語文高三下冊《宇宙的未來》正文

語文高三下冊《宇宙的未來》正文

　　《宇宙的未來》是人教版高中語文必修5的一篇科技論文,是史蒂芬·霍金1991年1月在英國劍橋大學作的一次演講，下面是學習啦小編給大家?guī)淼恼Z文高三下冊《宇宙的未來》正文，希望對你有幫助。

　　語文高三《宇宙的未來》正文

　　在非常早的時代，預(yù)言未來是先知或者女巫的職責。這些通常是被毒藥或火山隙溢出的氣體弄得精神恍惚的女人。周圍的牧師把她們的咒語翻譯出來，而真正的技巧在于解釋。古希臘的德勒菲的著名巫師以模棱兩可而臭名昭著。當這些斯巴達人問道，在波斯人攻擊希臘時會發(fā)生什么時，這巫師回答道：要么斯巴達會被消滅，(古代巫師的預(yù)言，訣竅在于可以隨意作出解釋。)要么其國王會被殺害。我想這些牧師盤算，如果這些最終都沒有發(fā)生，則斯巴達就會對阿波羅太陽神如此之感恩戴德，以致忽視其巫師作錯預(yù)言的這個事實。事實上，國王在捍衛(wèi)特莫皮拉隘道〔特莫皮拉隘道〕一般譯作“溫泉關(guān)”。公元前480年，波斯國王薛西斯一世率領(lǐng)大軍五十多萬、戰(zhàn)艦千艘，越過達達尼爾海峽，水陸兩路進犯希臘。斯巴達國王列奧尼達斯率領(lǐng)300名斯巴達士兵在溫泉關(guān)頑強抵抗波斯軍，全部戰(zhàn)死。波斯軍隊占領(lǐng)雅典，大肆焚掠。希波戰(zhàn)爭是希臘諸城邦反抗波斯侵略和壓迫的戰(zhàn)爭，最后以希臘的勝利而結(jié)束。的一次拯救斯巴達并最終擊敗波斯人的行動中喪生了。

　　另一次事件，利迪亞〔利迪亞〕一般譯作“呂底亞”，小亞細亞西部的奴隸制國家，在現(xiàn)在的土耳其境內(nèi)。的國王克羅修斯〔克羅修斯〕一般譯作“克羅伊斯”，呂底亞的末代國王(約前560—前546年在位)。公元前546年，波斯國王居魯士攻破其首都薩狄斯，被俘。據(jù)說他是古代的巨富之一，他的名字已成為“富豪”的同義語。，這位世界上最富裕的人有一次問道：如果他侵略波斯的話會發(fā)生什么。其回答是：一個偉大的王國將會崩潰。克羅修斯以為這是指波斯帝國，殊不知正是他自己的王國要陷落，而他自己的下場是活活地在柴堆上受火刑。

　　近代的末日預(yù)言者為了避免尷尬，不為世界的末日設(shè)定日期。這些日期使股票市場下瀉。雖然它使我百思不解，為何世界的終結(jié)會使人愿意用股票來換錢，假定你在世界末日什么也帶不走的話。

　　迄今為止，所有為世界末日設(shè)定的日期都無聲無息地過去了。但是這些預(yù)言家經(jīng)常為他們顯然的失敗找借口解釋。例如，第七日回歸的創(chuàng)建者威廉·米勒〔威廉·米勒〕(1782—1849)美國紐約州農(nóng)民，近代基督復臨運動的創(chuàng)始人。從1831年起開始傳道，根據(jù)《但以理書》的某些章節(jié)推算出基督將于1843年或1844年3月21日第二次降臨，贏得了成千上萬的追隨者。預(yù)言雖然失敗，但該派仍堅持教義，并于1863年成立了基督復臨安息日會。預(yù)言，耶穌的第二次到來會在1843年3月21日至1844年3月21日間發(fā)生。在沒有發(fā)生這件事后，這個日期就修正為1844年10月22日。當這個日期通過又沒有發(fā)生什么事后，又提出了一種新的解釋。據(jù)說，1844年是第二次回歸的開始，但是首先要數(shù)出獲救者名單。只有數(shù)完了名單，審判日才降臨到那些不列在名單上的人。幸運的是，數(shù)人名看來要花很長的時間。

　　當然，科學預(yù)言也許并不比那些巫師或預(yù)言家的更可靠些。人們只要想到天氣預(yù)報就可以了。但是在某些情形下，我們認為可以做可靠的預(yù)言。宇宙在非常大的尺度下的未來，便是其中一個例子。

　　我們在過去的三百年間發(fā)現(xiàn)了制約在所有正常情形下物體的科學定律。我們?nèi)匀徊恢乐萍s在極端條件下物體的精確的定律。那些定律在理解宇宙如何起始方面很重要，但是它不影響宇宙的未來演化，除非直到宇宙坍縮成一種高密度的狀態(tài)。事實上，我們必須花費大量金錢建造巨大粒子加速器去檢驗這些高能定律，便是這些定律對現(xiàn)在宇宙的影響是多么微不足道的一個標志。

　　即便我們知道了制約宇宙的有關(guān)定律，我們?nèi)匀徊荒芾盟鼈內(nèi)ヮA(yù)言遙遠的未來。這是因為物理方程的解會呈現(xiàn)出一種稱作混沌的性質(zhì)。這表明方程可能是不穩(wěn)定的：在某一時刻對系統(tǒng)作非常微小的改變，系統(tǒng)的未來行為很快會變得完全不同。例如，如果你稍微改變一下你旋轉(zhuǎn)輪賭盤的方式，就會改變出來的數(shù)字。你在實際上不可能預(yù)言出來的數(shù)字，否則的話，物理學家就會在賭場發(fā)財。

　　在不穩(wěn)定或混沌的系統(tǒng)中，一般地存在一個時間尺度，初始狀態(tài)下的小改變在這個時間尺度將增長到兩倍。在地球大氣的情形下，這個時間尺度是五天的數(shù)量級，大約為空氣繞地球吹一圈的時間。人們可以在五天之內(nèi)作相當準確的天氣預(yù)報，但是要做更長遠得多的天氣預(yù)報，就既需要大氣現(xiàn)狀的準確知識，又需要一種不可逾越的復雜計算。我們除了給出季度平均值以外，沒有辦法對六個月以后作具體的天氣預(yù)報。

　　我們還知道制約化學和生物的基本定律，這樣在原則上，我們應(yīng)能確定大腦如何工作。但是制約大腦的方程幾乎肯定具有混沌行為，初始態(tài)的非常小的改變會導致非常不同的結(jié)果。這樣，盡管我們知道制約人類行為的方程，但在實際上我們不能預(yù)言它?？茖W不能預(yù)言人類社會的未來或者甚至它有沒有未來。其危險在于，我們毀壞或消滅環(huán)境的能力的增長比利用這種能力的智慧的增長快得太多了。

　　宇宙的其他地方對于地球上發(fā)生的任何事物根本不在乎。繞著太陽公轉(zhuǎn)的行星的運動似乎最終會變成混沌，盡管其時間尺度很長。這表明隨著時間流逝，任何預(yù)言的誤差將越來越大。在一段時間之后，就不可能預(yù)言運動的細節(jié)。我們能相當?shù)乜隙?，地球在相當長的時間內(nèi)不會和金星相撞。但是我們不能肯定，在軌道上的微小擾動會不會積累起來，引起在十幾億年后發(fā)生這種碰撞。太陽和其他恒星繞著銀河系的運動，以及銀河系繞著其局部星系團的運動也是混沌的。我們觀測到，其他星系正離開我們運動而去，而且它們離開我們越遠，就離開得越快。這意味著我們周圍的宇宙正在膨脹：不同星系間的距離隨時間而增加。

　　我們觀察到的從外空間來的微波輻射〔微波輻射〕指宇宙微波背景輻射，即來自宇宙空間背景上的各個方向同性的微波輻射，是宇宙之初“大爆炸”的余熱，溫度比開氏絕對零度高2.7度，習慣上稱為3K輻射。1965年美國科學家彭齊亞斯和威爾遜因共同發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射而獲1978年諾貝爾物理學獎。背景給出這種膨脹是平滑而非混沌的證據(jù)。你只要把你的電視調(diào)到一個空的頻道就能實際觀測到這個輻射。你在屏幕上看到的斑點的小部分是由太陽系外的微波引起的。這就是從微波爐得到的同類的輻射，但是要更微弱得多。它只能把食物加熱到絕對溫度〔絕對溫度〕即開氏溫度，1848年由英國物理學家開爾文(1824—1907)提出，1960年第十一屆國際計量大會規(guī)定熱力學溫度以開爾文為單位。開氏的零度稱為“絕對零度”，等于零下攝氏273.15度。③〔哥白尼(1473—1543)〕波蘭天文學家，太陽中心說的創(chuàng)立者，近代天文學的奠基人。的2.7度，所以不能用來溫熱你的外賣皮薩〔皮薩〕一種意大利式的餡餅。。人們認為這種輻射是熱的早期宇宙的殘余。但是它最使人印象深刻的是，從任何方向來的輻射量幾乎完全相同。宇宙背景探索者衛(wèi)星已經(jīng)非常精確地測量了這種輻射。從這些觀測繪出的天空圖可以顯示輻射的不同溫度。在不同方向上這些溫度不同，但是差別非常微小，只有十萬分之一。因為宇宙不是完全光滑的，存在諸如恒星、星系和星系團的局部無規(guī)性，所以從不同方向來的微波必須有些不同。但是，要和我們觀測到的局部無規(guī)性相協(xié)調(diào)，微波背景的變化不可能再小了。微波背景在所有方向上能夠相等到100 000分之99 999。

　　上古時代，人們以為地球是宇宙的中心。在任何方向上背景都一樣的事實，對于他們而言毫不足怪。然而，從哥白尼③時代開始，我們就被降級為繞著一顆非常平凡的恒星公轉(zhuǎn)的一顆行星，而該恒星又是繞著我們看得見的不過是一千億個星系中的一個典型星系的外邊緣公轉(zhuǎn)。我們現(xiàn)在是如此之謙和，我們不能聲稱任何在宇宙中的特殊地位。所以我們必須假定，在圍繞任何其他星系的任何方向的背景也是相同的。這只有在如果宇宙的平均密度以及膨脹率處處相同時才有可能。平均密度或膨脹率的大區(qū)域的任何變化都會使微波背景在不同方向上不同。這表明，宇宙的行為在非常大尺度下是簡單的，而不是混沌的。因此我們可以預(yù)言宇宙遙遠的未來。

　　因為宇宙的膨脹是如此之均勻，所以人們可按照一個單獨的數(shù)，即兩個星系間的距離來描述它?，F(xiàn)在這個距離在增大，但是人們預(yù)料不同星系之間的引力吸引正在降低這個膨脹率。如果宇宙的密度大于某個臨界值，引力吸引將最終使膨脹停止并使宇宙開始重新收縮。宇宙就會坍縮到一個大擠壓。這和起始宇宙的大爆炸相當相似。大擠壓是被稱作奇性的一個東西，是具有無限密度的狀態(tài)，物理定律在這種狀態(tài)下失效。這就表明即便在大擠壓之后存在事件，它們要發(fā)生什么也是不能預(yù)言的。但是若在事件之間不存在因果的連接，就沒有合理的方法說一個事件發(fā)生于另一個事件之后。也許人們可以說，我們的宇宙在大擠壓處終結(jié)，而任何發(fā)生在“之后”的事件都是另一個相分離的宇宙的部分。這有一點像是再投胎。如果有人聲稱一個新生的嬰兒是和某一死者等同，如果該嬰兒沒從他的以前的生命遺傳到任何特征或記憶，這種聲稱有什么意義呢?人們可以同樣地講，它是完全不同的個體。

　　如果宇宙的密度小于該臨界值，它將不會坍縮，而會繼續(xù)永遠膨脹下去。其密度在一段時間后會變得如此之低，引力吸引對于減緩膨脹沒有任何顯著的效應(yīng)。星系們會繼續(xù)以恒常速度相互離開。

　　這樣，對于宇宙的未來其關(guān)鍵問題在于：平均密度是多少?如果它比臨界值小，宇宙就將永遠膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會坍縮，而時間本身就會在大擠壓處終結(jié)。然而，我比其他的末日預(yù)言者更占便宜。即便宇宙將要坍縮，我可以滿懷信心地預(yù)言，它至少在一百億年內(nèi)不會停止膨脹。我預(yù)料那時自己不會留在世上被證明是錯的。

　　我們可以從觀測來估計宇宙的平均密度。如果我們計算能看得見的恒星并把它們的質(zhì)量相加，我們得到的，不到臨界值的百分之一左右。即使我們加上在宇宙中觀測到的氣體云的質(zhì)量，它仍然只把總數(shù)加到臨界值的百分之一。然而，我們知道，宇宙還應(yīng)該包含所謂的暗物質(zhì)，即是我們不能直接觀測到的東西。暗物質(zhì)的一個證據(jù)來自于螺旋星系。存在恒星和氣體的巨大的餅狀聚合體。我們觀測到它們圍繞著自己的中心旋轉(zhuǎn)。但是如果它們只包含我們觀測到的恒星和氣體，則旋轉(zhuǎn)速率就高到足以把它們甩開。必須存在某種看不見的物質(zhì)形式，其引力吸引足以把這些旋轉(zhuǎn)的星系牢牢抓住。

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