來源：新華網
2007年6月7日
宇宙膨脹過程中產生了各種物質
科學家用3D技術摸擬宇宙的誕生
來源：北京科技報 近日，美國科學家對宇宙未來的景象進行了預測，他們認為宇宙死亡 和重生的迴圈是很可能的。當現在的人類文明消失，我們所處的星系 死亡，甚至宇宙毀滅的時候，下一個宇宙的誕生和發展也許會重現我 們過去、現在和未來的一切。或者，當宇宙的真空突然變成某種完全 不同的物質時，宇宙可能會有一個非常奇特的結局。 宇宙誕生於一個點，未來觀測者將通過研究星系中的恒星來解釋太陽 系的產生 大約在150億年前，除了一個微小的點，其他的一切都不存在。而這 個將所有物質都高度密集的點，有著難以想像的高溫。某一時刻，這 個點突然發生了巨大的爆炸，在此過程中產生了時間、空間、物質和 能量———宇宙就這樣形成了。這就是根據天文觀測和愛因斯坦的相 對論，現代天文學界和物理學界普通認同的宇宙誕生的觀點，也就是 我們經常聽到的大爆炸理論。 隨著大爆炸的產生，宇宙不斷的膨脹，而宇宙膨脹的過程中產生了宇 宙中的各種物質，包括我們的地球和隨之出現的人類以及人類文明。 但是，宇宙並不是永遠的膨脹下去，科學家認為，宇宙最後將停止膨 脹，並由於星系重心吸引力作用向內部塌縮，使所有星系越聚越緊， 最後形成一個緊密的物質團，從而摧毀宇宙中所有的生命，最終變回 一個高度密集的點。 當然，大爆炸理論認為今天的宇宙仍在繼續膨脹，於是人們不禁好奇 ，如果宇宙塌縮成一個點以後，並再次發生大爆炸的時候，宇宙膨脹 的過程中會不會再次誕生同樣的物質，甚至重演人類的文明史呢？ 美國科學家對宇宙未來的景象進行了預測，他們同樣提出這樣一個疑 問：如果人類和人類所掌握的知識最終消失，那麼未來能夠代替人類 出現的有智力的生物將如何研究空間？他們能否想得出“宇宙大爆炸 ”這種理論，或者能否重新發現相對論這一學說呢？ 美國俄亥俄州凱斯西儲大學的理論物理學家勞倫斯·克拉斯相信，將 來會有一個人能成為下一位愛因斯坦，並重新發現廣義相對論。他甚 至希望未來的觀測者將能夠通過研究我們星系中的恒星來解釋太陽系 是如何產生的。那麼，照這樣推理，或許將來的某一天歷史將會重演 ，甚至我們每一個人都將再次生活在這個宇宙當中。 如果不了解宇宙的過去，很難預測宇宙的未來 中國科學技術大學交叉學科理論研究中心教授，中國科學院理論物理 所研究員李淼，在接受記者採訪時表示，事實上，關於宇宙的起源和 未來，科學家至今也沒有完全搞清楚，仍然還是一個謎。 由於大爆炸理論無法對宇宙的最終結局下定論，因此，美國普林斯頓 大學的天文學教授保羅·斯坦哈特與英國康橋大學教授尼爾·圖羅克曾 提出宇宙將永遠不會結束，而是處於從生長到消亡的不斷迴圈過程中 。而大爆炸既不是宇宙的起點也非終點，只是宇宙的兩個不同階段中 間的“過渡”。如今的宇宙就是在上個宇宙的塵埃中誕生的。 其實從嚴格意義上來說，目前我們還無法預測宇宙的未來。“作為一 般人，很可能最關心宇宙的未來會是什麼樣子。作為宇宙學家，關心 的問題恰恰相反，他們最關心宇宙的過去是什麼樣子。”李淼認為， 宇宙學作為一種實證科學，必須靠研究宇宙史留下的化石，結合我們 的物理知識，來“推測”過去。如果過去不能研究清楚，一些關鍵的 細節不能確定，將來就很難預測。何況，宇宙的將來實在是太遙遠的 將來，與我們的目前沒有太大的關係。 焦點對話 針對美國科學家提出的最新理論，本報記者與李淼研究員進行了一次 關於宇宙誕生以及宇宙輪迴等問題的深入探討。 記者：宇宙的“外面”是什麼？ 李淼：事實上，關於宇宙到底是有限還是無限，從觀測的角度來講， 目前還沒有一個肯定的答覆。但有一點可以肯定的是，宇宙是無邊的 ，既然沒有邊，也就無所謂宇宙之外一說了。 記者：宇宙到底有多“大”？ 李淼：起碼需要光走一百億年，能夠知道這一點，已經是天文學上了 不起的成就了。如果將宇宙想像成一個三維球面，目前我們所能看到 的宇宙只是這個球面極小的一部分，絕大部分的球面我們還未能看到 。不過，隨著科學技術的發展，我們的宇宙視野也許還將不斷擴大。 記者：大爆炸之前發生了什麼？到底是什麼引起了大爆炸？ 李淼：解釋這個問題，首先必須解釋一下時間這個概念。在物理學上 ，我們用運動這個概念來定義時間。換句話來說，沒有運動，也就沒 有了時間，假定一切是靜止的，就無從談時間。 宇宙學的研究表明，時間也許在將來是無限的，在過去卻不是，有一 個起點，就是大爆炸的那一點。在大爆炸之前，沒有時間。因此，“ 大爆炸之前”這個概念是錯誤的。這就好比去尋找比南極更南的一點 沒有意義一樣。宇宙大爆炸僅僅是一種學說，是根據天文觀測研究後 得到的一種設想。 記者：宇宙還有沒有可能重生？我們的歷史是否會重演？ 李淼：嚴格意義上來說，無法預測宇宙的未來。這主要是因為我們對 暗能量的觀測還沒有那麼精準。如果暗能量是宇宙學常數，那麼宇宙 就會一直膨脹下去，如果不是一個常數的話，那宇宙的結局就很難講 了。 如果宇宙塌縮成一個點時，有的理論認為它有可能再次發生爆炸，恒 星、行星、甚至具有生命的天體將再次出現，歷史將重演。這也就意 味著不僅過去有個時間起點，在未來，同樣也有一個時間起點，如果 是這樣的話，很多物理定理就失效了，而用什麼理論取代我們現在還 不了解。 而有的理論認為宇宙會加速膨脹，支援這個理論的人甚至認為宇宙有 可能不只是一個，而是有無數種可能的宇宙，各自有著出於偶然原因 形成的不同物理規律。 關鍵詞 暗物質 1998年對許多遙遠超新星的觀測發現，宇宙正在加速膨脹，而非人們 通常認為的減速膨脹它顯示宇宙有一個相當於宇宙學常數的暗能量成 分存在。而宇宙能量密度由4.4%的強子物質（發光物質）、22.6%的 暗物質(不發光物質)和73%的暗能量組成。 宇宙常數 愛因斯坦為了構造靜態宇宙學解,在其引力場方程中加入了一個常數 項，這一常數就是著名的愛因斯坦宇宙學常數。最近的天文觀測證實 ，宇宙正在加速膨脹，這表明，宇宙能量密度中包含有相當於宇宙學 常數的一個成分。 |