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2011年8月19日 星期五

宇宙的誕生

宇宙始于何時?將止于何時?這是宇宙留給人類最為神秘,也最難解釋的謎題。雖然宇宙大爆炸說已經深入人心,人們已經默認了宇宙誕生于近140億年前的一次大爆炸中,宇宙萬物、星係、地球、生命都是在大爆炸之後逐漸形成的。然而,在這個理論出世之後,很多人也提出了另外一個問題:在宇宙大爆炸之前發生了什麼?5月5 日《科學》雜志上發表的一篇研究論文稱解答了這個讓科學家們為之爭論不休的謎題。美國普林斯頓大學的波爾·施泰恩加德和英國劍橋大學的尼爾·圖爾克這兩名理論物理學家在這篇論文裏共同提出了一個理論,即宇宙大爆炸發生了不止一次,宇宙一直經歷著“生死輪回”的過程,而我們所認為的140億年前的宇宙大爆炸並非宇宙誕生的絕對起點,那只是宇宙的一次新生。

誰讓宇宙加速膨脹

讓科學家們注意到宇宙大爆炸不僅只有一次的是被科學家拋棄後又重新拾起的“宇宙常量”。所謂宇宙常量,是對真空中的能量的數學表述,並用希臘字母的第11個字母“拉姆達”表示,這種能量也被認為是神秘的“暗能量”,而這種神秘能量正在讓宇宙不斷加速膨脹。

美國太空網5月8日對英美科學家這一研究的報道中稱,當初愛因斯坦首次提出宇宙常量時,是想證明在宇宙間存在一種能量抗衡著星體間的重力作用,使得各星體不會因為相互的吸引而合到一起,最終讓整個宇宙的物質都融合成一體,因此他也想證明宇宙是靜止的,沒有生長也沒有萎縮。但沒過多久,愛因斯坦就拋棄了這個理論,他稱自己犯下了一生“最大的錯誤”。因為經他自己的廣義相對論公式的計算,宇宙正在膨脹,而天文學家埃德溫-哈勃經過觀察也證實了宇宙確實在膨脹。

20世紀90年代末期,“拉姆達”被科學家們重新拾起,這時一些天文學家發現宇宙不僅僅在膨脹,而且速度正在加快,科學家們不知道是什麼樣的神秘力量導致了這一結果,于是“暗能量”這個詞便產生了。並且科學家們認為“暗能量”就是宇宙常量“拉姆達”,在宇宙大爆炸後“拉姆達”沒有和重力“平分天下”,保持宇宙的平衡,而是從重力手中奪權,使星體間越來越遠,宇宙不斷膨脹。

宇宙常量應該幾何

宇宙常量該有多大,這是宇宙大爆炸發生次數的關鍵。美英科學家波爾·施泰恩加德和尼爾·圖爾克就是在對宇宙常量的大小計算中發現了宇宙大爆炸不應該只發生了一次。

科學界一直都試圖解釋的一個問題是為什麼自然界中的那麼多常量的值都是那麼正好,剛好讓生命存在。如果“拉姆達”太大,那麼宇宙就會在大爆炸後立刻迅速膨脹並撐破,就像吹爆的氣球,那麼生命就不可能在百億年後存在了。波爾教授在接受太空網的採訪中說:“‘拉姆達’的值是物理學中最神秘的事物之一。它讓我們非常的迷惑。”甚至科學界出現了“人擇原理”,即宇宙常量恰當地選擇了人類生存,而人類也恰好選擇了在這樣一個常量條件下出現,而人類又回頭研究著為什麼宇宙常量大小會剛好讓人類生存。這聽起來確實不可思議,尼爾教授稱:“這簡直太糟了,真的該被拋棄了。這個理論就是想說明人類永遠不會了解宇宙的奧秘,這就是我們的生存之道。”

為了找到“人擇原理”之外合理的解釋,兩位科學家利用宇宙大爆炸模型計算宇宙常量,但得到的結果要比實際觀測到的宇宙常量大得多,是實際值的10的100次方倍,也就是根本不適合現在宇宙中的生命生存。宇宙常量的大小說到底還關係到人類的生存。因此波爾教授和尼爾教授認為在宇宙大爆炸後宇宙常量(也就是“暗能量”)都會隨著時間的推移而減弱。但是經過進一步的計算後,他們發現140億年根本不夠將爆炸後的值減弱的現在這個值。劍橋大學的尼爾教授說:“人們認為時間開始于那次大爆炸,但從沒有一個合理的解釋。而我們的推論看起來就非常的激進:在宇宙大爆炸之前是存在時間的。”

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