千万不要对UFO自不量力宇宙起源之谜各种宇宙起源的学说。
导言:今天看起来,过去有关宇宙的学说是多么荒唐可笑,令人不可置信,那时的人竟会那么愚昧无知。可那偏偏又是言之凿凿的已经发生过的事实。我们能否想象,后人会怎样看待成为历史的我们呢?覆天说“覆天说”是我国古代最早的宇宙结构学说。这一学说认为,天是圆形的,像一把张开的大伞覆盖在地上;地是方形的,像一个棋盘,日月星辰则像爬虫一样过往天空,因此这一学说又被称为“天圆地方说”。
“天圆地方说”当然是因为那时的人认识粗浅,但就在当时也很难让人信服。比如方形的地和圆形的天怎样连接起来,就是一个问题。于是,天圆地方说又修改为:天并不与地相接,而是像一把伞高悬在大地上空,中间有绳子缚住它的枢纽,四周还有八根柱子支撑着。但是,这八根柱子撑在什么地方呢?天盖的伞柄插在哪里?扯着大帐篷的绳子又拴在哪里?这些问题根本就无法用天圆地方说来解释。
到了战国末期,另一种覆天说诞生了。新覆天说认为,天像覆盖着的斗笠,地像覆盖着的盘子,天和地并不相交,天地之间相距八万里。盘子的最高点便是北极。太阳围绕北极旋转,太阳落下并不是落到地下面,而是落到了我们看不见的地方,就像一个人举着火把跑远了,我们就看不到了一样。新覆天说不仅在认识上比天圆地方说前进了一大步,而且对古代数学和天文学的发展产生了重要的影响。
宇宙的起源——浑天说在新覆天说中,有一套很有趣的天高地远的数字和一张说明太阳运行规律的示意图——七衡六间图。古代许多圭表都是高八尺,这和新覆天说中的天地相距八万里有直接关系。
覆天说是一种原始的宇宙认识论,它对许多宇宙现象不能做出正确的解释,同时本身又存在许多漏洞。浑天说日月星辰东升西落,它们怎么来又上哪去了?日月在东升以前和西落以后究竟停留在什么地方?这些问题一直使古人困惑不解。直到东汉时,著名的天文学家张衡提出了完整的“浑天说”思想,才使人们对这个问题的认识前进了一大步。
浑天说认为,天和地的关系就像鸡蛋中蛋白和蛋黄的关系一样,地被天包在当中。浑天说中天的形状,不像覆天说所说的那样是半球形的,而是一个南北短、东西长的椭圆球。大地也是一个球,这个球浮在水上,回旋飘荡;后来又有人认为地球是浮于气上的。不管怎么说,浑天说包含着朴素的“地动说”的萌芽。
用浑天说来说明日月星辰的运行出没非常明了而且容易理解。浑天说认为,日月星辰都附着在天球上。白天,太阳升到我们面对的这边来,星星落到地球的背面去;到了夜晚,太阳落到地球背面去,星星升上来。如此周而复始,便有了星辰日月的出没。
浑天说把地球当作宇宙的中心,这一点与盛行于古代欧洲的“地心说”如出一辙。不过,浑天说虽然认为日月星辰都附在一个坚固的天球上,但并不认为天球之外就一无所有了,而是说那里是未知的世界。这是浑天说比地心说高明的地方。
浑天说提出后,并未能立即取代覆天说,但却让两派争吵不休。但是,在宇宙结构的认识上,浑天说显然要比覆天说进步得多,能更好地解释许多天象。
一方面,浑天说手中有两大法宝:工具是当时最先进的观天仪——浑仪,借助于它,浑天家可以用精确的观测事实来论证浑天说。在中国古代,依据这些观测事实而制定的历法具有相当的精度,这是覆天说所无法比拟的。另一大法宝就是浑象,利用它可以形象地演示天体的运行,使人们不得不折服于浑天说的卓越思想。因此,浑天说逐渐取得了优势地位。到了唐代,天文学家一行等人通过大地测量彻底否定了覆天说,使浑天说在中国古代天文领域称雄了上千年。宣夜说宣夜说是我国历史上最有见地的宇宙无限论思想。它最早出现于战国时期,到汉代则已明确提出。“宣夜”是说天文学家们观测星辰常常喧闹到半夜还不睡觉。据此推想,宣夜说是天文学家们在对星辰日月的辛勤观察中得出的。
不论是中国古代的覆天说、浑天说,还是西方古代的地心说,乃至哥白尼的日心说,无不把天看作一个坚硬的球壳,星星都固定在这个球壳上。宣夜说否定这种看法,认为宇宙是无限的,宇宙中充满着气体,所有天体都在气体中漂浮运动。星辰日月的运动规律是由它们各自的特性所决定的,绝没有坚硬的天球或是什么本轮、均轮来束缚它们。宣夜说打破了固体天球的观念,这在古代众多的宇宙学说中是非常难得的。这种宇宙无限的思想出现于两千多年前,是非常可贵的。
另一方面,宣夜说创造了天体漂浮于气体中的理论,并且在它的进一步发展中认为连天体自身包括遥远的恒星和银河都是由气体组成。这一思想是如此的超前,竟和现代天文学的许多结论一致。
宣夜说不仅认为宇宙在空间上是无边无际的,而且还进一步提出宇宙在时间上也是无始无终的、无限的思想。这种思想给人类认知史留下了一抹亮光。可惜,宣夜说的卓越思想,在中国古代没有受到重视,最终没有得到更好发展。地心说地心说在古代欧洲很是盛行了一段时间。它最初由古希腊学者欧多克斯提出,经过亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。
托勒密认为,地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外,依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,在各自的圆形轨道上绕地球运转。其中,行星的运动要比太阳、月球复杂些:行星在本轮上运动,而本轮又沿均轮绕地运行。在太阳、月球行星之外,是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。而推动天体的原动天就在最外面。
地心说是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的,然而它的历史功绩不应抹杀。地心说承认地球是“球形”的,并把行星从恒星中区别出来,着眼于探索和揭示行星的运动规律,这标志着人类对宇宙认识的一大进步。地心说最重要的成就是运用数学计算行星的运行,托勒密还第一次提出“运行轨道”的概念,设计出了一个本轮均轮模型。按照这个模型,人们能够对行星的运动进行定量计算,推测行星所在的位置,这是一个伟大的创造。在一定时期里,依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象,因而在生产实践中也起过一定的作用。
地心说中的本轮均轮模型,毕竟是托勒密根据有限的观察资料拼凑出来的,他是通过人为地规定本轮、均轮的大小及行星运行速度,才使这个模型和实测结果取得一致。但是,到了中世纪后期,随着天文观测仪器的不断改进,行星位置和运动的测量越来越精确,观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差,就逐渐显露出来了。
但是,信奉地心说的人们并没有认识到这是由于地心说本身的错误造成的,却用增加本轮的办法来补救地心说。开始这种办法还能勉强应付,后来小本轮增加到八十多个,可再也无法算出小行星的位置。这不能不使人怀疑地心说的正确性了。到了16世纪,哥白尼在持日心地动观的古希腊先辈和同时代学者的基础上,终于创立了“日心说”。从此,地心说便逐渐被淘汰了。日心说1543年,波兰天文学家哥白尼在临终时发表了一部具有历史意义的著作——《天体运行论》,这是第一次完整地提出“日心说”理论。这个理论体系认为,太阳是行星系统的中心,一切行星都绕太阳旋转。地球也是一颗行星,它在上面像陀螺一样自转,同时又和其他行星一样围绕太阳转动。
日心说把宇宙的中心从地球移向太阳,现在看来没有什么,可在当时却是一项非凡的创举。哥白尼依据大量精确的观测材料,运用当时正在发展中的三角学的成就,分析了行星、太阳、地球之间的关系,计算了行星轨道的相对大小和倾角等,“安排”出一个比较和谐而有秩序的太阳系。这比起已经加到八十余个圈的地心说,不仅在结构上优美和谐得多,而且很容易计算。更重要的是,哥白尼的计算与实际观测资料能更好地吻合。因此,日心说最终代替了地心说。
在中世纪的欧洲,托勒密的地心说一直占有统治地位。因为神权统治需要这种理论,它与基督教会所渲染的“上帝创造了人,并把人置于宇宙中心”的说法不谋而合。谁若胆敢怀疑地心说,那就是亵渎神灵,大逆不道,要受到严厉惩罚。日心说把地球从宇宙中心驱逐出去,显然违背了基督教义,为教会势力所不容。为了捍卫这一学说,不少仁人志士与黑暗的神权统治势力进行了前仆后继的斗争,付出了血的代价。为了维护地心说,教会用火活活烧死了意大利思想家布鲁诺;意大利科学家伽利略,也因为支持日心说而被宗教法庭判处终身监禁;开普勒、牛顿等自然科学家,都为这场斗争作出过重要贡献。大爆炸说1929年,天文学家哈勃公布了一个震惊科学界的发现。而一个结论也因他的发现而产生了:所有的河外星系都在离我们远去。即宇宙在高速地膨胀着。这一发现促使一些天文学家想到:既然宇宙在膨胀,那么就可能有一个膨胀的起点。天文学家勒梅特认为,现在的宇宙是由一个“原始原子”爆炸而成的。这是大爆炸说的前身。美国天文学家伽莫夫接受并发展了勒梅特的思想,于1948年正式提出了宇宙起源的大爆炸学说。
伽莫夫认为,宇宙最初是个温度极高、密度极大的由最基本粒子组成的“原始火球”。根据现代物理学,这个火球必定迅速膨胀,它的演化过程好像一次巨大的爆发。由于膨胀得太快,宇宙密度和温度不断降低,在这个过程中形成了一些化学元素(原子核),然后形成由原子、分子构成的气体物质,气体物质又逐渐凝聚起星云,最后从星云中逐渐产生各种天体,我们现在所处的宇宙也就产生了。
这种学说一般人听起来非常离奇,不可思议。在科学界,也由于这个学说缺乏有力的实际证据,因而在它刚刚问世时,并未予以普遍的响应。到了1965年,宇宙背景辐射的发现使大爆炸说重见天日。原来,大爆炸说曾预言宇宙中还应该到处存在着“原始火球”的“余热”,这种余热应表现为一种四面八方都有的背景辐射。特别令人惊奇的是,伽莫夫预言的“余热”温度竟恰好与宇宙背景辐射的温度相当。另一方面,由于有关天文学数据已被改进,因此根据这个数据推算出来的宇宙膨胀年龄,已从原来的50亿年增到100亿至200亿年,这个年龄与天体演化研究中所发现的最老的天体年龄是吻合的。由于大爆炸说比其他宇宙学说能够更多、更好地解释宇宙观测事实,这就使它得到大多数人的支持。
现在大爆炸思想为大多数科学家所接受,不少过去不能解释的问题正在逐步解决,它是最有影响、最有希望的一种宇宙学说。连续创生说由于大爆炸理论并没有被证明是真理,当然就会有人有另外的观点。在近代宇宙学史上曾经和大爆炸理论抗衡的宇宙形成理论还有连续创生论。
1948年,两位奥地利天文学家邦迪和戈尔德提出一种理论,承认膨胀宇宙但否定大爆炸。后来英国天文学家霍伊尔发展并普及了这个理论,在星系散开的过程中,星系之间又形成新的星系;形成新星系的物质是无中生有的,而且运动的速度非常缓慢,用现在的技术无法测出。这就得出了宇宙自始至今基本上保持着同一状态的理论。在过去无数个纪元中,它看上去就是现在这个样;在未来的无数个纪元中,它看上去还将是现在这个样子,因此既没有开始也没有结束。
这种理论被称为连续创生论,也就是说宇宙是稳定恒态的。在十多年的时间里,大爆炸和连续创生论的争论非常激烈,但没有实际的证据来决定哪一个是正确的。
1949年,伽莫夫指出,假若大爆炸曾经发生,伴随而生的辐射在宇宙膨胀过程中应该损失能量,而现在应该以射电辐射的形式存在,作为一个均质背景从天空的四面八方射来。这种辐射在绝对温度5K(-268℃)时应该是天体的特征。美国物理学家迪克则把这一学说做了发展。
1964年5月,德国出生的美国物理学家彭齐亚斯和美国射电天文学家R·W·威尔逊接受迪克的建议,探测到与伽莫夫预见的特征非常相似的射电波背景,它显示出宇宙的平均温度为绝对温度3K。
多数天文学家认为,射电波背景的发现为大爆炸理论提供了结论性的证据。现在一般天文学家都接受大爆炸理论,而放弃了连续创生论的观点。这也使连续创生论成了明日黄花了。星云说太阳系究竟是怎样产生的,人们一直在寻找着满意的答案。长期以来,人们为了解决这个问题,曾经提出过许多学说,其中“星云说”提出最早,当代天文学界也最支持这个学说。
最初的星云说是在18世纪下半叶由德国哲学家康德和法国天文学家拉普拉斯提出来的。由于他们的学说在内容上大同小异,因而人们一般称之为康德-拉普拉斯星云说。他们认为:太阳系是由一块星云收缩形成的,先形成的是太阳,然后剩余的星云物质进一步收缩演化形成行星。