下面第二节
现代宇宙学及自然观的发展
首先一个概念
宇宙学它是从整体的角度
来研究宇宙的结构与演化
那么首先物理学进入科学就是
牛顿的宇宙理论极其困难
牛顿的宇宙图景
牛顿根据它的力学
得到的这样一个图景
无数的天体均匀的布满在
无限的空间中
空间是三维的欧式空间
无论向前向后
向左向右向上向下
都可以一直延伸下去
没有一个方向有终点
那么这样一个图景
后来一些科学家感觉到有问题
那么1832年有德国科学家
奥尔伯斯就提出了光度悖论
也就是根据牛顿的
这样一个宇宙图景
白天同黑夜应该一样亮
因为有无限个星体会照射到
每一个星球上
包括我们地球上
所以这样白天跟黑夜一样亮
但事实不是这样
又过了几十年到1894年
德国另一个科学家叫赛里格尔
进一步提出了引力悖论
也就是根据牛顿的这样一个宇宙图景
每一个星球上的引力的总和
将是无限大
这样每个星体都将被撕得粉碎而毁灭
总之从光度悖论和引力悖论出发
说明什么呢
就是从牛顿的理论和宇宙无限
这两点出发不能给出一个
无逻辑矛盾的宇宙模型
那么这个就是第一步
但不管怎么样
这个牛顿的这样一个模型
是科学进入宇宙学
那么第二步应该就是
相对论宇宙模型的提出
那我们知道爱因斯坦
1915年1916年提出了广义相对论
他到1917年
爱因斯坦就发表了一篇重要的论文
根据相对论对宇宙学所做的考察
它根据广义相对论
并加进了有斥力的宇宙像
得到了一个静态的
有限无界的宇宙模型
这是爱因斯坦有限无界
这样的宇宙模型
那么又过了几年
1922年德国数学家
弗里德曼他提出一个模型
得到的是爱因斯坦场方程的均匀的
各项同性的一个通解
也就是他作为数学家
在爱因斯坦的这样一个模型的基础上
进一步对这个方程进行了分析
它的分析的结果是
它应该是一个动态的模型
而不应该是个静态的
所以进一步来推论
那么我们这个宇宙它要不就膨胀
要不就收缩不是静态的
这就是弗里德曼模型得到的一个结果
那么第三步应该就是哈勃的定律
哈勃定律是一个观测的结果
1929年实际上就利用哈勃望眼镜
发现河外星系谱线红移
与我们的距离之间存在着
粗略的正比关系
由此他得到了一个宇宙膨胀
或者是叫做宇宙膨胀论
那么这个是20世纪天文学或者宇宙学
最重要的发现之一
也就是说宇宙的每一个点
它都在膨胀
那么在此基础上
第4步就是大爆炸宇宙学的提出
也就是1948年伽莫夫把宇宙膨胀论
与基本粒子物理学联系起来
把宇宙的起源和元素的起源联系起来
提出了热大爆炸宇宙学
认为宇宙有一个从易密到稀
从热到冷的演化时
并进一步预言演化到现在
宇宙遗留下来的微波背景辐射温度
大约为5度k
那么当然又过了些年
也就是1964年
美国贝尔实验室的两个科学家
叫彭齐斯和威尔逊
意外的发现3度k微波背景辐射
实际上是3.5度K
那么这个发现就等于证明了这个预言
所以这一发现最有力的
支持了热大爆炸理论
1978年这两人也获得了诺贝尔奖
那么在此基础上来进一步的发展
那就是霍金的宇宙学
关于霍金的宇宙学
科普读物有很多时间简史等等
霍金到中国讲演最后的总结
他是这么说的广义相对论
自身不能回答宇宙的核心问题
为何宇宙如此这般
如果广义相对论和量子论相结合
可能预言宇宙是如何起始的
它开始以不断增大的速率膨胀
在称作暴涨的时期
微小的起伏会发展
导致星系恒星以及宇宙中
所有其他结构的形成
对于宇宙微波背景中的小的
非均匀性的观测
完全证实了这个预言的性质
这样我们似乎正朝着
理解宇宙起源的正确的方向前进
尽管还有许多工作要做
当我们通过精密的观测
观测到空间飞行器之间的距离
进而能够检验引力波
就会打开极早期宇宙的新窗口
总之霍金又进一步推进了
这样的宇宙学的进展
这是那么宇宙学进一步来讲
也就是说明宇宙在不断地演化