序章

正文卷

() 浩瀚的宇宙究竟如何产生又在如何变化的呢?从人类诞生以来就不断的在思考这一问题。
在古代欧洲,人们由于缺乏足够的观测数据,以及本着以人为本的观念,自然而然的认为宇宙是一个有限的球体,分为天地两层,地球位于宇宙中心,所以rì月围绕地球运行,物体总是落向地面。《圣经》里说地球之外有9个等距天层,由里到外的排列次序是:月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天,此外空无一物。各个天层自己不会动,上帝推动了恒星天层,恒星天层才带动了所有的天层运动。这就是地心说,地心说在欧洲一直长期盛行于世,直到后来哥白尼的rì心说逐渐取代了地心说。

哥白尼的rì心说认为太阳屹立在宇宙的中心,行星围绕着太阳运行。离太阳最近的是水星,其次是金星,再次是地球。月亮绕着地球运行,是地球的卫星。比地球离太阳远的行星,依次是火星、木星和土星。行星离太阳越远,运行的轨道就越大,周期就越长。在行星的轨道外面,是布满恒星的恒星天。

在古代中国,关于天地的结构也有着类似的说法,比较著名的是相继出现过的三大模型,即盖天模型、浑天模型和宣夜模型。盖天模型把天地的结构设想为一把附着有众天体的左旋大伞笼罩着一个倒扣的静止的大盘子。浑天模型把天看作一个附着有众天体的球壳绕极轴左旋,关于静止在天球zhōng yāng的地之形状则有地平和地圆两种观点。关于天体的运动,这两种模型一致认为恒星随天一起左旋,而对于rì、月以及金、木、水、火、土五星,则有左旋和右旋之争。宣夜模型抛弃了伞笠或球壳的固体天假设,主张众天体自然漂浮在充满气体的虚空之中。明代哲学家黄道周(1582———1646)为说明岁差还提出过一种地动宇宙模型,在恒星天球内地球和rì月五星绕共同的宇宙中心运转,地球的公转周期为376年。

历史发展到今天,由于实验和观测技术的不断发展,人类对于宇宙的认识也在不断的变化。在20世纪30年代诞生了目前关于宇宙如何形成的最有影响的学说——宇宙大爆炸理论。大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。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zì yóu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(见元素合成理论)。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shè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。

宇宙大爆炸理论只是一个假设,它可以解释许多宇宙现象,有许多证据,例如红位移、哈勃定律、氢与氦的丰存度、微量元素的丰存度、3K的宇宙背景辐shè、背景辐shè的微量不均匀等都可以用宇宙大爆炸理论来解释,但它并不是一个完美的理论,因为按照宇宙大爆炸的理论来说宇宙的膨胀速度应该不断降低,但据实际观察,宇宙的膨胀速度在加快。爱因斯坦为了解释这一现象,提出了暗物质的说法。