60．关于宇宙起源的发现

60．关于宇宙起源的发现

1929年，哈勃定律提出：星系的红移量与它们离地球的距离成正比。这一定律被随后的进一步观测所证实。哈勃定律展示了宇宙在退移，也就是说，现在的宇宙在膨胀。从宇宙中任何一点看，观察者所见的天体都在远离观察者而去，就好比站在一个正在膨胀的气球上看气球上的任意一点。

红移是由于多普勒效应，从离开我们而去的恒星发出的光线红化。可见光即是电磁场的起伏或波动，它的频率（每秒的振动数）高达4～7百万亿次，对不同频率的光，人的眼睛看起来为不同颜色，最低的频率出现在光谱红端，而最高频率在蓝端。

如果恒星光源固定，星系的引力场不会对其有足够强的明显作用，那么我们接收到波频率和发出时的频率一样。如果恒星向观察者运动，当光源发出第二个波峰时，它离开我们更近一些，这样波峰到达我们所用的时间会缩短。两个波峰到达我们的时间间隔变小了，那么我们接收到的频率比恒星固定不动时的波频率要高。如果光源离观察者逐渐远去，我们接收到波频率就变低了。

因此，恒星离我们不断远去时，其光谱向红端移动，接收频率减弱，称之为红移。反之，恒星离我们越来越近，光谱则会出现蓝移情况。

哈勃发现的就是红移律。不仅如此，他还发现，离我们越远的恒星其退行速度越快，这不像正在膨胀的气球吗？

这种发现，使宇宙大爆炸理论显出优势地位。宇宙论成为实验科学是由于微波背景的辐射。

关于宇宙的起源和形成，是哲学和神学最关注的问题，科学家们并没有表现出多大的热情，但是20世纪中后期，宇宙学的研究却成为显学，这是由于理论与技术设备的共同发展而导致的。两种互相争论的宇宙论也就应运而生了。

通俗的宇宙大爆炸论，简言之，就是假定宇宙在原初状态时，温度高到无穷大，密度大到无穷高，只有辐射和基本粒子存在，随着“乒乓”一声，宇宙开始膨胀的冷却降温，星云、恒星、星系就诞生了，宇宙现在正在膨胀。稳恒态理论认为，宇宙自始至终就存在，目前观察到的宇宙膨胀所引起的物质分散，由不断产生的物质来补偿。

在公元前4世纪的古希腊，亚里士多德在《天论》中，论证了地球为球形并且处于宇宙中心，整个宇宙环绕着地球，由7个同心球组成。直到托勒密体系，空间位置是绝对的。

哥白尼指出，太阳是宇宙的中心，而伽利略最早指出相对性原理。地球说被否定了，绝对空间也不存在了。

到了牛顿，他认为宇宙是无边无限的，宇宙的体积无限，也没有边界。宇宙空间是三维欧氏几何空间，在各个方向上延直线可以延伸到正无穷，在这个空间中，星体密布，无论怎么测量，任何方向上都存在星体。

从哥白尼到牛顿，推翻了地球为宇宙中心的观念，但是牛顿的时空观也是一种绝对时空观，直到爱因斯坦，才根据相对论创立了有限无边的静态宇宙模型。

爱因斯坦的宇宙模型，既不是亚里士多德的有限有边说，也不是牛顿的无限无边型，而是一个有限无边的体质。即空间体积有限，也就是说宇宙体积是有大小的，在这个大小之外任何物质都不存在，这就是无边。

1823年、1894年分别由奥尔勃斯和塞里格尔提出光度悖论与引力悖论，都是对牛顿宇宙模型的责难。

光度学悖论是：如果宇宙无限，那么空间中均匀分布的恒量也应无限，即人们在任何方向上看到的星星应该是无限多，但是实际不是这样。

引力悖论是：如果宇宙中的恒星是无限的，那么任何一个物体就会受到无限多恒星的无限大的引力作用，产生的加速度也会无限大，但是实际上也不是这样。

宇宙没有开始的时候。星系看上去在远离我们并不一定代表物质的变稀，而是新的物质正在连续不断地产生，产生的速度正好足够补偿从可见宇宙消失的物质。这种新的物质最终会形成恒星和星系，因此，观察者会在任何时刻都把宇宙看成一样的。

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