宇宙有沒有起源和終結,它是永恒的還是演化的,各種文明都有自己的解釋。在中國有盤古開天地的傳說,在西方有上帝創(chuàng)造宇宙的傳說。在很長的一個歷史時期中,“天不變,道亦不變”的宇宙觀由于符合封建統(tǒng)治者的利益而得到廣泛傳播。17世紀以后,各門自然科學的飛速發(fā)展,不斷沖擊著這一僵化自然觀的統(tǒng)治地位。直到20世紀,以眾多觀測事實為依據的科學的宇宙起源和演化理論才正式宣告誕生。
20世紀20年代以后,天文觀測發(fā)現銀河系以外的天體都在遠離我們而去,這說明宇宙是膨脹的。美國天文學家哈勃總結后退的速度與距離的關系,距離越遠后退的速度越快,這就是哈勃常數,F在的哈勃常數為1.7×10-18~2.3×10-18 cm/s,即宇宙半徑增加1 cm,后退速度增大1.7×10-18~2.3×10-18 cm/s。用這個值往前推,宇宙在150億~200億年以前半徑為零。這就是說宇宙由于某種原因,在150億~200億年前發(fā)生了一次大爆炸,開始形成。60年代發(fā)現的類星體,認為是宇宙早期天體,它們處于宇宙的邊緣。它們的距離大約在150億~200億光年。
早在20世紀30年代初期,有人根據大爆炸理論計算出,大爆炸后最初幾分鐘,宇宙就像一顆氫彈爆炸時產生的火球,處處充滿了溫度高達10億K的光輻射。隨著宇宙的膨脹,輻射溫度不斷降低。作為這種過程的遺跡,當時宇宙中應存在溫度約為5 K的背景黑體輻射(由于這種輻射的峰值波長在1 mm附近,處于微波波段,故又稱為微波背景輻射)。60年代中期,美國貝爾電話實驗室的彭齊亞斯和威爾遜,發(fā)現全天各方向都有相當于2.7 K的微波輻射。30年前是用宇宙半徑為100億光年計算的宇宙平均溫度為5 K,若用150億光年計算,與2.7 K更接近。這個結果有力地支持了宇宙大爆炸理論。
宇宙是否要永遠地膨脹下去?有的科學家認為目前宇宙的平均密度還未達到宇宙的臨界密度,宇宙可能要繼續(xù)膨脹下去;有的科學家認為宇宙中有大量的隱物質,如看不見的暗星云和黑洞等,加上這些物質,宇宙的平均密度就要比臨界密度大了。宇宙遲早會收縮,這樣的宇宙是一個脈動的宇宙,膨脹、收縮、再膨脹、再收縮,周而復始地繼續(xù)下去。
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