內(nèi)容簡介

1932年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論：整個(gè)宇宙最初聚集在一個(gè)“原始原子”中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。美籍俄國天體物理學(xué)家伽莫夫第一次將廣義相對(duì)論融入到宇宙理論中，提出了熱大爆炸宇宙學(xué)模型：宇宙開始于高溫、高密度的原始物質(zhì)，最初的溫度超過幾十億度，隨著溫度的繼續(xù)下降，宇宙開始膨脹。

1965年，彭齊亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)了宇宙背景輻射，后來他們證實(shí)宇宙背景輻射是宇宙大爆炸時(shí)留下的遺跡，從而為宇宙大爆炸理論提供了重要的依據(jù)。他們也因此獲1978年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。20世紀(jì)科學(xué)的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的體現(xiàn)。他對(duì)于宇宙起源后10-43秒以來的宇宙演化圖景作了清晰的闡釋。

宇宙的起源：最初是比原子還要小的奇點(diǎn)，然后是大爆炸，通過大爆炸的能量形成了一些基本粒子，這些粒子在能量的作用下，逐漸形成了宇宙中的各種物質(zhì)。至此，大爆炸宇宙模型成為最有說服力的宇宙圖景理論。然而，至今宇宙大爆炸理論仍然缺乏大量實(shí)驗(yàn)的支持，而且我們尚不知曉宇宙開始爆炸和爆炸前的圖景。

全文

今天我給大家演講的題目是《宇宙是從大爆炸中誕生的嗎》，大家一看這個(gè)題目就會(huì)聯(lián)想翩翩，首先想到很奇怪，再一個(gè)感覺覺得有點(diǎn)不可思議，怎么會(huì)是大爆炸呢？那我們就看一下，這個(gè)宇宙究竟是怎樣誕生的，為什么我們會(huì)想到大爆炸？

上一個(gè)世紀(jì)最早想到這件事情的是一個(gè)匈牙利的天文學(xué)家叫勒馬特，他怎么想到的呢？我們知道上一個(gè)世紀(jì)初期以后，物理學(xué)的發(fā)展都很快。其中在物理學(xué)里邊有一個(gè)很重要的規(guī)律，就是這個(gè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和次序都是從簡單到復(fù)雜，那么描寫這個(gè)量呢？有一個(gè)物理參數(shù)叫做熵，這個(gè)熵說什么呢？就是說任何一個(gè)事物，宇宙世界，這個(gè)發(fā)展次序都是從簡單到復(fù)雜。所以我們宇宙中的熵也是在不斷地增加，從簡單到復(fù)雜，最簡單是什么呢？最簡單就是一個(gè)小的單元。所以勒馬特就想到，這個(gè)宇宙最初的可能就是從一個(gè)原始的原子誕生的，然后這個(gè)原子演變演變最后演變成現(xiàn)在的宇宙。這就符合這個(gè)物理規(guī)律，這個(gè)熵是不斷增加的。這是勒馬特最早提出來的一個(gè)設(shè)想。

但是真正想到大爆炸理論，還是從我們物理學(xué)里邊的老祖宗開始，也就是上一個(gè)世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家愛因斯坦。大家知道，愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對(duì)論，這張照片是愛因斯坦非常天真的一張照片。那么他創(chuàng)立了廣義相對(duì)論以后，這個(gè)廣義相對(duì)論最主要的一個(gè)用途就是來描寫宇宙。所以廣義相對(duì)論產(chǎn)生以后，就有了一個(gè)理論基礎(chǔ)來描述我們的宇宙，但是光有這么一個(gè)理論還不行，還需要天文學(xué)家有一個(gè)實(shí)踐。天文學(xué)家里邊有一位非常有名的人哈勃。大家知道天上飛著一個(gè)空間望遠(yuǎn)鏡，就叫做哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。為什么呢？就是為了紀(jì)念哈勃，這位天文學(xué)家有很大的功勞，他主要的功勞是什么呢？他證明了宇宙在不斷地膨脹，通過觀測來證明。

那么有這兩點(diǎn)。一個(gè)是有了一個(gè)廣義相對(duì)論；一個(gè)是有觀測事實(shí)。這個(gè)觀測事實(shí)呢，就證明了我們的宇宙在不斷地膨脹。這兩件事情加在一起，當(dāng)時(shí)就有幾位物理學(xué)家首先提出了大爆炸的思想，那么主要的一位叫做伽莫夫。伽莫夫就想到，如果按照廣義相對(duì)論的理論再加上一些原子的反應(yīng)過程，就有可能推算出我們宇宙的演化歷史。伽莫夫有個(gè)學(xué)生叫阿爾文，他把這個(gè)稿子投到當(dāng)時(shí)著名的一個(gè)刊物叫《物理學(xué)評(píng)論》，一位編輯也是他的朋友叫做貝瑟。伽莫夫就建議把他的名字也加上，所以這篇文章最后就按照希臘文的三個(gè)字母αβγ，就變成叫做αβγ理論。

中間有其他的一些人又做了很多的修正和補(bǔ)充，就使得這個(gè)理論慢慢就越來越完善。那么這個(gè)大爆炸理論提出來以后，它最核心的一點(diǎn)他就指出來，如果他這個(gè)理論要是成立的話，我們這個(gè)宇宙一邊膨脹，一邊降低溫度。那么降到現(xiàn)在，宇宙最邊沿的就是四周的溫度，應(yīng)該降到多少度呢？應(yīng)該降到五度左右，大家注意，這個(gè)五度是指的絕對(duì)溫標(biāo)。我們說絕對(duì)溫標(biāo)是這樣，如果它要是五度的話，相當(dāng)于攝氏溫度負(fù)二百多度，攝氏溫度的負(fù)273度才是絕對(duì)溫標(biāo)的0度，這個(gè)溫度是非常非常低。但是他預(yù)言了這件事情，非常的湊巧，他預(yù)言了以后呢！就等待著看看有沒有觀測的結(jié)果，天文學(xué)家也做了很多努力去觀測。但是一想這個(gè)溫度這么低，你們可以想一想，這樣低的一個(gè)溫度去觀測，那實(shí)在是太困難了，也就是說，零下負(fù)二百多度去觀測，那太困難了，天上星星的溫度都比這高得多。

但就在這時(shí)，有兩位工程師是貝爾實(shí)驗(yàn)室的兩位工程師，一位叫彭齊亞斯，一位叫威爾遜。他們兩個(gè)人在做什么實(shí)驗(yàn)?zāi)兀烤驮谧鐾ㄐ艑?shí)驗(yàn)，用他背后這個(gè)天線在做通信實(shí)驗(yàn)。他們?yōu)榱耸顾@個(gè)通信實(shí)驗(yàn)的靈敏度提高，他們就把這個(gè)天線做得非常的精致，也就是說噪音非常低，那么他這個(gè)天線如果在傳輸?shù)臅r(shí)候，它的溫度大約也就是三百度，如果說不做傳輸工作，它本身就是它本身固有的噪音應(yīng)該非常非常低。他們認(rèn)為幾乎就應(yīng)該到了絕對(duì)溫度的0度，也就是說要到了負(fù)273度，他們認(rèn)為最多有0.5度，這個(gè)天線的本底噪音就這么低。那么它這樣低，他們要實(shí)驗(yàn)，那么這個(gè)天線對(duì)到任何一個(gè)地方。你們可以想一想，都有溫度。只有對(duì)在什么地方，對(duì)到宇宙，對(duì)到天空，如果對(duì)到天空里邊，不對(duì)著太陽，也不對(duì)著其他的星球，那個(gè)地方的溫度應(yīng)該是什么呢？應(yīng)該是0度，而且應(yīng)該是絕對(duì)0度，一點(diǎn)溫度都沒有。但是對(duì)著宇宙以后呢！非常出乎他們的意料，總是有那么一點(diǎn)溫度干擾他們這個(gè)儀器，也就是說，儀器里邊總接收到那么一點(diǎn)溫度。

這時(shí)候他們就通知了在普林斯頓當(dāng)時(shí)正在從事理論研究的一些天文學(xué)家，這些天文學(xué)家知道以后欣喜若狂，說你們這個(gè)東西太重要了，就是伽莫夫預(yù)言的大爆炸的這個(gè)溫度。是不是呢？這就是后來在他們的啟發(fā)下做的測量，那么測量的結(jié)果的的確確存在著，我們管它叫做微波背景輻射，這就是全宇宙中的微波背景輻射。

那么這個(gè)輻射是什么特征呢？這個(gè)輻射很有意思，如果我們把這個(gè)輻射仔細(xì)分析一下，看上去好像有點(diǎn)不均勻。這個(gè)顏色就代表一個(gè)溫度，好像北邊稍微溫度高一點(diǎn)，南邊溫度稍微低一點(diǎn)。其實(shí)不然，這一點(diǎn)點(diǎn)差別，并不是宇宙背景輻射的差別，而是由于我們地球的運(yùn)動(dòng)，使得溫度有一點(diǎn)點(diǎn)改變。如果你把這一點(diǎn)點(diǎn)溫度修正了以后，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)宇宙四周來的輻射是完全均勻的，這是第一點(diǎn)。

第二點(diǎn)更重要的，這個(gè)輻射是一個(gè)黑體輻射。我們看一下什么叫黑體輻射，就說這個(gè)輻射的譜形是由于有溫度來造成的。我們說這種輻射有各種可能性，你比如說X射線輻射，那就不是黑體輻射，可能某一個(gè)儀器發(fā)射的。如果說你烤這個(gè)煤火爐，在煤火爐旁邊烤，這個(gè)就是典型的熱輻射。它出來的譜就是典型的黑體譜。而這個(gè)譜大家看一下，上邊的每一個(gè)每一個(gè)點(diǎn)就是具體的觀測值。那橫坐標(biāo)，就是它的波長，縱坐標(biāo)就是它的強(qiáng)度。這個(gè)譜是一個(gè)黑體譜，換句話說，我們這個(gè)宇宙的四周，的的確確是一個(gè)完全均勻的，一個(gè)黑體的輻射的一個(gè)剩余譜。這個(gè)理論和大爆炸的理論非常吻合，因?yàn)榇蟊ㄕJ(rèn)為我們的宇宙不斷膨脹，一邊膨脹溫度就一邊降低，降到現(xiàn)在大約是5度左右，因此它測出來是2.7度或者大約說是3度，正好和這個(gè)理論非常吻合。然后那些天文學(xué)家就鼓勵(lì)他們趕緊發(fā)表你們的文章。這兩個(gè)人就在《天體物理學(xué)》雜志上投了一篇稿子，題目就叫做《對(duì)天線的一次的溫度的過熱的測量》。就說我測量來測量去，天線有一點(diǎn)過熱。就這么一篇文章，不足千字的文章，就決定了我們宇宙的確是從大爆炸來的，所以很快這兩個(gè)人就獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，這個(gè)理論也就被大家承認(rèn)了。

在座的一定要想，你就光這么一條理論就認(rèn)為是大爆炸，會(huì)不會(huì)還有其他的可能性？這一條是非常重要的，為什么說這一條非常重要呢？因?yàn)檫@一條不是先有的觀測，后去搞的理論。而是我們先有了一套理論，而這條理論就是以大爆炸為基礎(chǔ)。那么這個(gè)觀測呢，果然就出來了。而且這套理論在觀測驗(yàn)證以前，認(rèn)為好像是也很難想像，說我們這個(gè)宇宙是大爆炸有點(diǎn)不可思議。所以這個(gè)觀測出來以后，對(duì)大爆炸理論是一個(gè)非常有利的支持，這是最重要的一個(gè)支持之一。

除此之外還有一個(gè)重要的支持。既然你是大爆炸，那我們這個(gè)宇宙意味著什么呢？在不斷地膨脹，是不是不斷膨脹，也要由觀測來驗(yàn)證，那么這個(gè)觀測主要就是由哈勃來完成的，在上個(gè)世紀(jì)的20年代到30年代，哈勃工作在美國的威爾遜天文臺(tái)。他在觀測什么？他在觀測河外星系。我們說哈勃本來還有一個(gè)功勞，他就證明了除了銀河系之外還有和我們銀河系一樣的，很多的河外星系。這是他的一個(gè)功勞，但是他另外一個(gè)功勞比這個(gè)功勞還要大。他就是去測量這些河外星系相對(duì)于銀河系有沒有運(yùn)動(dòng)，他就測量這個(gè)，怎么測量呢？就測量河外星系的運(yùn)動(dòng)速度，我們說運(yùn)動(dòng)速度是可以測量的，通過測量它的光譜，根據(jù)多譜勒運(yùn)動(dòng)，我們就可以算出它的運(yùn)動(dòng)速度來，那么測量的結(jié)果非常地驚人。

怎么個(gè)驚人法呢？就發(fā)現(xiàn)我們宇宙就像氣球一樣，在不斷地膨脹，在不斷地?cái)U(kuò)大。什么叫在不斷地膨脹呢？就說我們看到的河外星系，每一個(gè)星系我們測量它的速度以后都發(fā)現(xiàn)這個(gè)速度是一個(gè)正的速度，也就說這個(gè)河外星系在遠(yuǎn)離我們，無一例外。所有的河外星系都在遠(yuǎn)離我們，而且這個(gè)遠(yuǎn)離是非常有規(guī)律的。所以這個(gè)宇宙的膨脹就非常有利的支持了大爆炸理論，我們看一下這個(gè)膨脹的過程，大家看出來了吧，這就是模擬宇宙在不斷膨脹的情況。

除了宇宙膨脹以外，還有沒有其他的觀測事實(shí)來證明大爆炸理論呢？我們說還有一個(gè)非常重要的觀測事實(shí)，什么觀測事實(shí)呢？就是我們測量宇宙中的元素的含量，我們說宇宙中的元素，當(dāng)初根據(jù)大爆炸理論的話，應(yīng)該是首先生成的是元素中最簡單的元素。最簡單元素是什么呢？是氫，所以宇宙中氫是首先產(chǎn)生的，而且氫的含量應(yīng)該非常多，那么有了氫以后，這個(gè)氫在逐漸地通過原子核的聚變過程。就是說原子核和原子核通過聚變反應(yīng)，在不斷地生成更重的元素，那么緊接著氫，下一個(gè)要生成的元素是什么呢？就是氦，也就是說氫通過聚變反應(yīng)來生成氦，這個(gè)反應(yīng)非常非常重要，為什么說重要呢？目前呀，所有的恒星它的產(chǎn)能，也就說它輻射的能量就是通過氫聚變成氦得到的原子核的能量。當(dāng)然最典型的是什么呢？就是我們的太陽，我們太陽為什么發(fā)光呢？如果你指望著像燒煤球爐子一樣，來燒煤球，那得多少煤也不行，靠其他的化學(xué)也不行，維持這么多年是不可能的。那么惟一的就是太陽上邊的氫，通過聚變過程來生成氦，這樣一個(gè)核反應(yīng)過程就給我們提供了幾乎是無窮無盡的能量。你看重要不重要？非常重要。我們可以順便說一下，我們這個(gè)人類開發(fā)核能源，很重要的原因，就是通過太陽的產(chǎn)能得到的啟發(fā)。

比方說我們地面用的氫彈就是一種聚變反應(yīng)，原子彈是一個(gè)分裂反應(yīng)那么現(xiàn)在人類還不滿足，正在搞受控?zé)岷朔磻?yīng)，受控?zé)岷朔磻?yīng)是什么呢？就是制造一些小太陽，如果那個(gè)要實(shí)現(xiàn)的話，你可以想像看，氫都可以聚變成氦。好了，既然宇宙中的元素，是有恒星在燃燒過程中通過氫來聚變成氦，當(dāng)然這有個(gè)過程。我圖上面說的很清楚，它也聚變成氦的同位素，叫做氘，然后再合成叫做氚，最后就合成有四個(gè)中子和質(zhì)子的氦。

那么這個(gè)過程我們可以算出來，宇宙中大體上有多少個(gè)恒星，這個(gè)恒星的年齡有多大？那么現(xiàn)在宇宙中應(yīng)該有多少氫？有多少氦？就算出來了。那算出來的結(jié)果和觀測非常地不符合，怎么不符合呢？如果說我們這個(gè)宇宙中的氦完全是由每一個(gè)單個(gè)的恒星，通過氫聚變成氦的熱核反應(yīng)產(chǎn)生的。那么宇宙中的氦大概有多少呢？也不過只有百分之幾，只有百分之幾，占到總含量的百分之幾。可是我們現(xiàn)在測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)宇宙中的氦非常多，多到有多少呢？宇宙中的氦大約占了宇宙中總元素的四分之一，也就是說有25％是氦，70％多是氫，然后再加上其他的一些元素。那么這個(gè)問題就來了，這些氦是怎么產(chǎn)生的呢？就要問這個(gè)問題。

那么用正常的辦法，我們把天上所有的恒星都把它整個(gè)都加起來，把它年齡也計(jì)算出來。然后產(chǎn)生了多少氦？我們可以算出來，用這些正常的手段是絕對(duì)產(chǎn)生不了宇宙中這么多氦的。那么最后的結(jié)論是什么呢？只有在當(dāng)初通過一個(gè)非常時(shí)期，也就是說一次大爆炸的過程，那么在大爆炸過程中就會(huì)迫使很多氫聚變成氦，然后在造我們這個(gè)恒星的時(shí)候，就不單是純粹由氫來造了。而是由氫再加上氦一起來造的這個(gè)恒星。所以恒星在造的時(shí)候，已經(jīng)就含了好多個(gè)氦的元素含量已經(jīng)多了，因此我們現(xiàn)在測出來宇宙中的元素含量才有了這么多的氦。所以我們概括起來大家就知道了，一個(gè)主要的觀測事實(shí)呢，就是說宇宙是膨脹的。還有一個(gè)非常重要的觀測事實(shí)呢，我們宇宙膨脹到現(xiàn)在，它的剩余溫度正好和我們預(yù)算的一樣，它的溫度是多少呢？我們說是3度K或者說攝氏負(fù)270度。還有一條就是宇宙中有這么多的氦元素，也是通過大爆炸來產(chǎn)生的。所以我們總括起來，有哪些證據(jù)來支持大爆炸呢？就有這么多證據(jù)，第一個(gè)就是叫微波背景輻射。第二個(gè)就是哈勃定律，也就是說宇宙在膨脹。

除此之外還有一個(gè)很重要的理由，什么理由呢？就是我們宇宙的年齡，如果我們說宇宙的年齡是無限大，那就沒有起始了，就沒有大爆炸這一說了，現(xiàn)在我們測量的結(jié)果，宇宙的年齡是有限的，不但是有限的，而且我把年齡也測出來了。宇宙的年齡有多大呢？我們說小于二百億年，我們宇宙的年齡小于二百億年，目前傾向性的看法認(rèn)為宇宙的年齡大約是一百五十億年。我經(jīng)常說這個(gè)年齡很好記，怎么記呢？你就把這個(gè)“億”字去掉，就是一百五十年。那就是說我們努努力，科學(xué)發(fā)展以后，健康條件好了，有可能活到一百五十歲，差不多人的極限。我們知道太陽它的壽命大約是一百億年。現(xiàn)在太陽已經(jīng)活了差不多是五十億年了，還有五十億年，這就是宇宙的年齡，大約就是小于二百億年。那么這四個(gè)證據(jù)，就證明了我們這個(gè)宇宙可能是通過一次大爆炸產(chǎn)生的。這就是大體上我給大家一個(gè)輪廓，有這么一個(gè)理論，有這么多觀測事實(shí)。

大家肯定要問你這么大輪廓這么一說究竟怎么一炸就炸出個(gè)宇宙來？我就想像不出來。孫悟空從石頭里邊出來那畢竟是神話，一蹦就蹦出來了。你這個(gè)宇宙是我們所有的星球的居住地，就是包羅萬象才叫宇宙了。怎么會(huì)這么一爆炸就爆炸出宇宙來，所以我必須回答你，就是說這個(gè)宇宙究竟是怎樣一步一步來的。

那么最近我們國內(nèi)流行一本書叫做《時(shí)間簡史》，是由英國的一個(gè)物理學(xué)家和天文學(xué)家霍金寫的，就描述了宇宙的演化，大家很感興趣，實(shí)際上在他之前還有一本書也不錯(cuò)，叫做《最初三分鐘》。那本書就是專門寫我們這個(gè)宇宙最初的狀態(tài)怎么來的，這個(gè)最初的狀態(tài)聽起來，那就有點(diǎn)更離奇，它物理的味道就更重。所以呢，大家得要好好聽，要不然你就不可以理解，那么我也盡我最大的努力把這個(gè)事情給大家講清楚。

那么最初怎么來的呢？我們說最初這個(gè)宇宙通過膨脹以后慢慢來產(chǎn)生，但是這個(gè)誕生的時(shí)間是非常非常快，有多快呢？三分鐘造就一個(gè)宇宙，你信不信呢？我們來看一看三分鐘就給你造就一個(gè)宇宙，那么宇宙最初始的時(shí)候，宇宙的年齡是多大呢？0.01秒。這時(shí)候的溫度是多少度呢？是十的十一次方度，也就是說一千億度。這個(gè)宇宙是個(gè)什么狀態(tài)，我說這個(gè)宇宙是一團(tuán)混沌。這團(tuán)混沌是什么樣子的，我有一個(gè)動(dòng)畫片可以給大家看一下，這就是我們那個(gè)宇宙最初的情況，那這宇宙是什么？這一團(tuán)混沌就是比我們現(xiàn)在知道的這些個(gè)電子也好、中子也好、質(zhì)子也好、原子也好，更基本的粒子，或者說這是一堆叫做夸克。所以有種說法，在最初的時(shí)候就是一個(gè)夸克星，就是一個(gè)夸克的海洋，就是一團(tuán)混沌，什么都不是，都是造就物質(zhì)的基本原料的溫度是非常非常高，一千億度，那么在這么高的溫度下，這堆東西不可能產(chǎn)生任何東西，因?yàn)榇蠹叶际瞧綑?quán)的，在里邊就是自己在那兒漫游。那么這堆東西有一個(gè)特點(diǎn)，什么特點(diǎn)呢？它在不斷地?cái)U(kuò)張，也是必然要擴(kuò)張，為什么呢？溫度很高，它一擴(kuò)張的時(shí)候這個(gè)溫度就降低了。那么我們看一下由0.01秒擴(kuò)張到1秒，也就是1秒鐘的工夫就膨脹了。膨脹了以后，它這個(gè)溫度降到了十的十次方，一百億度。這時(shí)候就出現(xiàn)電子、中子和質(zhì)子，為什么呢？因?yàn)檫@時(shí)候溫度降低以后，它里邊的一些反應(yīng)，就使得一些光子慢慢通過反應(yīng)過程，光子就會(huì)變成電子，然后再可以聚合成中子和質(zhì)子，這是溫度降低以后。

如果我們的溫度再降低降到3分鐘，這時(shí)候的溫度差不多十的九次方，也就是10億度的樣子。在這個(gè)溫度下，這個(gè)宇宙出現(xiàn)一些輕的元素，什么元素呢？氫和氦。我們來看一下，由于溫度降低，原初的這些東西就開始有一個(gè)聚合反應(yīng)。你看一下，它們就聚合聚合，出現(xiàn)了一些什么呢？氫、氦這些元素就產(chǎn)生了。有了這個(gè)元素以后，就等于我們蓋大樓一樣，就有了基本的磚瓦了。這就是我們宇宙最主要的原材料，只要是有了氫再加上氦，我們這個(gè)宇宙就可以造起來了。我們這個(gè)宇宙由于溫度在不斷地降低，就造就了氫和氦。那么再稍微確切一點(diǎn)，到了3分45秒我們基本的元素就都造成了。換句話說，我們這個(gè)宇宙的雛形就產(chǎn)生了。因此我們說宇宙是最初三分鐘，如果再說的確切一點(diǎn)，最初的3分45秒鐘，我們這個(gè)宇宙的大廈就基本上奠基了，就可以了。你們想想我們宇宙造的怎么樣？速度是夠快的。你們學(xué)校里邊要是蓋一座大樓的話還得蓋一年，我們宇宙三分鐘宇宙的基石就奠起來了，剩下的工作就好辦了，怎么叫好辦了呢？因?yàn)槲覀冇钪嬷械幕驹牧嫌辛耍瑲湟灿辛耍ひ灿辛恕Ｒ院笪覀兙湍眠@些氫和氦再去造星球，慢慢我們的宇宙就一步一步就把它造起來了。

問：何老師您好，我想問一下，你說這個(gè)宇宙現(xiàn)在是在膨脹嗎？我想問一下它到底是什么作用力使它在膨脹呢？

答：宇宙的膨脹呢，現(xiàn)在是一個(gè)事實(shí)，這個(gè)事實(shí)是什么原因呢，就是的的確確我們宇宙因?yàn)楫?dāng)初在不斷地膨脹，現(xiàn)在沒有力量把它拉住，拉不住。所以宇宙就不斷地在膨脹下去，這是一個(gè)觀測事實(shí)，那么這個(gè)宇宙會(huì)不會(huì)永遠(yuǎn)膨脹下去呢？現(xiàn)在我們知道拉住宇宙膨脹的惟一的力量還是靠引力，因此要想把宇宙不讓它繼續(xù)膨脹下去，把它拉住，那就只有增加宇宙中的引力。那這就是天文學(xué)家的一個(gè)任務(wù)，我們想法找到宇宙中更多的物質(zhì)，增加了宇宙的相互吸引力，那它就會(huì)慢慢的膨脹一段時(shí)間以后就會(huì)收縮回來，現(xiàn)在我們還找不到其他的力來制止宇宙來膨脹，只有靠引力。

問：老師我想問一下宇宙的年齡是通過什么方法測量出來的？

答：這個(gè)問題問的很好，你怎么知道宇宙的年齡是一百五十億年呢？我們有幾種測量方法，其中一個(gè)方法呢，就是根據(jù)哈勃定律。我們說宇宙是在膨脹，而且這個(gè)膨脹的規(guī)律非常簡單，就是一個(gè)線性的，距離越遠(yuǎn)膨脹速度越大，非常簡單的一個(gè)線性關(guān)系。那么你這個(gè)膨脹的斜率，也就是哈勃常數(shù)，我把它倒過來，就是哈勃常數(shù)的倒數(shù)，正好就是宇宙從最初的一點(diǎn)膨脹到現(xiàn)在的時(shí)間。那么這個(gè)年齡呢，我們就管它叫做哈勃年齡，這是一個(gè)很重要的。用到現(xiàn)在， 那么哈勃常數(shù)也是越小的話，那就說這個(gè)年齡經(jīng)歷的越長。那哈勃常數(shù)就越大呢，這個(gè)年齡呢，這個(gè)年齡就越大，那么哈勃常數(shù)越大呢。這個(gè)年齡就越小，為什么呢？很簡單，因?yàn)榕蛎浀浆F(xiàn)在了，你膨脹的速率慢，也就是哈勃常數(shù)小，膨脹到現(xiàn)在需要的時(shí)間呢就越長。所以天文學(xué)家一個(gè)很重要的任務(wù)，要想測量準(zhǔn)宇宙的年齡，你就要把這個(gè)哈勃定律里邊的哈勃常數(shù)來測準(zhǔn)。我們放哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，很重要的理由就想把哈勃常數(shù)測準(zhǔn)。那么現(xiàn)在測量的結(jié)果呢，這個(gè)哈勃常數(shù)還不是特別的小，所以我們宇宙的年齡也不是特別的大。大約是一百五十億年，另外一個(gè)我們可以算一算，在宇宙中，一些星球的年齡，特別是我們可以算一算星團(tuán)的年齡。就這個(gè)星團(tuán)的年齡，就是好多星球組成在一起的我們叫做星團(tuán)，我們把這個(gè)星團(tuán)的年齡算一下，因?yàn)檫@個(gè)星團(tuán)正好是從非常年輕的恒星，還有非常老的恒星，那么有剛生成的，還有很老的恒星。那么這一個(gè)星團(tuán)的年齡我們是可以測出來的，我們通過它這個(gè)在一個(gè)圖上的一個(gè)反應(yīng)，我們可以測出來它年齡是一百多億年。除此之外我們還有更直接的方法來測，怎么叫更直接的方法呢？就是通過同位素來測量，比方我們測量地球上邊的鈾的同位素，通過鈾位素衰變的周期來測量地球的年齡。我們測量出來地球的年齡是四十多億年，此外我們還可以從宇宙飛來的隕石里邊測量它上邊同位素的含量，也可以確定年齡。總之通過所有的這些因素我們加在一起，就估算出來這個(gè)宇宙的年齡不超過二百億年，那么大家現(xiàn)在傾向于說一百五十億年。

問：我想請(qǐng)問老師一下，因?yàn)橛钪嫠?.01秒剛開始的年齡的時(shí)候，它所處的空間宇宙外部空間是一個(gè)什么樣的狀態(tài)？

答：這個(gè)問題問的也很好，那么宇宙在0.1秒鐘的時(shí)候，或者在0.01秒的時(shí)候，宇宙空間非常非常小，那么小到多小呢？小到你想像它有多小就有多小，絕對(duì)比你想像的還要小。你把它想像的像一個(gè)米粒那么大，那么我這個(gè)宇宙比那個(gè)米粒小多了。大家經(jīng)常在問這個(gè)問題，那么這個(gè)米粒外頭是什么？我們不知道，因?yàn)槲覀兙蜕钤谖覀冞@個(gè)宇宙里邊，我們只知道我們這個(gè)宇宙，宇宙以外的事情我們不知道。很可能宇宙外邊還有一個(gè)宇宙，那個(gè)宇宙是另外一個(gè)獨(dú)立的宇宙。可惜目前我們這個(gè)宇宙和宇宙還沒有連通，不要說宇宙和宇宙沒有連通了，我們宇宙內(nèi)部的星球之間都還沒有溝通。所以宇宙外頭的事情我們是一概不知，如果你要想知道的話，只能從理論上推測。那么還有一種說法就認(rèn)為，我們這個(gè)宇宙看上去就是一個(gè)大黑洞，那外邊這個(gè)宇宙呢，也是一個(gè)大黑洞。所以都是黑洞和黑洞，老死不相往來，誰也不知道誰。但是我們這個(gè)宇宙呢，就是從這么小的空間不斷不斷地膨脹，就是我們現(xiàn)在的就是我們現(xiàn)在的宇宙狀態(tài)。

問：老師我想問一下，現(xiàn)在科學(xué)家能不能確定地球在宇宙空間中的位置？

答：這個(gè)很容易，現(xiàn)在天文學(xué)家把地球在宇宙空間的位置確定的非常的精確，精確到什么程度呢？大家從歷史上來說，以為老子天下第一。就這個(gè)地球，地球就是中心，大家知道后來有一位哥白尼，就把我們的地球搬了搬家，地球不是中心。誰是中心呢？太陽是中心，那么天文家后來再一發(fā)現(xiàn)，對(duì)不起，太陽也不是中心。太陽也不過就是我們的銀河系里非常普通的星球，離銀河系的中心大概是五萬光年，所我們就想，地球從宇宙的角度來看實(shí)在是太渺小了。

問：老師我想問一個(gè)問題，就是在一開始的時(shí)候，您提出了一個(gè)熵的概念，而根據(jù)熵增原理，熵越大這個(gè)體系就越穩(wěn)定。而對(duì)于咱們這個(gè)宇宙，如果是處在一個(gè)熵增的過程當(dāng)中，它會(huì)不會(huì)發(fā)展到最后就成所有的星球都發(fā)展成碎片？而如果以這樣的說法看來，那它不就又回到了最初混沌的狀態(tài)了嗎？還有一個(gè)問題就是說現(xiàn)在宇宙的邊緣的溫度大概是2.7K.您又說，它會(huì)處在一個(gè)繼續(xù)降溫的過程當(dāng)中，而降到一個(gè)溫度之后，它又會(huì)有可能收縮，任何一個(gè)體系它都有趨向自我穩(wěn)定的一個(gè)趨勢，如果是這樣的話，那它是不是有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度？

答：這個(gè)問題問的比較好，也比較深入，我們說現(xiàn)在從熱力學(xué)的原理來講，的確熵是增加了。這個(gè)增加這樣，就因?yàn)槟兀@個(gè)狀態(tài)總是從有序到無序，這個(gè)熵的概念看起來很神秘，實(shí)際上在很多方面都可以用到熵，我可以給你引申一下，比方說我們可以用熵的概念描繪我們一個(gè)城市。我們城市來講的話，一開始總是熵比較小，所謂熵比較小，就是我們城市供應(yīng)的都是食品等等都是非常有序的。經(jīng)過我們城市消化了以后等等，都變成垃圾了。那熵怎么樣？就增加了，那你要想這個(gè)城市維持得好，就需要在這城市里邊注入負(fù)熵，也就是讓它更有序化。這樣的話不使得這個(gè)城市越來越混亂，都變成垃圾了，這就是熵的一個(gè)基本的概念。我們的宇宙也是這樣，目前的宇宙的的確確是處在熵增加的狀態(tài)，熵在不斷地增加。但是我說了，可能增加到一定程度以后，會(huì)由無序又逐漸的走向有序，也就是說它可能又凝聚。凝聚以后原來小的一些星球都可能凝聚成更大的星球，使得更有序，那熵就減小了，這種可能是存在的。

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