宇宙真的有开始吗?
古往今来,许多人凝望星光灿烂的夜空时,都禁不住要衷心赞美。宇宙浩瀚深广、绚丽无伦,教人赞叹之余,又无限神往。这一切应该归功于谁呢?宇宙是怎样产生的?它一直都存在,还是有开始的呢?
天文学教授戴维·布洛克写道:“一直以来,科学家都不大愿意相信,宇宙是有起源而不是一直都存在的。”不过,近数十年来发现的证据,令许多研究宇宙的人都改变初衷,承认宇宙真的有开端。据1997年的《美国新闻与世界报道》指出,“目前,差不多所有天体物理学家都一致认为,起初有一场猛烈的爆炸,使物质朝四面八方扩散开去,结果形成了目前的宇宙”。
对于这个一般人都接纳的结论,哥伦比亚大学的天文学兼地质学教授罗伯特·贾斯特罗有以下的评论:“没多少个天文学家会料到,‘宇宙突然产生’的观念竟然会成为有证有据的科学事实。但是,人只要用望远镜观测太空,就不得不作出这个结论。”
“宇宙突然产生”这个说法,真的是“有证有据的科学事实”吗?让我们考虑一下有关方面的历史发展,好了解事情的来龙去脉。
证明宇宙有起源的证据
1916年,爱因斯坦发表了广义相对论。广义相对论暗示,宇宙要不是不断在膨胀,就是不断在收缩。不过,这种说法却跟当时一般人的想法大有出入。那时候,人们都认为宇宙是恒稳不变的,就是爱因斯坦自己也没有例外。因此,爱因斯坦对广义相对论作出了修正。他在计算中加上所谓的“宇宙常数”,好使自己的理论跟人们的看法协调一致。
可是,在20年代搜集到的证据令爱因斯坦也禁不住要承认,修正广义相对论是他“一生中所犯过的最大错误”。当时,人们用加利福尼亚州威尔逊山上一台口径达254厘米的巨型望远镜作过多次观测后,证明宇宙确实正不断向外膨胀!
从前,人即使用最大型的望远镜观测太空,也只能辨认出地球所处的银河系里的个别星体。无可否认,观测者早就留意到有些发出朦胧的光称为星云的天体,但他们都以为,这些呈旋涡状的气体物质是在银河系的范围以内的。不过,当埃德温·哈勃用威尔逊山上强有力的望远镜观测星云时,他却看到了星云里的一颗颗星。最后,这些光线朦胧的天体被鉴定为是一些像银河系一般的星系。事实上,据目前估计,宇宙有500亿到1250亿个星系,而每个星系都由亿万颗星所组成!
20年代后期,哈勃又发现星系一律都在退行(远离银河系而去);星系跟地球的距离越大,退行的速度就越高。天文学家是利用摄谱仪来决定星系的退行速度的。摄谱仪内的棱镜把从遥远天体而来的光加以折射,分离出组成光的各种颜色,从而形成光谱。
如果星系正远离地球而去,星系的光谱线就会向红色端位移,这种现象称为红移。相反,星系要是越来越接近地球,光谱线就会蓝移。值得注意的是,除了邻近几个星系外,所有已知星系的光谱都属于红移一类。因此,科学家断定宇宙的确正有规律地向外膨胀。至于宇宙膨胀的速度,则只须量量星系的光谱线红移的程度,就能按照公式计算出来。
科学家知道宇宙正不断在膨胀后,作出什么结论呢?一个科学家请人把宇宙膨胀的过程倒过来想想。换句话说,把正在膨胀的宇宙想象为一部电影片子,然后把片子倒过来放,那么就可以看到宇宙较早时候的模样。这样,宇宙就不是在向外膨胀,而是在往内收缩了。最后,宇宙收缩成为一点,也就是宇宙的起点。
1993年,赫赫有名的物理学家斯蒂芬·霍金出版了一本书,叫做《黑洞、发展中的宇宙及其他论文》。霍金在书中下了这么一个结论:“凭已知的科学知识,人可以预料宇宙必然是有开始的。”
不过,几年前,许多人都不相信宇宙真的有个起源。例如,对于宇宙由一场“大爆炸”产生的说法,著名科学家弗雷德·霍伊尔就不以为然。霍伊尔的论据之一是,如果宇宙真的有这么一个轰烈的肇始,科学家理应可以从宇宙某些角落找到丁点儿证据,也就是说,他们该可以在太空中看到大爆炸的余辉,找着若干遗留下来的辐射。那么,搜索这些背景辐射的结果显示什么呢?
据1998年3月8日的《纽约时报》报道,大约在1965年,“天文学家阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现,背景辐射(即大爆炸的遗迹)弥漫着整个宇宙,而且分布得均均匀匀”。文章还说:“[大爆炸]学说看来可以确立了。”
可是,在往后的日子,有些科学家却质疑实验的结果。他们说,大爆炸宇宙模型要是正确无误,人们探测到的辐射信号为什么一直丝毫没改变过呢?在宇宙诞生时,宇宙某些区域的温度一定要较低,密度则较高,物质才能凝聚起来成为星系。但是,彭齐亚斯和威尔逊在地球表面 所做的实验,却没显示辐射有这种不规则的情况。
因此,1989年11月,美国国家航空和航天局把一颗叫做“宇宙背景探索号”的卫星发射到外太空去。科学家认为这颗卫星所发现的事确实意义重大。布洛克教授解释说:“在卫星上的差动式微波辐射计所录得的波纹,就是由亿万年前促使星系形成、宇宙诞生的同一股巨大波动所造成的。”
证据显示什么
人可以从宇宙有起源这件事推断出什么来呢?罗伯特·贾斯特罗说:“人也许可以把宇宙的起源归功于一场大爆炸,不过,你要是把它称为创世的一刻,也不算是言过其实。”曾一同发现宇宙背景辐射的天文学家之一的彭齐亚斯评论:“研究天文学的人接触到一件独一无二的事:起初什么都没有,然后宇宙就突然出现了。”负责“宇宙背景探索号”探索计划的组长乔治·斯穆特说:“我们所发现的事,正好证明宇宙是有起源的。”
如果宇宙有开始或诞生的一刻,那么宇宙就必然有一位创造者。这个结论你认为合理吗?许多人都认为这是合情合理的。对于“宇宙背景探索号”的发现,斯穆特说:“我们仿佛在窥探上帝。”
坦白说,即使科学家近数十年来找不着有关的科学证据,世上千百万人早就对圣经开宗明义所说的一句话深信不疑。这节经文说:“起初,上帝创造天地。”——创世记1:1。
可是,人不一定都乐意认同圣经这节言简意赅的经文的。物理学家斯蒂芬·霍金说:“以往,对于宇宙有起源、有诞生的一刻这个说法,许多科学家都不表欢迎。”迈克尔·贝赫也写道:“由于科学家不喜欢从这个说法引伸出来的结论,所以他们绞尽脑汁、费尽心机去发掘宇宙起源的其他可能性。”
因此,要考虑的问题是:宇宙是自行产生的吗?它只是碰巧产生,还是由一个聪慧的创造者创造出来的?接着的文章所提出的证据会对你有启发作用。
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科学家用威尔逊山上的望远镜观测太空后,看出宇宙是有开始的
[鸣谢]
The Observatories of the Carnegie Institution of Washington