宙”推移。我们的宇宙不是唯一的宇宙，而是某种更大的物质体系的一部分，大爆炸不是整个宇宙自身的爆炸，而是那个更大物质体系的一部分的爆炸。因此，有必要区分哲学和自然科学两个不同层次的宇宙概念。哲学宇宙概念所反映的是无限多样、永恒发展的物质世界；自然科学宇宙概念所涉及的则是人类在一定时代观测所及的最大天体系统。两种宇宙概念之间的关系是一般和个别的关系。随着自然科学宇宙概念的发展，人们将逐步深化和接近对无限宇宙的认识。弄清两种宇宙概念的区别和联系，对于坚持马克思主义的宇宙无限论，反对宇宙有限论、神创论、机械论、不可知论、哲学代替论和取消论，都有积极意义。 宇宙的创生 有些宇宙学家认为，暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇宙中所有的物质和能量从无中产生的观点，这种观点之所以在以前不能为人们接受，是因为存在着许多守恒定律，特别是重子数守恒和能量守恒。但随着大统一理论的发展，重子数有可能是不守恒的，而宇宙中的引力能可粗略地说是负的，并精确地抵消非引力能，总能量为零。因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙从无中演化出来的问题。这种“无中生有”的观点在哲学上包括两个方面：①本体论方面。如果认为“无”是绝对的虚无，则是错误的。这不仅违反了人类已知的科学实践，而且也违反了暴涨模型本身。按照该模型，我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的很小的一部分，在观测宇宙之外并不是绝对的“无”。现在观测宇宙的物质是从假真空状态释放出来的能量转化而来的，这种真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式，并不是创生于绝对的“无”。如果进一步说这种真空能起源于“无”，因而整个观测宇宙归根到底起源于“无”，那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。②认识论和方法论方面。暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙概念。这个宇宙不论多么巨大，作为一个有限的物质体系 ，也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与大统一理论结合起来，认为观测宇宙中的物质与能量形式不是永恒的，应研究它们的起源。它把“无”作为一种未知的物质和能量形式，把“无”和“有”作为一对逻辑范畴，探讨我们的宇宙如何从“无”——未知的物质和能量形式，转化为“有”——已知的物质和能量形式，这在认识论和方法论上有一定意义。 时空起源 有些人认为，时间和空间不是永恒的，而是从没有时间和没有空间的状态产生的。根据现有的物理理论，在小于

Answer 2

古时候，人们每天看到太阳、月亮和星星东升西落，仿佛看到一个巨大的圆穹形的“天”绕着大地不停地转动。

公元前4世纪，古希腊哲学家亚里斯多德提出了大地是球形的证据。他说，大地实际上是一个球体，一部分是陆地，一部分是海洋，外面包围着空气。还作了论证，朋食时的黑影是地球的投影，它是个圆弧，可见地球是球体或者是近似的球体。

公元前270年，古希腊天文学家阿里斯塔克曾经测定太阳和月亮对地球距离的近似比值，同时还提出地球绕太阳运转的理论。可异这古代朴素的“日心说”，在那时候却没有人相信。

在欧洲，基督教认为，宇宙万物都是上帝创造的，《圣经》中说，上帝花了6天工夫“创造了世界”。有1天，上帝来到一片空荡虚无、黑黝黝的空间，他把它分为天和地，又创造了光，把光亮和黑暗分开，就有了昼和夜。第2天，又创造了光，把光亮和黑暗分开，就有了昼和夜。第2天，又创造了空气，把天和地之间用空气隔开。第3天，他又把地上的水聚在一起，使海陆分开，让陆地生长出青草、蔬菜和果树。第4天，他创造了太阳、月亮和星星，普照大地。第5天，他又创造了飞鸟和游鱼，使世界更富有生气。第6天，上帝又创造了昆虫、野兽和牲畜，还嫌美中不足，又按照自己形象创造了人，让人来管理世界上的一切。他对自己的杰作感到十分满意，到了第7天，他便休息了，并把第7天定为圣日，也就是人们所说的礼拜（星期日）。

公元2世纪，希腊天文学家说，地球处于宇宙的中心，太阳、月亮和行星，都是围绕着地球转动的。这种“地球中心说”正符合“上帝创世说”的需要，为它提供了“科学依据”。《圣经》成了当时检验真理的标准，谁要是宣传和《圣经》不同的观点，谁就是“异端邪说”，谁就亵渎了“神灵”，谁就要受到宗教法庭的严厉制裁。因此，在漫长的历史时期里，科学真理的传播被禁锢了。

到了16世纪，波兰天文学家哥白尼在《天体运行论》一书中首先提出：地球不是宇宙的中心，地球和其他行星一样，都是绕着太阳运动的，而地球也在不停地自转着。

哥白尼完成了这部著作后，犹豫了36年才拿出出版。书一出版，即遭到了罗马天主教会的激烈反对。他们宣布太阳中心说是“异端邪说”，烧了哥白尼的书，残酷迫害传播哥白尼学说的人。

意大利思想家布鲁诺宣传和发展了哥白尼的思想。他说，地球并不是宇宙的中心，它不过是绕着太阳运行的一个石头而已。空间是辽阔的，宇宙是无限的，星星都是一些遥远的太阳。

教会将布鲁诺送进监狱，罪名是反对《圣经》。布鲁诺坚强不屈，最后却被送到火弄场上活活烧死。

真理的声音是元法烧毁的。在布鲁诺死后9年，德国天文学家刻卜勒出版了《新天文学》一书，第一次指出行星运动的轨道是椭圆形的，太阳的位置在椭圆形的一个焦点上。

意大利科学家伽利略站在威尼斯的圣马尔谷教堂塔楼上，第一次用望远镜观测浩瀚的天空，发现了哥白尼假设的天文事实，有4个卫星在绕木星不停地转动。伽利略也因此受到迫害。

真理是扼杀不了的，哥白尼的学说被越来越多的科学家证实。地球照样转个不停。

之后，德国科学家开普勒发现了行星运动的规律，英国科学家牛顿又进一步证明了行星 围绕太阳运行是受到“万有引力”的作用，从而进一步揭示了宇宙的秘密。

现在，人们可以利用巨大的天文望远镜和先进的射电望远镜，对宇宙中遥远的天体进行观察。还可以利用人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等把仪器和人送到宇宙空间或其他星球上，探索更多的宇宙秘密。

通过多年的探索，现在人们知道：

太阳并不是宇宙中唯一的恒星。天空中闪烁着群星，都是像太阳一样能发光的恒星。它们距离地球很远，其中最近的也有4.22光年。（光年是计量天体距离的单位，光每秒传播约30万千米。）

有些恒星离我们太远，肉眼无法分辨。如果通过天文望远镜观察，可以发现：横贯天空的银河，原来是由许多恒星构成的。这个庞大的恒星集团，大约有1000亿~2000亿颗恒星，构成“铁饼”形，直径约10万光年。人们把这个庞大的恒星集团叫做银河系。我们的太阳系是银河系的一员，距银河系中心约3万光年，与众多恒星一起，围绕银河系中心运动着。

银河系在宇宙中并不是唯一的恒星集团。在银河系外还有很多像银河系一样的庞大的恒星集团，例如仙女座星系、猎犬座星系。我们把银河系以外的恒星集团，叫做河外星系。目前，人类已经发现了约10亿个河外星系，这些河外星系也都在运动着。

银河系和我们现在所能观测到的所有河外星系，被称做总星系。

现在，用射电望远镜已能观测到150亿光年外的宇宙空间情况，但仍没有找到宇宙的边缘。

Answer 3

古代的天文学家通过观测太阳、月球和其他一些天体及天象，确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。如果从人类观测天体，记录天象算起，天文学的历史至少已经有5、6千年了。天文学在人类早期的文明史中，占有非常重要的地位。埃及的金字塔、欧洲的巨石阵都是很著名的史前天文遗址。 天文学的研究范畴和天文的概念从古至今不断发展。在古代，人们只能用肉眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世纪，波兰天文学家哥白尼才提出了新的宇宙体系的理论——日心说。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，首次以望远镜看到了太阳黑子、月球表面和一些行星的表面和盈亏。在同时代，牛顿创立牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。 19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。 20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文学成就产生很大影响。

Answer 4

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