我們所在的─銀河系─神秘面紗(6)
我們所在的─銀河系─神秘面紗(6)
宇宙的創生
1.有些宇宙學家認為，暴漲模型最徹底的改革也許是觀測宇宙中所有的物質和能量從無中產生的觀點，這種觀點之所以在以前不能為人們接受，是因為存在著許多守恆定律，特別是重子數守恆和能量守恆。但隨著大統一理論的發展，重子數有可能是不守恆的，而宇宙中的引力能可粗略地說是負的，並精確地抵消非引力能，總能量為零。因此就不存在已知的守恆律阻止觀測宇宙從無中演化出來的問題。這種“無中生有”的觀點在哲學上包括兩個方面：
①本體論方面。如果認為“無”是絕對的虛無，則是錯誤的。這不僅違反了人類已知的科學實踐，而且也違反了暴漲模型本身。按照該模型，我們所研究的觀測宇宙僅僅是整個暴漲區域的很小的一部分，在觀測宇宙之外並不是絕對的“無”。這種真空能恰恰是一種特殊的物質和能量形式，並不是創生於絕對的“無”。如果進一步說這種真空能起源於“無”，因而整個觀測宇宙歸根到底起源於“無”，那麼這個“無”也只能是一種未知的物質和能量形式。
②認識論和方法論方面。暴漲模型所涉及的宇宙概念是自然科學的宇宙概念。這個宇宙不論多麼巨大，作為一個有限的物質體系，也有其產生、發展和滅亡的歷史。暴漲模型把傳統的大爆炸宇宙學與大統一理論結合起來，認為觀測宇宙中的物質與能量形式不是永恆的，應研究它們的起源。它把“無”作為一種未知的物質和能量形式，把“無”和“有”作為一對邏輯範疇，探討我們的宇宙如何從“無”——未知的物質和能量形式，轉化為“有”——已知的物質和能量形式，這在認識論和方法論上有一定意義。
2. 宇宙是如何起源的？空間和時間的本質是什麼？這是從2000多年前的古代哲學家到現代天文學家一直都在苦苦思索的問題。經過了哥白尼、赫歇爾、哈勃的從太陽系、銀河系、銀河外星系的探索宇宙三部曲，宇宙學已經不再是幽深玄奧的抽象哲學思辯，而是建立在天文觀測和物理實驗基礎上的一門現代科學。
“大爆炸宇宙論”是1927年由比利時數學家勒梅特提出的，他認為最初宇宙的物質集中在一個超原子的“宇宙蛋”裏，在一次無與倫比的大爆炸中分裂成無數碎片，形成了今天的宇宙。1948年，俄裔美籍物理學家伽莫夫等人，又詳細勾畫出宇宙由一個緻密熾熱的奇點於150億年前一次大爆炸後，經一系列元素演化到最後形成星球、星系的整個膨脹演化過程的圖像。但是該理論存在許多使人迷惑之處。
宏觀宇宙是相對無限延伸的。“大爆炸宇宙論”關於宇宙當初僅僅是一個點，而它周圍卻是一片空白，即將人類至今還不能確定範圍也無法計算品質的宇宙壓縮在一個極小空間內的假設只是一種臆測。況且從能量與品質的正比關係考慮，一個小點無緣無故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量從何而來呢？
大爆炸宇宙論面臨的難題還有，如果宇宙無限膨脹下去，最後的結局如何呢？德國物理學家克勞修斯指出，能量從非均勻分佈到均勻分佈的那種變化過程，適用於宇宙間的一切能量形式和一切事件，在任何給定物體中有一個基於其總能量與溫度之比的物理量，他把這個物理量取名為“熵”，孤立系統中的“熵”永遠趨於增大。但在宇宙中總會有高“熵”和低“熵”的區域，不可能出現絕對均勻的狀態。所以，那種認為由於“熵”水準的不斷升高而達到最大值時，宇宙就會進入一片死寂的永恆狀態，最終“熱寂”而亡的結局。
根據天文觀測資料和物理理論描述宇宙的具體形態，星系的形態特徵對研究宇宙結構至關重要，從星系的運動規律可以推斷整個宇宙的結構形態。而星系共有的圓形旋渦結構就是整個宇宙的縮影，那些橢圓、棒旋等不同的星系形態只是因為星系年齡和觀測角度不同而產生的視覺效果。
奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物質運動形式。這種螺旋現象對於認識宇宙形態有著重要的啟迪作用，大至旋渦星系，小至DNA分子，都是在這種螺旋線中產生。大自然並不認可筆直的形式，自然界所有物質的基本結構都是曲線運動方式的圓環形狀。從原子、分子到星球、星系直到星系團、超星系團無一例外，毋庸置疑，浩瀚的宇宙就是一個大旋渦。因此，確立一個“螺旋運動形態宇宙模型”，比那種作為所有物質總和的“宇宙”卻脫離曲線運動模式而獨闢蹊徑，以直線運動方式從一個中心向四面八方無限伸展的“大爆炸宇宙模型”，更能體現真實的宇宙結構形態。
一種廣為認可的宇宙演化理論。其要點是，宇宙是從溫度和密度都極高的狀態中由一次“大爆炸”產生的。時間至少發生在100億年前。這種模型基於兩個假設：第一是愛因斯坦提出的，能正確描述宇宙物質的引力作用的廣義相對論；第二是所謂宇宙學原理，即宇宙中的觀測者所看到的事物既同觀測的方向無關也同所處的位置無關。這個原理只適用於宇宙的大尺度上，而它也意味著宇宙是無邊的。因此，宇宙的大爆炸源不是發生在空間的某一點，而是發生在同一時間的整個空間內。有這兩個假設，就能計算出宇宙從某一確定時間（稱為普朗克時間）起始的歷史，而在此之前，何種物理規律在起作用至今還不清楚。
宇宙從那時起迅速膨脹，使密度和溫度從原來極高的狀態降下來，緊接著，預示質子衰變的一些過程也使物質的數量遠超過反物質，如同我們今天所看到的一樣。許多基本粒子在這一階段也可能出現。過了幾秒鐘，宇宙溫度就降低到能形成某些原子核。這一理論還預言能形成一定數量的氫、氦和鋰的核素，豐度同今天所看到的一致。大約再過100萬年後，宇宙進一步冷卻，開始形成原子，而充滿宇宙中的輻射則在宇宙空間自由傳播。這種輻射稱為宇宙微波背景輻射，它已經被觀測所證實。除了原始物質和輻射外大爆炸理論還預言，它們是無品質或無電荷的基本粒子。
大爆炸模型能統一地說明以下幾個觀測事實：
（a）理論主張所有恒星都是在溫度下降後產生的，因而任何天體的年齡都應比自溫度下降至今天這一段時間為短，即應小於200億年。各種天體年齡的測量證明了這一點。
（b）觀測到河外天體有系統性的譜線紅移，而且紅移與距離大體成正比。如果用多普勒效應來解釋，那麼紅移就是宇宙膨脹的反映。但2012年認為這是宇宙學紅移，而非多普勒紅移。在宇宙學紅移中，光波的波長是在傳播過程中隨空間的膨脹而發生變化的。光譜線的紅移就是宇宙膨脹的反映。
（c）在各種不同天體上，氦豐度相當大，而且大都是30%。用恒星核反應機制不足以說明為什麼有如此多的氦。而根據大爆炸理論，早期溫度很高，產生氦的效率也很高，則可以說明這一事實。
（d）根據宇宙膨脹速度以及氦豐度等，可以具體計算宇宙每一歷史時期的溫度。
按照大爆炸理論，宇宙是137億年前從一個極小的點誕生的，從那裏誕生了時間和空間、品質和能量，從而由物質小微粒聚集成大團的物質，最終形成星系、恒星和行星等。在大爆炸發生前，宇宙中沒有物質，沒有能量，甚至沒有生命。
按照大爆炸理論，宇宙沒有開端。它只是一個迴圈不斷的過程，便是宇宙創生與毀滅並再創生的過程。
這只是一個設想，並不是一個完美的理論。
大爆炸理論雖然並不成熟，但是仍然是主流的宇宙形成理論的關鍵就在於目前有一些證據支持大爆炸理論，比較傳統的證據如下所示：
（a）紅位移
從地球的任何方向看去，遙遠的星系都在離開我們而去，故可以推出宇宙在膨脹，且離我們越遠的星系，遠離的速度越快。
（b）哈勃定律
哈勃定律就是一個關於星系之間相互遠離速度和距離的確定的關係式。仍然是說明宇宙的運動和膨脹。
V=H×D
其中，V（Km/sec）是遠離速度；H（Km/sec/Mpc）是哈勃常數，為50；D（Mpc）是星系距離。
（c）氫與氦的豐存度
由模型預測出氫占25%，氦占75%，已經由試驗證實。
（d）微量元素的豐存度
對這些微量元素，在模型中所推測的豐存度與實測的相同。
（e）3K的宇宙背景輻射
根據大爆炸學說，宇宙因膨脹而冷卻，現今的宇宙中仍然應該存在當時產生的輻射餘燼，1965年，3K的背景輻射被測得。
（f）背景輻射的微量不均勻
證明宇宙最初的狀態並不均勻。
（g）宇宙大爆炸理論的新證據
在2000年12月份的英國《自然》雜誌上，科學家們稱他們又發現了新的證據，可以用來證實宇宙大爆炸理論。
長期以來，一直有一種理論認為宇宙最初是一個品質極大，體積極小，溫度極高的點，然後這個點發生了爆炸，隨著體積的膨脹，溫度不斷降低。至今，宇宙中還有大爆炸初期殘留的稱為“宇宙背景輻射”的宇宙射線。
科學家們在分析了宇宙中一個遙遠的氣體雲在數十億年前從一個類星體中吸收的光線後發現。
γ射線
一般來說，核爆炸（比如原子彈、氫彈的爆炸）的殺傷力量由四個因素構成：衝擊波、光輻射、放射性沾染和貫穿輻射。其中貫穿輻射則主要由強γ射線和中子流組成。由此可見，核爆炸本身就是一個γ射線光源。通過結構的巧妙設計，可以縮小核爆炸的其他硬殺傷因素，使爆炸的能量主要以γ射線的形式釋放，並盡可能地延長γ射線的作用時間（可以為普通核爆炸的三倍），這種核彈就是γ射線彈。
貫穿輻射
與其他核武器相比，γ射線的威力主要表現在以下兩個方面：一是γ射線的能量大。由於γ射線的波長非常短，頻率高，因此具有非常大的能量。高能量的γ射線對人體的破壞作用相當大，當人體受到γ射線的輻射劑量達到200－600雷姆時，人體造血器官如骨髓將遭到損壞，白血球嚴重地減少，內出血、頭髮脫落，在兩個月內死亡的概率為0－80%；當輻射劑量為600－1000雷姆時，在兩個月內死亡的概率為80－100%；當輻射劑量為1000－1500雷姆時，人體腸胃系統將遭破壞，發生腹瀉、發燒、內分泌失調，在兩周內死亡概率幾乎為100%；當輻射劑量為5000雷姆以上時，可導致中樞神經系統受到破壞，發生痙攣、震顫、失調、嗜眠，在兩天內死亡的概率為100%。二是γ射線的穿透本領極強。
γ射線是一種殺人武器，它比中子彈的威力大得多。中子彈是以中子流作為攻擊的手段，但是中子的產額較少，只占核爆炸放出能量的很小一部分，所以殺傷範圍只有500－
太陽系天體中，水星、金星表面溫度約達700K，金星表面籠罩著濃密的二氧化碳大氣和硫酸雲霧，氣壓約50個大氣壓，水星、火星表面大氣卻極其稀薄，水星的大氣壓甚至小於2×10-9毫巴(和月球沒什麼兩樣)；類地行星(水星、金星、火星)都有一個固體表面，類木行星卻是一個流體行星；土星的平均密度為
太陽在恒星世界中是顆普遍而又典型的恒星。已經發現，有些紅巨星的直徑為太陽直徑的幾千倍。中子星直徑只有太陽的幾百萬分之一；超巨星的光度高達太陽光度的數百萬倍，白矮星光度卻不到太陽的幾十萬分之一。紅超巨星的物質密度小到只有水的密度的百萬分之一，而白矮星、中子星的密度分別可高達水的密度的十萬倍和百萬億倍。太陽的表面溫度約為6000K，O型星表面溫度達30000K，而紅外星的表面溫度只有約600K。
太陽的普遍磁場強度平均為3500高斯，有些磁白矮星的磁場通常為幾千、幾萬高斯，而脈衝星的磁場強度可高達十幾萬億高斯。有些恒星光度基本不變，有些恒星光度在不斷變化，稱變星。有的變星光度變化是有週期的，週期從1小時到幾百天不等。有些變星的光度變化是突發性的，其中變化最劇烈的是新星和超新星，在幾天內，其光度可增加幾萬倍甚至上億倍。
恒星在空間常常聚集成雙星或三五成群的聚星，它們可能占恒星總數的1/3。也有由幾十、幾百乃至幾十萬個恒星聚在一起的星團。宇宙物質除了以密集形式形成恒星、行星等之外，還以彌漫的形式形成星際物質。星際物質包括星際氣體和塵埃，平均每立方釐米只有一個原子，其中高度密集的地方形成形狀各異的各種星雲。宇宙中除發出可見光的恒星、星雲等天體外，還存在紫外天體、紅外天體、X射線源、γ射線源以及射電源。
星系按形態可分為橢圓星系、旋渦星系、棒旋星系、透鏡星系和不規則星系等類型。60年代又發現許多正在經歷著爆炸過程或正在拋射巨量物質的河外天體，統稱為活動星系，其中包括各種射電星系、塞佛特星系、N型星系、馬卡良星系、蠍虎座BL型天體，以及類星體等等。許多星系核有規模巨大的活動：速度達幾千千米/秒的氣流，總能量達1055焦耳的能量輸出，規模巨大的物質和粒子拋射，強烈的光變等等。在宇宙中有種種極端物理狀態：超高溫、超高壓、超高密度、超真空、超強磁場、超高速運動、超高速自轉、超大尺度時間和空間、超流、超導等。為我們認識客觀物質世界提供了理想的實驗環境。
宇宙質能運動有三種形式：即零品質運動、化阻為動的零品質運動、質能等價運動。人造衛星、太空船、隕石、流星、慧星等所進行的運動，是零品質運動；光子、中微子、球形天體以及UFO所進行的運動，是化阻為動的零品質運動；我們現有的運輸工具所進行的運動，都是質能等價運動。
宇宙天體處於永恆的運動和發展之中，天體的運動形式多種多樣，例如自轉、各自的空間運動(本動)、繞系統中心的公轉以及參與整個天體系統的運動等。月球一方面自轉一方面圍繞地球運轉，同時又跟隨地球一起圍繞太陽運轉。太陽一方面自轉，一方面又向著武仙座方向以
現代天文學已經揭示了天體的起源和演化的歷程。當代關於太陽系起源學說認為，太陽系很可能是50億年前銀河系中的一團塵埃氣體雲(原始太陽星雲)由於引力收縮而逐漸形成的（見太陽系起源）。恒星是由星雲產生的，它的一生經歷了引力收縮階段、主序階段、紅巨星階段、晚期階段和臨終階段。
星系的起源和宇宙起源密切相關，流行的看法是：在宇宙發生熱大爆炸後40萬年，溫度降到4000K，宇宙從輻射為主時期轉化為物質為主時期，這時或由於密度漲落形成的引力不穩定性，或由於宇宙湍流的作用而逐步形成原星系，然後再演化為星系團和星系。
熱大爆炸宇宙模型描繪了我們的宇宙的起源和演化史：我們的宇宙起源於200億年前的一次大爆炸，當時溫度極高、密度極大。隨著宇宙的膨脹，它經歷了從熱到冷、從密到稀、從輻射為主時期到物質為主時期的演變過程，直至10～20億年前，才進入大規模形成星系的階段，此後逐漸形成了我們當今看到的宇宙。
1980年提出的暴漲宇宙模型則是熱大爆炸宇宙模型的補充。它認為在宇宙極早期，在我們的宇宙誕生後約10 -36 秒的時候，它曾經歷了一個暴漲階段。
在過去的數百年當中，天文學界對於宇宙源起的研究，是從哲學上的推測趨向於科學棄了宗教的啟示。甚而引起一般對科學與宗教及哲學都只有一知半解之流走上打倒宗教迷信而濫倡科學新迷信之途。
十七世紀地科學家埃薩·牛頓（Isaac Newton），觀察蘋果從樹上墜地；因而創立了地心引力與萬有引力學說，但是，他無法解釋宇宙中為何會有萬有引力，他只好說那是一位上帝在控制著一切，才使到唯一有人類的地球不致於萬有引力所毀滅。牛頓的萬有引力學說，仍經得住今日科學的考驗，但是，他的上帝支持唯一地球之說，卻早已不受到新科學界的贊同。即使是早在與他差不多同期的偉大天文學家兼物理學家荷蘭人克理斯泰·威根士（Christian Huygens），就已發表過意見，說宇宙中到處有著生靈居住的星球；我們的地球並不是唯一有人類生物的世界。
威氏的學說當然被當時的教廷視為異端邪說，教會直到今日仍然堅持只有一個地球世界；別無其他的地球，因為上帝只創造了這唯一的地球給予生靈生長。有些篤信該一宗教的現代科學家，也仍然奉此說為圭臬，不過，大多數科學家寧可避開而不談上帝。
牛頓雖然篤信上帝創世，他的機械力學說萬有引力說卻為他以後的科學界鋪了路，逐漸地，越來越積極地，以無聲的方式否定了上帝創世的神話及與之相似的經不起考驗的論調。科學由是與猶太教基督教的“創世紀”分了家。“創世紀”已經不能滿足現代人的求知欲望。信仰基督教是一件事，接受了“創世紀”神話是另 一回事，很多信仰基督教的科學家，尤其是新一代的，都仍然保持著對耶穌基督的愛心的信仰，但是，揚棄了古代猶太民族神話的“創世紀”。
其實，這也並沒有什麼矛盾 。綜觀新約全書，都找不到耶穌肯定舊約的“創世紀”的言論。耶穌是以博愛平等施與等美德立教，並未以承受古老猶太神話創世紀去傳道。耶穌是個很謙虛的偉大先知，自稱“人子”而已，一切其他的神話色彩與銜頭，都是後世教會加上去榮耀衪的。現代科學家，揚棄了古老猶太民族神話的“創世紀”，而仍然信仰基督，並無不妥，可說毋寧是明智的選擇！
揚棄了“創世紀”神話的科學家，得以自由研究追尋宇宙真理。於是，在十九世紀末到二十世紀末這一百年左右當中，科學突飛猛進，天文學宇宙學的新發現越來越深入太空宇宙。今日的天文學界已經認識了和陸續不斷地用科技證實宇宙的複度多元性。
但是，也正如著名的太空科學家，史提芬·威恩柏（Steven Weinberg）在其名著“最初的三分鐘”（The First Three Minutes）一書內所說的：“越知道得多宇宙的情形，就越感到無知。”
科學界已發現宇宙的奧秘，只不過是滄海一粟！已知的發現，往往帶來更多的疑問，也發現奧秘的後面，尚有無窮的奧秘，空間之外，更有無窮的空間，時間之外，還有多元的時間，粒子之下，仍有更微的次粒子，光速之上，還有更快的速度，多元宇宙之外，更有無窮的多元複度宇宙！……
以往的很多宇宙物理理論，在地球上是金科玉律，可是不能適用於外太空深處，也不能解釋複度多元宇宙的情形。科學界多年來紛紛努力去尋找可以解釋宇宙變幻無常的理論，同時也有人感到這些新理論都不夠完善完美，於是，又再回到宗教概念上面去找尋答案。但是，幾乎完全沒有一個科學家可以安躺於猶太民族舊約的“創世紀”搖籃之內，因為“創世紀”啟示的是一個一元的世界，它甚至於沒有脫出中東以色列 的群山範圍。(續)