宇宙的起源与归宿

宇宙的起源与归宿 序号:156 宇宙的起源与归宿 范静 交通运输管理学院09中队工商管理 2班 2220092152 摘要:"宇"指空间,"宙"指时间。 宇宙是万物的总称，是时间和空间的统一。宇宙是物质世界，不依赖于人的意志而客观存在，并处于不断运动和发展中。几乎是从人类第一次仰望星空开始，人类就开始了对宇宙的探索。随着近代科学理论的发展，尤其是对大爆炸理论的建立，人类真正对宇宙有了深入了解。本文通过对宇宙起源，人类对宇宙的认识及宇宙可能的归宿，试图对宇宙有更深刻的理解。 关键词:宇宙 大爆炸 天体系统 运动 膨胀 一、宇宙的起源 宇宙是如何起源的,空间和时间的本质是什么,这是从2000多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的探索宇宙三部曲，宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辩，而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。 (一)对宇宙认识的历程 1(古人对宇宙起源的想象。 远古时代，人们对宇宙结构的认识处于十分幼 稚的状态，他们通常按照自己的生活环境 对宇宙的构造作了幼稚的推测。在中国西周时期， 生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认 为，天穹像一口锅，倒扣在平坦的大地上;后来 又发展为后期盖天说，认为大地的形状也是拱形 的。 2(大爆炸理论。 现代宇宙系当中最有影响的一种学说，又称大 爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比，它能说明较 多的观大爆炸宇宙学图解测事实。它的主要观点 是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化历 程。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而 是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。 这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨 大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的 整个过程是:在宇宙的早期，温度极高，在100 亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达 宇宙的历程 到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实: (1)大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比 自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。 (2)观测到银河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。 (3)在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。 (4)根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。 大爆炸理论认为，宇宙起源于一个单独的无维度的点，即一个在空间和时间上都无尺度但却包含了宇宙全部物质的奇点。至少是在120,150亿年以前，宇宙及空间本身由这个点爆炸形成。 (二 )对宇宙起源新的怀疑 长期以来，“大爆炸”宇宙诞生理论一直被天文学界普遍认同，但近期“哈勃”太空望远镜拍摄到了一些宇宙深处的星体，这些星体大概形成于宇宙诞生后的5亿年内(约130亿年前)。然而，这些星体的数量却远远少于科学家们原来的估计。 宇宙深处的星体 哈勃拍摄的这些照片可以说明以下二点:要么大爆炸发生后恒星物质的形成并没有科学家们原来设想哈勃太空望远镜的那么积极，这并不符合现阶段通行的理论;要么当时的物理环境与现在的截然不同。 近年来，大爆炸理论已经不止一次地遭受科学家们的种种怀疑。这种怀疑是是积极的，是人类进步的表现。纵观人类的历史，人类的每一次进步都是伴随着对原有理论的怀疑。 二、人类对宇宙的基本常识及其认识 (一)宇宙的年龄 说到宇宙的年龄，人类不能再用通常的尺度，不是用百万年，而是用亿年为单位。但对宇宙的年龄，科学家们只是在推测和估算，还没有找到一种绝对准确的方法。所以科学家们采用各种方法来取得能够接近真实的结果，利用该法求得的宇宙年龄为80亿,180亿年。 但是，人们对恒星进行观测发现，最老的恒星年龄约200 亿年，因此，180 亿年的年龄是不够的。那么，宇宙的年龄到底是多少呢, 哈勃常数测定法是基于宇宙膨胀的观测事实确立的。在一个不断膨胀的宇宙中，测定膨胀速度可通过红移量的测量来获得。测出邻近星系与地球的距离，再由此标定红移与距离的关系，就可求得宇宙的年龄。由此可知，关键是测出邻近星系与地球之间的距离。测量地球与邻近星系距离的方法有两种，但两种方法最终求得的宇宙年龄都在 100 亿,200 亿年之间。这就是宇宙存在的年限。 (二)宇宙的图景 当代天文学的研究成果表明，宇宙是有层次结构的、像布一样的、不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。 行星是最基本的天体系统。太阳 系中共有八颗行星:水星 金星 地 球 火星 木星 土星 天王星 海王 星。除水星和金星外，其他行星都 有卫星绕其运转，地球有一个卫星 月球，土星的卫星最多，已确认的 有26颗。行星 小行星 彗星和流星 体都围绕中心天体太阳运转，构成 太阳系。有证据表明，太阳系外也 存在其他行星系统。2500亿颗类似 太阳的恒星和星际物质构成更巨大 的天体系统——银河系。银河系中 大部分恒星和星际物质集中在一个 扁球状的空间内，从侧面看很像一 个“铁饼”，正面看去则呈旋涡 状。银河系的直径约10万光年，太 阳位于银河系的一个旋臂中，距银 心约3万光年。银河系外还有许多类似的天体系统，称为河外星系， 总星系 常简称星系。现已观测到大约有10亿个。星系也聚集成大大小小的集团，叫星系团。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间，它称为总星系。 (三)宇宙的运动和发展 宇宙天体处于永恒的运动和发展之中，天体的运动形式多种多样，例如自转、各自的空间运动(本动)、绕系统中心的公转以及参与整个天体系统的运动等。月球一方面自转一方面围绕地球运转，同时又跟随地球一起围绕太阳运转。太阳一方面自转，一方面又向着武仙座方向以20千米,秒的速度运动，同时又带着整个太阳系以250千米,秒的速度绕银河系中心运转，运转一周约需2.2亿年。银河系也在自转，同时也有相对于邻近的星系的运动。本超星系团也可能在膨胀和自转。总星系也在膨胀。 宇宙物质的运动是循环衍生的(生命只是物质运动的一种形式)。据计算，任何恒星经过100 万亿年都会与另一颗恒星接近一次。这样恒星周围的行星就会被撞出而流离失所。这时，90%的恒星逃离星系，剩余者则形成一个大黑洞。新的粒子理论同宇宙的结局密切相 关。新理论告诉我们，原子核内的质子可能不是永恒的物质，它的寿命是1 亿亿亿亿年。 如果真是这样，经过1 亿亿亿亿年后，只剩下几种基本粒子和黑洞了。 三、宇宙的归宿 根据宇宙的大爆炸学说，我们的宇宙产生于200 亿年前，而且在不断膨胀。这使得人们 不禁要问，宇宙要膨胀到何时，宇宙的归 宿是什么样呢,宇宙论学者认为我们的宇 宙有三种可能的归宿:开放宇宙、平衡宇 宙、闭合宇宙。 (一)开放宇宙体系 宇宙大爆炸后暴胀，膨胀的扩张力远 大于万有引力，宇宙将永无止境的膨胀下 去。 (二)平衡宇宙体系 宇宙大爆炸后暴胀，膨 胀的扩张力和万有引力大约相等，所以膨 胀会越来越慢，最后以极其缓慢的速度膨 胀下去。 (三)闭合宇宙体系 宇宙大爆炸后暴胀，但膨胀的扩张力无法 与万有引力抗衡，所以到达一定程度暴胀 就趋于停止，从而开始与暴胀相反的坍 缩。坍缩到最后，宇宙发生大挤压。 从熵增加的角度来说，开放宇宙体系 比较合理，而哲学比较支持闭合宇宙体 系。 宇宙的归宿 参考文献: [1]李强:《霍金演讲录，让思想在宇宙的最深处飞扬》，北方网，2002年8月16日 [2]霍金:《时间简史》普及版，吴忠超，2001年 [3] Cosmos:《宇宙》，2周秋麟、吴衣俤 等译，吉林人民出版社，1998年10月第1版 [4] (美)萨根著:《神秘的宇宙》，2009年3月17日 [5] 李 竞:《宇宙将走向哪里》，央视国际，2004年04月27日 14:29 The origin of the universe and end-result Abstract: "yu" refers to the space, "cosmic time." The universe is the floorboard of all time and space is unified. The universe is not dependent on the material world, man's will, and the objective existence in constant motion and developing. Almost from human first looked up at the sky, humans began to explore the universe. Along with the development of modern scientific theories, especially the big bang theory, the establishment of the universe is a real human understanding. Based on the origin, human understanding of the universe, the universe may be ending and attempt to gain a deeper understanding of the universe. Key word: cosmic The big bang celestial star sytems Movement Celestial inflation 签名: