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宇宙的起源和擴展 科羅拉多州博爾德大學大氣層研究所沃爾特•奧爾•羅伯茨 沙特阿拉伯吉達市阿布杜拉一阿基茲王室大學 阿布杜拉--馬吉德•A•辛達尼, 穆斯塔法•A•艾哈默德 |
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關於宇宙的起源,有許多各種各樣的理論。本世紀初,大多數天文學家認為宇宙中的所有星球都聚集一起 成為星團,在浩瀚無垠的空間單獨組成一個「宇宙島」。但大約在45年前,已無人再相信這種說法了,因為天文 學家已經在宇宙中的遙遠地方發現了許多類似銀河系的其他河外星系。而且,天文學家V-M•斯裏弗。在弗拉 格斯塔夫〈美國〉天文臺觀察並發現它們與銀河系相比顏色變紅,這表明它們正在離我們越來越遠,這種變紅 的現象是由多普勒效應造成的。通過光譜分析,使用著名的威爾遜山天文臺望遠鏡,埃德溫•哈勃(1889-1953, 美國天文學家,星系天文學奠基人一譯者注〉和米爾頓•哈馬遜證明,我們無法測量到的銀河外星系的存在表 明數十億年以前的物質濃縮在很小的空間，其密度之大是人們難以想像的。 上述新發現很快就促成了弗雷德•霍伊爾創立的宇宙在「不斷地創造著」的理論。他的假說曾認為宇宙 在不斷地創造之中,並且新的物質創造始終貫穿整個宇宙之中,因此其平均密度從古至今一直保持不變。 但這種理論本身也伴隨著種種無法解決的難題,比如,它不能解釋目前自然界中已發現的元素分佈問題。但隨著「大爆炸」理論的發展,問題得到了解決。大爆炸理論認為大約156億年以前,宇宙中的全部物質都壓 縮在一個很小的空間,後來這種原物質發生了就其物理性質而言空前的難以描繪的灼熱而巨大的爆炸。這 種觀點認為爆炸目前仍在持續中。在爆炸發生的百分之一秒以後迅速冷卻下來,此後就可以運用遜原子的理論來解釋一切現象了。 按照這種理論,大爆炸產生了我們今天看到的正在不斷擴展的宇宙。無線電天文學所探測到的宇宙間 殘留的無線電放射物表明,大爆炸產生的餘熱仍然使宇宙的溫度保持在高于絕對零度若干度的水平。另外, 這一理論還可以令人信服地解釋我們碰到的元素分佈問題。 在宇宙學的理論中,大爆炸是否會成為最後的結論只有將來才能證明。目前,霍伊爾和許多其他天文學 家正在刻意尋求能取代大爆炸的其他理論,因為科學知識的進步始終如此,一種新理論往往會被其他更先進 的理論所取代。但大爆炸的理論確實認為千真萬確的是,宇宙始于密度很高或密度無限的一塊空間不得而 知的一次爆炸,從而形成了我們現在所瞭解的宇宙的物質和能量的狀態。而且從那時起,宇宙的演變一直符合當今人們所知的物理定律,但大爆炸最初的情形及其物理原理則無人知曉。 《古蘭經》中的一節曾解釋了宇宙的形成:「逆徒們豈未看見天地原是團結的,(像是-個單位〉。而 後我使其分離嗎?」(21:30〉 該節經文包括了下述含義﹕ 第一、構成宇宙的物質原是一整塊; 按照現代科學理論,大爆炸這一天翻地覆的事件確實發生在某個時刻,其溫度超常之高。發生大爆炸時, 整個宇宙被壓縮在一塊空間,並在某一時刻產生了天地的「分離」。但現代科學認為,大爆炸並不「創造」物理規律。大多數科學家認為物理規律是由物質的行為推論出來的,而物質世界則完全符合這些規律。但大爆炸發生的一霎那確實存在著許多謎,然而關於這一點,理論卻無可奉告了。 《古蘭經》的論述基本符合大爆炸的理論,其中一節說明了宇宙的形成﹕「宇宙,我用力量建築了它, 我實是在擴展它」。(51:47〉在《古蘭經》的許多注釋家中,伊本·嘎依德(Ibn Qayd〉曾說過「這一節意味 著真主現在仍在擴展著宇宙」。 在下面一節中,《古蘭經》強調宇宙形成中的平衡問題:「他〔真主〕升起了天,他設置了天秤」。(55:7〉 按照現代科學理論,所有的元素都創造於大爆炸發生之後的百分之一秒內,在其冷卻的過程中。也許大爆 炸三分鐘之後，氫、氮及其它輕元素的原子核就形成了。隨後,也許過了十萬年,大爆炸逐漸冷卻,輕元素原 子核得以組成原子。然後，引力坍陷加熱了恒星使其點燃並成為熱核反應堆。較重些的元素就產生於這些 反應堆內著名的核起源過程中。 最初的某些恒星是體積龐大、並過度地浪費本身能量的燦爛的超新星,但它們很快就損耗掉自己的生命, 因為它們把自身的部分不斷地向宇宙空間形成核塵埃,並由此產生了後來的許多其他恒星和行屋。天文學家 認為圍繞著眾多恒星形成了扁平的星雲層,其中又產生了行墨、彗星、流星及行星際空間塵埃顆粒。大約過 了10億年,也許在大爆炸150億年之後,宇宙才開始形成今天這個樣子。 人類關於太陽系起源的科學知識是很不完全的。一般地說,天文學家贊成這樣的觀點,即太陽系生成於被太陽的引力控制在軌道中的一塊巨大的、星雲狀的、緩慢自轉又肩平的雲狀物質,並且向外伸延至大約為太陽系今天這樣大的範圍。關於產生星雲的匯合與形成目前狀態的星雲內部吸積;關於所有的行星和它們的 衛星的形成,以及流星、小行星〈火星及木星之間的行星--譯者注〉、彗星、行星際空間塵埃和其他宇宙 間碎塊兒的形成,總之,人類關於上述一切細節的描述完全是純粹的假說。很顯然,有許多不同的因素在起作用,其中一些產生了許多曾經熔化過的硅酸鹽團(隕石球粒)。其它假說表明，太陽系也許成於起初密度 很低的塵埃球狀物的積累，或許由聚集在一個輕軟的低密度結構中的煙霧狀顆粒的積累而形成。這些物質的積累後來可能又形成密度更大的塵埃顆粒或隕石球粒,但這些僅僅是猜測而已。 關於宇宙初期的塵埃和煙霧狀態,《古蘭經》云:「然後,他志於造天,那時,天還是煙霧」(41:11〉 如前所述,埃德溫•哈勃和其他天文學家令人十分信服地提出了宇宙正在不斷擴展的理論,因為遙遠的銀 河外星系、類星體和其他天體的紅移(red shift〉現象己清楚地表明了這一點。他們發現的依據是,紅移是 退行的物體發出光的多普勒效應造成的,並且根據紅移量可測出物體的退行速度。目前,一些科學家正致力 於尋求用其他方法來解釋紅移現象,但贊成宇宙在不斷擴展的假說是當代科學家們的一致意見。按照這種 理論,遙遠物體的退行速度與它們的距離成一定的比例。自從大爆炸以來,那些遙遠的銀河外星系在一直不 斷地離我們而去。 《古蘭經》已描述了宇宙的歷史和現在,與人類關於字宙及其起源和歸宿的大部分現代科學知識完全 一致。但今天人類掌握的關於宇宙的科學知識,對於即使是50年前的科學家來說也是難以想象的。然而它 們竟與上述摘引的《古蘭經》章節的內容完全吻合,人們不應忘記那是1400多年以前的描述！Top |