一起读《时间简史》-07宇宙大爆炸
在之前的两集,我们讨论了宇宙学中最重要的两个问题,就是宇宙有多大和宇宙有多老。暂时得出的结论是宇宙在空间上无限大,但他的年龄并不是无限大的,也就是宇宙也有一个出生日期,这是到19世纪人们对宇宙的认识。
这一集我们就来看看在很久很久以前,宇宙是怎么诞生的呢?你可能会问我出生的时候宇宙已经诞生了,它怎么诞生的?我没看到。宇宙灭亡的那天,肯定也是很久以后的事儿,我也看不到。那科学家们为什么要关心这个问题呢?
其实宇宙诞生的问题意义特别大。知道宇宙如何诞生,我们就可以进一步了解地球和其他星体是如何诞生的,就有可能进一步发现宇宙中还有哪些地方适合人类生存。万一哪天地球待不下去了,我们好可以移民外太空。还有就是了解宇宙的诞生,可以帮助你认识时间是个什么东西。
首先请你回忆一下牛顿是如何论证宇宙无限大的。如果宇宙是有限大的,牛顿担心因为万有引力的作用,所有的物质会彼此靠近,最终都会挤压在一块。但你要注意宇宙是无限大的这个说法成立有一个前提,就是宇宙的大小和状态必须是保持不变的。换句话说,宇宙必须是静态的。静态宇宙对于牛顿来说十分重要,因为如果宇宙时刻在变,牛顿的担心就纯属多余。我马上就会告诉你为什么是这样。
牛顿提出无限大的说法是在17世纪末。但是很奇怪,之后两百多年都没有人提出宇宙的大小会不会时刻在变化。按照霍金的说法,那个时候社会上的思维风气就是这样。什么风气呢?就是人们愿意相信真理是永恒不变的,所以宇宙也应该是不变的这股思维风气其实非常可怕,可怕到连爱因斯坦都受到了不好的影响。
话说爱因斯坦提出广义相对论是在1915年,当时所有人都认为宇宙的大小是不变的,爱因斯坦也这么想。所以当他发现相对论推导出来的居然是一个动态的宇宙,他一时间无法接受这个事实。于是很主观的在他的方程式里面加入了一个叫宇宙常数的变量。这个东西一加进去,在形式上宇宙就变成静态的了,大小不会改变。
到了1929年,宇宙不变的这股思维风气终于要吹完了。跟之前伽利略发现木星的卫星一样,这次立功的仍然是一台望远镜。美国天文学家哈勃用当时世界上最先进的天文望远镜发现,无论他巢宇宙中哪个方向看,远处的星系都在远离我们而去。也就是说宇宙正在膨胀……