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科学宇宙是如何诞生的？宇宙诞生之前又是什么一片虚无吗


“从既不存在时间、空间、物质 ， 也不存在能量的虚无中 ， 宇宙通过 ‘隧道效应’突然诞生了 。 刚刚诞生时的宇宙直径只有10-34厘米(罗嗦 一点说 ， 当时的宇宙直径只有1厘米的1万亿分之一的1万亿分之一 的100亿分之一） ， 由于真空能的作用 ， 刚刚诞生的小宇宙迅速膨胀 ， 很 快演化为巨大的宇宙 。 ”——这就是现代宇宙理论所描绘的宇宙诞生 情景 。
人类也许在刚能够思维的遥远过去 ， 就开始了对宇宙诞生之谜的 求索 ， 但是这种求索成为科学却是在本世纪之初 ， 著名物理学家阿尔伯
特?爱因斯坦提出“广义相对论”之后 。 大约在1917年前后 ， 爱因斯坦 将这一理论应用于对宇宙的研究 ， 提出了宇宙膨胀又收缩的见解 。 他 首先指出无限宇宙与牛顿理论两者之间存在着难以克服的内在矛盾 。在原则上 ， 根据牛顿力学不能建立无限宇宙这一物理体系的动力学 。从牛顿理论和无限宇宙这两点出发 ， 根本得不到一个自治的宇宙模型 。因此 ， 要么修改牛顿理论 ， 要么修改无限空间观念,或者两者都要修改 。
爱因斯坦认为宇宙处在稳定状态 ， 他的宇宙模型是一个有物质无 运动的静态宇宙 ， 这是现代宇宙学中的第一个宇宙模型 。 他把阻止宇 宙收缩的“宇宙常数”纳人了引力场方程 ， 后来他把这称为“人生最大的 迷惑” 。 距此12年后 ， 美国天文学家哈勃发现了证明宇宙确实在膨胀 的事实 。 但是直到最近 ， 科学界才知道 ， 这个“宇宙常数”与宇宙诞生过 程极有关系 。
哈勃等的宇宙膨胀思想是与宇宙大爆炸理论相吻合的 。 按照大爆 炸理论,宇宙来自一个无穷小的原始火球的爆炸 。
宇宙会永无止境地膨胀下去吗？这最主要取决于宇宙的质量及其 分布 。 精确的计算表明 ， 使宇宙停止膨胀的最小平均物质密度约为每立 方厘米5 x KT30克,这相当于每立方厘米内约含3个氢原子 。 然而 ， 现代 观测表明,宇宙的平均物质密度似乎不到这个数字的1/10 。 有些科学家 由是认为 ， 宇宙将永远膨胀下去 ， 因此变得越来越空虚 ， 越来越寒冷 ， 越 来越死寂 ， 直至完全冻结或死亡 。 但上述观测到的宇宙平均物质密度是 按物质所发光(或辐射)的强弱折算出来的 ， 有些科学家认为 ， 不能只计 算这些发光的星系物质 ， 宇宙中还存在着大量不发光的“暗物质” ， 上述 的观测物质密度根本就不能当作宇宙平均物质密度 。 按照美国天文学 家西尔克的观点,宇宙中也许有97%的物质未被观测到 ， 宇宙膨胀到一 定程度后就不再继续膨胀了 ， 而且还会回到原来的火球状态 。
宇宙诞生时是一个髙温火球 ， 现在也仍在不断膨胀 ， 可是在哈勃证 明宇宙膨胀的事实后确立的“宇宙大爆炸”理论中 ， 仍存在着几个待解 的问题 。 问题之一是 ， 如果把宇宙大爆炸的时间反溯回去 ， 那么宇宙便 是起始于一个能量无穷大的奇异点 ， 而物理学面对这样一个奇异点是 无能为力的 。 所以宇宙大爆炸理论并未能对宇宙是如何诞生的、又如
何开始膨胀的作出解答 。
科学宇宙是如何诞生的？宇宙诞生之前又是什么一片虚无吗
本文插图
1980 ~ 1981年 ， 美国科学家艾伦?格斯等人根据宇宙膨胀理论解决 了这个问题 。 这一理论把基本粒子统一理论已解决的“真空相变”现象 应用于宇宙学 。 他们解释说 ， 在刚刚诞生的宇宙中 ， 发生了使宇宙性质 完全改变的“相变” 。 相变前的旧宇宙比新生宇宙具有更大的真空能 ，这种真空能转变为排斥力 ， 使空间急骤膨胀 。
根据这一理论 ， 导致宇宙膨胀的根本原因不是“上帝”的介入 ， 而是 真空能 。 换言之 ， 这种真空能与爱因斯坦提出的“宇宙常数”完全是一 回事 。 那么宇宙又是从何处怎样诞生呢？前苏联物理学家亚历山大? 彼连金曾提出了一种理论 ， 即宇宙是从没有时间、空间、物质和能量的 “虚无”状态 ， 通过量子力学所说的“隧道效应”产生的 。 刚刚诞生的宇 宙是一个超微型的宇宙 ， 其能量为零 。 但是在KT44秒之后 ， 宇宙直径 为10-34厘米时 ， 立刻发生了真空的相变 ， 由于膨胀 ， 原始微小的宇宙遂 演化为一个巨大的宇宙 。


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