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宇宙是“大爆炸”或是“冒泡膨胀”产生的吗？
2001-03-14 09:23:58

自500多年前，波兰天文学家哥白尼创立了太阳中心说，将太阳系、恒星、星系乃至宇宙的起源，纳入了科学研究领域。宇宙不是神创的，而是无始无终的客观存在的观点说服了越来越多的人。
然而，本世纪宇宙学研究的突破棗“大爆炸宇宙学”的产生使“宇宙无始无终”的理论基础动摇了。“大爆炸宇宙学”的代表人有苏联数学家弗里德曼、比利时天文学家梅特、美国俄裔天文学家咖莫夫等。他们认为，宇宙是从大约150亿年前温度与物质密度极高状态的一次“大爆炸’才产生的。“大爆炸”发生时，宇宙在引力作用下由原始的稀薄的气体收缩成一团超密物质，温度高达万亿度。据伽莫夫计算，爆炸发生后的半小时，温度迅速降低到100亿度，宇宙间只存在密度极高的中子、质子、电子、光子、中微子等基本粒子，但整个体系的不断膨胀，使温度很快下降。当温度降到10亿度时，中子失去自由存在的条件，有的衰变，有的同质子结合成重氢、氦等元素。当温度降到l00万度时，早期化学元素形成过程完成。当温度降到几千度时，气态物质凝聚成气云，进一步演化成各种恒星体系。
“大爆炸宇宙学”认为宇宙有“始”，而且有“终”。随着宇宙膨胀继续进行，在1010年以后，银河系将衰老；在几个1010年后，太阳将演化成一颗高光亮度的红巨星，地球将没有水和大气。最后，越来越多的星系星光暗淡、彼此趋近，终于回到大爆炸前的混沌状态。
“大爆炸宇宙学”只是20世纪最有影响的宇宙学理论的一家之言，众多的宇宙学说对宇宙的起源、演化与存在状态作了各各不同的解释。有的认为宇宙密度均匀、各向同性、宇宙在膨胀；有的认为宇宙不是均匀的；有的否定宇宙在膨胀；有的认为宇宙是闭合的；有的认为宇宙是开放的。
最近，英国著名物理学家斯蒂芬·霍金与他的合作者棗英国剑桥数学物理教授图罗克提出了“开放暴胀”理论，认为宇宙始于豌豆壮大小的物体，它存在于“大爆炸”相隔极短瞬间，在这瞬间内经历了“暴胀”的极其快速的膨胀过程。宇宙从此将无限膨胀下去，不会回到大爆炸前的状态。
“大爆炸宇宙学”的许多结论同20世纪下半叶用现代化科学手段对大体的观察结果相符。主要有：第一，银河外大体光谱的“红移”与其距离成正比。所谓“红移”，即天体光谱的谱线向波长较长的一端移动。“红移”规律反映了宇宙膨胀。第二，美国科学家彭齐亚斯与威尔逊探测到宇宙空间的温度为30K（?/FONT>2700C），这一发现称为“30K微波背景辐射”。它同“大爆炸宇宙学”计算的宇宙残留的余温相近。第二；对大体年龄测量结果同“大爆炸宇宙学”认为的恒星年龄不超过200亿年相同。第四，观察表明，不同种类的天体上氦与氢的比值基本相同，这对“大爆炸宇宙学”也是支持。
80年代以来，“大爆炸宇宙学”受到一种新的宇宙论的挑战。这就是“冒泡膨胀创造小宇宙”的理论。美国麻省技术工艺研究所物理学家艾伦·古恩认为，宇宙大爆炸时，瞬间就出爆炸转变为膨胀，从而出现了小宇宙。小宇宙不断地从时空的构造物中像冒泡一样冒出来。他认为，各自独立的小宇宙的自然规律可能同我们所处的宇宙有着根本的区别。我们所处的宇宙及天文学家能观察到的可能有生命存在的星系，只是无数小宇宙中的一个而已。他的结论是：“宇宙棗所有大大小小的小宇宙的总和，是永恒的。”这一新的宇宙论得到俄罗斯一些物理学家的支持，据他们计算，类似通过“冒泡膨胀”产生的小宇宙”现正在浩瀚的太空中发生着。
宇宙是“大爆炸”或“冒泡膨胀”产生的吗？由于人类对宇宙学的研究仍在一个相对的初期阶段，其结论至少留给21世纪去下。
（王国荣）

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