人類對宇宙起源的認識過程

仲新元

在遠古，我們的祖先就對世界充滿了好奇，他們那時也許就在思考：我們從哪里來，將到哪里去？我們的家園——地球是從何而來，它有著怎樣的奧秘？至今這一問題仍是困擾科學家乃至哲學家的重要問題.

確實是這樣.從有文字記載的時期起，人類就已經對這一問題表現出了濃厚的興趣，而且，對這一問題的探求欲望變得越來越強烈了.

三國時期徐整所著的《三五歷記》中的一則神話故事《盤古開天地》有這樣的描述：未有天地時，混沌狀如雞子.盤古生其中一萬八千歲，天地開辟.陽清為天，陰濁為地.天每日升高一丈，地每日下沉一丈，盤古在中間每日長一丈.這樣過了一萬八千年，變得天高地深，天地間九萬里.

故事把宇宙說成是源自于一次奇妙的大爆炸.果真如此嗎？讓我們從人類認識宇宙的過程談起.

日心說和地心說之爭

公元前5世紀，愛琴海中的薩默斯島上誕生了一位數學天才畢達哥拉斯，他從球形是最完美的幾何形體的角度出發，認為大地是球形的，且所有天體亦是如此.他又由此推斷，地球的外面是空氣和云，再往外是太陽、月亮和行星，它們都在圓形軌道上繞地球做勻速圓周運動，最外層是永不熄滅的天火.

公元140年，埃及的希臘裔天文學家托勒密，據此提出了完整的地心說.在這個體系中，將人們能清晰地看到的七個天體：太陽、月亮、金星、木星、土星、水星、火星，按照不同的軌道半徑排列，且都是從東方升起，從西方落下.對一些和這個體系相悖的現象，也都經特別的處理，使其能得到合理的解釋.

人們對這種天體運行現象的起因百思不得其解，從而認為是上帝的“原始推動力”造成的.

16世紀時，波蘭天文學家哥白尼，在經過大量的觀察和縝密思考、研究的基礎上，認為宇宙是簡單、和諧的，提出了日心說理論，即太陽是宇宙的中心，包括地球在內的行星都是圍繞太陽旋轉的.這一理論模型很好地解釋了地心說所不能解釋的現象.科學家開普勒還在前人觀測、整理的資料的基礎上，提出了天體沿橢圓軌道運行的觀點，打破了天體只能沿圓周軌道運行的傳統說法.

1609年，望遠鏡剛問世.大科學家伽利略用自制的望遠鏡第一次觀察天體便有了重大發現：原來太陽上有黑子；月球上有環形山和峽谷；水星、火星、木星都有衛星……

但這些發現，都和宗教的說法產生了很大的分歧，而被教廷稱為“邪說”，很多擁護日心說的科學家受到了迫害：伽利略被終身軟禁，布魯諾被活活燒死……

但科學是壓不垮的.大科學家牛頓發明了用反射鏡制作望遠鏡的方法，從而為建造大型望遠鏡進行天體觀測鋪平了道路.他提出的萬有引力定律，更是能為維系天體繞日運行作出了合理的解釋.天文學家哈雷用幾何方法推算出了測地球和太陽間距離的方法，與此同時，他還借助萬有引力理論準確預測了一顆彗星（后被稱為哈雷彗星）光臨地球的時間.

隨著這些研究手段、方法的進步和科學證明，地心說逐漸被世人所摒棄.日心說雖然有著很大的局限性，但和地心說相比，卻使人類對宇宙的認識向前跨了一大步.

對恒星的研究

科學家經過長期不懈的研究，發現我們看到的天上的銀河，是由數以十億計的恒星組成的，我們的太陽系只是處于銀河系的一個不起眼的小角落中.其他的恒星有很多比太陽大很多倍，只是因為過于遙遠，所以我們看起來亮度不大.

1923年，科學家哈勃用大型天文望遠鏡觀測到了銀河系外由無數恒星組成的星云，使人們的視野拓展開來，也使人們知道，在銀河系之外，宇宙中還存在著大量的星系和由星系組成的星團，有的星系比銀河系不知大多少倍！

通過對恒星發出的光譜的研究，人們還發現：太陽與天穹上的無數恒星是一樣的，主要由氫和氦等元素構成.它們發出的能量是由原子核聚合時發生的聚變反應產生的（其原理和氫彈爆炸一樣）.

人們原以為恒星在天上的位置是恒定不變的（所以命名為恒星），但1718年哈雷的科學觀測表明，恒星也是在運動著的.后來科學家發現它們除了在橫向上有小的偏移，在視向（即沿我們視線方向）上也有較大的運動跡象，且是在離我們遠去.離我們遠去的證據是它們發出的光發生了“紅移”.

我們會聽到一輛鳴笛駛來的汽車發出的音調變高，而駛離我們時音調又會變低.物理學家多普勒注意到了這一現象的規律并進行了深入研究，人們稱這一現象為多普勒頻移現象.

同理，恒星只有在離我們遠去時，所發出光的頻率會變低，光的顏色在光譜中向紅光靠近，故稱為紅移.

紅移現象表明了遙遠的恒星或星系在離我們遠去.科學家通過觀測和計算，還證明了它們離我們遠去的速度越來越快.

大爆炸理論的形成

紅移現象表明：宇宙在膨脹之中.

人們不禁要問，如果將這一結論向回反推，即時間向后回溯，宇宙是從什么狀態開始膨脹的？按這種推論，最初應該是一個點！果真如此嗎？人們對此一直莫衷一是.

有意思的是，這一結果和本文開頭提及的神話故事《盤古開天地》類似：“雞子”大小的點演變出了廣袤無垠的宇宙.

以沙伊爾、哈勃、霍金為代表的科學家認為，宇宙最初只是聚在一個點（奇點），它曾經是如此的熾熱、微小和致密.因為突然發生了大爆炸，繼而產生了宇宙中的天體、再形成了地球上的萬物.由這一觀點構成的理論體系，稱為“大爆炸”理論.

根據“大爆炸”理論，爆炸飛出的物質在空間相遇，有很多物質顆粒因引力作用相互吸引而聚到一起形成巨大的星體，其中的物質也因引力的作用而受到極大的壓力，產生極高的溫度，使內部引發聚變反應，放出巨大的能量.也有大量的物質因此被拋射出去，有的又聚合成新的恒星，有的則構成了行星.地球就是這樣的一顆行星.構成地球上萬物的物質都是這樣來自于不同的恒星，并由它們孕育了生命.如此說來，我們的身體竟然是由來自不同恒星的物質構成的！

大爆炸理論剛一問世，即受到很多科學家的質疑甚至強烈反對，并在科學界形成了著名的“大辯論”.科學理論要被人們心悅誠服地接受，必須要有證據.那么，證據在哪里呢？如果真的存在大爆炸的話，應該有其殘留的痕跡甚至殘余物.

上世紀50年代，美國科學家彭齊亞斯和威爾遜在調試一組巨大而靈敏的無線電天線時，無論他們采取什么措施，總不能消除其中的噪聲，且這些噪聲在各個方向上基本相同.科學家由此敏銳地發現，這就是大爆炸的殘余物——宇宙微波背景輻射！他們兩人也因此獲得了諾貝爾物理學獎.

當我們打開電視機后，在沒有電視信號時，屏幕上常會出現大量“雪花”，其大部分原因是接收到了這種宇宙微波背景輻射所導致的.

又經過大量的天文觀測和研究，新的證據不斷出現，以愛因斯坦相對論為基礎奠定的時空理論，使新出現的很多問題得到合理解釋，大爆炸理論也已被科學界所廣泛接受，也有一些科學家因這方面的研究而獲得諾貝爾獎.特別有意思的是，羅馬教廷一反歷史上對日心說封殺的態度，宣布支持大爆炸理論.1975年，教皇還接見了霍金.由此，大爆炸理論得到了宗教界和科學界的雙重承認！

但對這一問題的研究遠沒有停止.一些問題仍然在困擾著科學家.科學家發現宇宙膨脹的速度越來越快，而并非如經典理論認為的那樣，會因引力的作用而減速.于是，科學家又推算出宇宙中充斥著看不到的暗物質和暗能量的假說：宇宙中只有30%是物質，且其中大部分是暗物質；宇宙中70%是暗能量.當然，這也需要證據.包括華裔著名物理學家丁肇中在內的眾多科學家多年來一直在孜孜不倦地探索著……

關于宇宙起源的探索方興未艾，遠沒到盡頭.科學家還在探究更好的研究方法，創建更新的理論體系，建造更大更完美的天文望遠鏡.

國際天文學聯合會和聯合國教科文組織，為紀念伽利略首次用望遠鏡進行天文觀測400年，將2009年定為“國際天文年”，主題是“探索我們的宇宙”.希望通過普及宇宙科學知識，幫助人們重新認識我們在宇宙中的位置，從而激發個人的探索發現精神.

探索宇宙起源，可為我們每位青少年插上智慧的翅膀，讓我們的理想在廣闊的宇宙中飛翔吧！