宇宙的形成學(xué)說有哪些(2)
宇宙的形成學(xué)說有哪些
宇宙的創(chuàng)生
1.有些宇宙學(xué)家認(rèn)為，暴漲模型最徹底的改革也許是觀測宇宙中所有的物質(zhì)和能量從無中產(chǎn)生的觀點(diǎn)，這種觀點(diǎn)之所以在以前不能為人們接受，是因?yàn)榇嬖谥S多守恒定律，特別是重子數(shù)守恒和能量守恒。但隨著大統(tǒng)一理論的發(fā)展，重子數(shù)有可能是不守恒的，而宇宙中的引力能可粗略地說是負(fù)的，并精確地抵消非引力能，總能量為零。因此就不存在已知的守恒律阻止觀測宇宙從無中演化出來的問題。這種“無中生有”的觀點(diǎn)在哲學(xué)上包括兩個(gè)方面：
?、俦倔w論方面。如果認(rèn)為“無”是絕對的虛無，則是錯(cuò)誤的。這不僅違反了人類已知的科學(xué)實(shí)踐，而且也違反了暴漲模型本身。按照該模型，我們所研究的觀測宇宙僅僅是整個(gè)暴漲區(qū)域的很小的一部分，在觀測宇宙之外并不是絕對的“無”。這種真空能恰恰是一種特殊的物質(zhì)和能量形式，并不是創(chuàng)生于絕對的“無”。如果進(jìn)一步說這種真空能起源于“無”，因而整個(gè)觀測宇宙歸根到底起源于“無”，那么這個(gè)“無”也只能是一種未知的物質(zhì)和能量形式。
②認(rèn)識論和方法論方面。暴漲模型所涉及的宇宙概念是自然科學(xué)的宇宙概念。這個(gè)宇宙不論多么巨大，作為一個(gè)有限的物質(zhì)體系 ，也有其產(chǎn)生、發(fā)展和滅亡的歷史。暴漲模型把傳統(tǒng)的大爆炸宇宙學(xué)與大統(tǒng)一理論結(jié)合起來，認(rèn)為觀測宇宙中的物質(zhì)與能量形式不是永恒的，應(yīng)研究它們的起源。它把“無”作為一種未知的物質(zhì)和能量形式，把“無”和“有”作為一對邏輯范疇，探討我們的宇宙如何從“無”——未知的物質(zhì)和能量形式，轉(zhuǎn)化為“有”——已知的物質(zhì)和能量形式，這在認(rèn)識論和方法論上有一定意義。
2. 宇宙是如何起源的?空間和時(shí)間的本質(zhì)是什么?這是從2000多年前的古代哲學(xué)家到現(xiàn)代天文學(xué)家一直都在苦苦思索的問題。經(jīng)過了哥白尼、赫歇爾、哈勃的從太陽系、銀河系、河外星系的探索宇宙三部曲，宇宙學(xué)已經(jīng)不再是幽深玄奧的抽象哲學(xué)思辯，而是建立在天文觀測和物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的一門現(xiàn)代科學(xué)。
“大爆炸宇宙論”是1927年由比利時(shí)數(shù)學(xué)家勒梅特提出的，他認(rèn)為最初宇宙的物質(zhì)集中在一個(gè)超原子的“宇宙蛋”里，在一次無與倫比的大爆炸中分裂成無數(shù)碎片，形成了今天的宇宙。1948年，俄裔美籍物理學(xué)家伽莫夫等人，又詳細(xì)勾畫出宇宙由一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)于150億年前一次大爆炸后，經(jīng)一系列元素演化到最后形成星球、星系的整個(gè)膨脹演化過程的圖像。
宏觀宇宙是相對無限延伸的。“大爆炸宇宙論”關(guān)于宇宙當(dāng)初僅僅是一個(gè)點(diǎn)，而它周圍卻是一片空白，即將人類至今還不能確定范圍也無法計(jì)算質(zhì)量的宇宙壓縮在一個(gè)極小空間內(nèi)的假設(shè)只是一種臆測。況且從能量與質(zhì)量的正比關(guān)系考慮，一個(gè)小點(diǎn)無緣無故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量從何而來呢?
大爆炸宇宙論面臨的難題還有，如果宇宙無限膨脹下去，最后的結(jié)局如何呢?德國物理學(xué)家克勞修斯指出，能量從非均勻分布到均勻分布的那種變化過程，適用于宇宙間的一切能量形式和一切事件，在任何給定物體中有一個(gè)基于其總能量與溫度之比的物理量，他把這個(gè)物理量取名為“熵”，孤立系統(tǒng)中的“熵”永遠(yuǎn)趨于增大。但在宇宙中總會有高“熵”和低“熵”的區(qū)域，不可能出現(xiàn)絕對均勻的狀態(tài)。所以，那種認(rèn)為由于“熵”水平的不斷升高而達(dá)到最大值時(shí)，宇宙就會進(jìn)入一片死寂的永恒狀態(tài)，最終“熱寂”而亡的結(jié)局。
根據(jù)天文觀測資料和物理理論描述宇宙的具體形態(tài)，星系的形態(tài)特征對研究宇宙結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，從星系的運(yùn)動規(guī)律可以推斷整個(gè)宇宙的結(jié)構(gòu)形態(tài)。而星系共有的圓形旋渦結(jié)構(gòu)就是整個(gè)宇宙的縮影，那些橢圓、棒旋等不同的星系形態(tài)只是因?yàn)樾窍的挲g和觀測角度不同而產(chǎn)生的視覺效果。
螺旋形是自然界中普遍的物質(zhì)運(yùn)動形式。這種螺旋現(xiàn)象對于認(rèn)識宇宙形態(tài)有著重要的啟迪作用，大至旋渦星系，小至DNA分子，都是在這種螺旋線中產(chǎn)生。大自然并不認(rèn)可筆直的形式，自然界所有物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)都是曲線運(yùn)動方式的圓環(huán)形狀。從原子、分子到星球、星系直到星系團(tuán)、超星系團(tuán)無一例外，毋庸置疑，浩瀚的宇宙就是一個(gè)大旋渦。因此，確立一個(gè)“宇宙模型”，比那種作為所有物質(zhì)總和的“宇宙”卻脫離曲線運(yùn)動模式而獨(dú)辟蹊徑，以直線運(yùn)動方式從一個(gè)中心向四面八方無限伸展的“大爆炸宇宙模型”，更能體現(xiàn)真實(shí)的宇宙結(jié)構(gòu)形態(tài)。
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相關(guān)名言
宇宙是無限的。——伊壁鳩魯
宇宙本身不過是一條原因和結(jié)果的無窮的鏈條。——霍爾巴赫
地外文明的探索不僅是宇宙探索的一部分，同時(shí)對人類的進(jìn)化和科技的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。——周海中
邏輯的諧和在宇宙中是作為一種無為變易的必然性而存在的。但審美的諧和則在宇宙間作為一種生動的理想而存在著，并把宇宙走向更細(xì)膩。——懷特海
一、時(shí)間公理：時(shí)間無盡永前。表達(dá)式：T=【t∈(-∞,+ ∞)∩△t>0】。
時(shí)間公理分為時(shí)刻分理和時(shí)段分理兩部份。
1、時(shí)刻分理：t∈(-∞,+ ∞)為“無盡”，指“時(shí)間沒有起始和終結(jié)”。
時(shí)刻無限多、刻刻不同是時(shí)間本性之一。t為時(shí)刻，其測量數(shù)值為實(shí)數(shù)。
2、時(shí)段分理：△t>0為“永前”，指“時(shí)間的增量總是正數(shù)”。
二、空間公理：空間無界永在。表達(dá)式：U=【r∈[0,+ ∞)∩r=ct】。
空間公理分為點(diǎn)分理與空時(shí)關(guān)系分理兩部份。
1、點(diǎn)分理：r∈[0,+ ∞)為“無界”，指“空間里任一點(diǎn)都居中”。
點(diǎn)數(shù)無限多、點(diǎn)點(diǎn)不同又點(diǎn)點(diǎn)平權(quán)是空間本性。這里點(diǎn)P=(r,θ,φ )[球坐標(biāo)]，r為P點(diǎn)到球坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離，其測量數(shù)值為非負(fù)實(shí)數(shù)，θ∈[0,π]，φ∈[0,2π]。
2、空時(shí)關(guān)系分理：r=ct為“永在”，指“空間永現(xiàn)于當(dāng)前時(shí)刻”。
任何空間點(diǎn)都必然出現(xiàn)在當(dāng)前時(shí)刻是空間與時(shí)間的基本關(guān)系。這里c為光速常量。因?yàn)楦鶕?jù)狹義相對論中的四維時(shí)空概念，時(shí)空間隔ct-r=0是不變量，即時(shí)間和空間之間沒有間隔，所以r=ct表示P點(diǎn)是光即時(shí)到達(dá)之點(diǎn)，也就是表示“空間永現(xiàn)于當(dāng)前時(shí)刻”。
三、質(zhì)量公理：質(zhì)量無限永有。表達(dá)式：M=【m∈( 0,+ ∞)∩ρη≠ρ0】。
質(zhì)量公理分為總體分理和質(zhì)空關(guān)系分理兩部份。
1、總體分理：m∈(0,+ ∞)為“無限”，指“宇宙的總質(zhì)量無限大”。
總質(zhì)量無限大是質(zhì)量本性。這里m為靜質(zhì)量。
2、質(zhì)空關(guān)系分理：ρη≠ρ0為“永有”，指“永不均勻地布滿空間”。
“宇宙空間內(nèi)的任何部份都充滿著質(zhì)量，不存在不含質(zhì)量的純空，但各點(diǎn)的密度都不相同”，這是質(zhì)量與空間的基本關(guān)系。ρ0為任意指定一空間點(diǎn)的密度，ρη為其他的任意空間點(diǎn)的密度，ρη≠ρ0表示每點(diǎn)的密度都不相等，就是說“質(zhì)布空間永不均”。這里ρ=dm/du，其中dm 為無窮小的質(zhì)元;du為無窮小的空元，其中u為域積，包括點(diǎn)、線、面、體之積;η為正整數(shù)。 “質(zhì)布空間永不均”在量子力學(xué)上表達(dá)為“測不準(zhǔn)原理”。著名的布朗運(yùn)動就是由“質(zhì)布空間永不均”造成的。