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0亿吨二氧化碳,这些风化的岩石随着江河流入大海,它再与石灰化合并重新形成石灰石,并一新的岩石的形式沉入海底。当然不必担心氧气会被耗尽的主要理由是,地球上生长着种类丰富、数量众多的绿色植物。世界上大量的绿色植物在光合作用中会吸收大量的二氧化碳,同时派出氧气。据科学家们实验分析,三棵大树每天吸收二氧化碳,相当于一个人每天所呼出的二氧化碳的量。因而一些人乐观地认为,地球不会变成二氧化碳的世界,但二氧化碳的含量也会略有增加。各国科学家积极探索一些新途径,希望能减少二氧化碳的排放量,并且可能的话将其再生利用,但是却没有更好的方法增加氧气的生成。专家们认为,减少森林面积的流失、保护绿色植物就是人类最好的保护氧气的方法。这些大量的绿色植物生产了我们人类赖以生存的氧气。
二氧化碳增多的直接后果是地球的“温室效应”。同时,它还使地球的温度上升,冰川融化。据科学家预测,如果南极大陆的冰川因高温而融化,其增加的水量则可使美国的摩天大楼淹没20层,并淹没掉荷兰等一些地势较低的国家,使它们不复存在,人类将会面临上帝的惩罚,洪水会再一次吞没人类,那时候就看人类能不能造出足够多的诺亚方舟来活命了,即使人人都在方舟上,也许最终的命运就是永远停留在方舟上,直到被活活饿死。那时的陆地面积很可能只占地表面积的5%…10%。在更为狭小的陆地上将生存全世界60…70亿的人口,人类恐怕也逐渐灭绝。
19。宇宙不存在“末日”(上)(2)
我们面临着继650万年前恐龙灭绝后最大的一场生物多样性危机。***全球至少四分之一的鱼类已经被人类捕杀。最近几年,有90%的金枪鱼、旗鱼和鲨鱼等大型海洋食肉动物死亡。而在下个世纪,超过30%的两栖动物、25%的哺||乳动物和12%的鸟类都将面临灭绝的危险。对于幸存的动物来说,全球变暖会令它们的生存越来越艰难。1976年的一天,突然有250条鲸鱼游入浅水中,出现在佛罗里达州的海滩上。当潮水退下时,这些被搁浅在海滩上的鲸鱼无法动弹,由于没有水,鲸鱼很快就会死掉。美国海岸警卫队队员们和数百名自愿救鲸者进入冰冷的海中,企图阻止那些鲸鱼自杀;有点人用消防水管在鲸鱼身上喷水,想以此延续它们的生命;有的人甚至开来起重机,试图把鲸鱼拖回大海,由于鲸鱼重量过大,反而把起重机拖翻了。鲸鱼冲上海滩集体自杀的现象在许多地方都生过,没有人捕捞,没有人驱赶,鲸鱼为什么要自杀呢?这真是令人费解。对于鲸鱼集体自杀的原因,大多数人认为是由某种原因干扰了鲸鱼对方向的判断,从而使其“误入歧途”。鲸鱼并不是靠它的眼睛辨别方向的,这一点同海豚相似。鲸鱼的眼睛与它的身材是极不相称的,一头巨鲸的眼睛只有一个小西瓜那样大,而且一般只能看到17米以内的物体,视力极度退化。一头巨大的鲸鱼能看到的距离还没有自己的身体那么远。也许你会问,在海洋中鲸鱼是靠什么来测物、觅食和导航呢?原来,鲸鱼具有一种天生的高灵敏度的回声测距本领。它们射出的超声波频率范围极广,这种超声波遇到障碍后会立即反射回来,形成回声。鲸鱼就根据这种超声波的往返时间来准确地判断自己与障碍物的距离,定位非常准确,误差一般很小。由于鲸鱼具有这个特点,如果非自然原因影响了鲸鱼的回声定位系统,就有可能使鲸鱼找不到方向。学者们对制造鲸鱼自杀惨案的“凶手”进行了追捕,并且找到了几个“嫌疑犯”。1975年7月,在美国佛罗里达州生了一群鲁莽的逆戟鲸在洛捷赫特基海滩几天搁浅的事件,动物学家现鲸鱼的内耳中有许多圆形的昆虫。研究人员因此认为,耳内寄生虫破坏了鲸鱼的回声定位系统,可能是使一些鲸鱼搁浅,导致鲸鱼不能正确收听回声。
此外,那些污染海水的化学物质也有可能会扰乱鲸鱼的回声定位系统,所以环境污染也可能是致使鲸鱼搁浅的原因之一。另一些科学家通过解剖数头冲进海滩搁浅的自杀鲸鱼后现,绝大多数死鲸的气腔两面红肿病变,并因此认为,可能是由于鲸鱼定位系统生病变使它丧失了定向、定位的能力,导致搁浅海滩。鲸鱼的恋群性特征表明,只要有一只鲸鱼冲进海滩而搁浅,那么其余的就会奋不顾身地跟上去,造成接二连三的搁浅,最终形成集体自杀的惨剧。伦敦大学生物系的西蒙德斯教授和美国拉斯帕尔马斯大学兽医系的胡德拉教授却认为军舰动机和声纳的噪音以及水下爆炸等才是鲸鱼集体自杀的真正原因。他们在将一系列的鲸鱼集体自杀事件进行分析之后,现了其中的巧合。这种观点认为,在海洋深处定向、定标的达的定位系统是每头健康的鲸鱼都拥有的,而那些军舰声纳和回声探测仪所出的声波及水下爆炸的噪音,把鲸鱼的回声定位系统破坏了,从而导致鲸鱼集体冲上海滩自杀。美国海军曾经进行了一系列实验,实验中产生了巨大的海底噪音,结果24小时之内,有16头鲸在巴哈马群岛集体触礁,似乎非常神秘。哈佛医学院和伍兹霍尔海洋研究所对在该事件中死亡的两只鲸部分取样后进行了分析。鲸类听觉及解剖学专家通过研究现,鲸的一些对强烈压力都很敏感的部位出现了损伤,如内耳损出血,并伴有大脑、听觉系统和喉部损伤。在其中一具鲸尸中,甚至连接耳鼓鼓膜的韧带都断裂了,这显然是由于受到了强烈的肢体冲撞而造成的。触礁事件之前的10年里,该地区的鲸类科学研究报告中都没有现有类似受到冲撞的鲸。为此,国际爱护动物基金会的海洋生物学家表示:“我们希望通过不杀害或威胁海洋哺||乳动物的奇特方式进行研究,尽管我们很清楚海军所致力的研究对国家安全至关重要。”许多环保组织则对低频活动声纳——海军另一个引起争议的声纳研究项目表示关注。对鲸鱼自杀之谜,科学家们做了种种推测,普遍认为是出于人类社会的某种原因才出现这样的悲剧。但联想到大象有自己的基地以及其他动物群体中一些难解的现象,鲸鱼的集体自杀也许是其“社会”中的一次集体行动。
20。宇宙不存在“末日”(上)(3)
人类自身的行为,时刻挑战着地球的忍耐力。自1980年至今,35%的红树林被砍伐,20%的珊瑚礁被破坏,另外20%的珊瑚礁已经严重衰退。到2050年,人类将消耗掉地球上的180%到220%的生物生长能力。地球上曾经存在过的至少5000亿个物种中,99%以上已经消亡。地球上平均每1小时就有1个物种灭绝:12%的已知鸟类、22%的已知哺||乳动物、28%的爬行动物、70%的植物,30%已知两栖动物、37%的淡水鱼类、35%的无脊椎动物正在遭受灭绝的威胁。消失的物种不仅会使人类失去一种自然资源,还会通过食物链引起其他物种的消失,物种丧失的速度比人类干预以前的自然灭绝速度要快1000倍。
江河中的水量急剧减少。在过去的几年中,非洲的尼罗河以及北美洲的科罗拉多河的河水在入海前就已经干涸了。人类过度使用地下水资源,使用速度已经超过了地下水资源的补给速度。从上世纪80年代起,人类对自然资源的消耗就开始超过资源的再生能力。在2003年人类的“生态足迹”已经超出了地球生态承载力多达25%。
粮食不足是其中一个主要烦恼,专家至今仍想不出一套可行的办法,可以喂饱世界上所有的人。万一农作物欠收,极有可能会引致大规模的饥荒。就算有饭吃,营养不良的人势必大幅增加。可以预见,当人与人之间的利益生冲突时,国与国或地区与地区之间的矛盾也会加剧,恐怕数十年后,世界上的战争会比现时更加频密,人类将难逃流血之劫。
人类目前正在以空前的速度消耗着大自然的资源,如果按照目前的趋势,到2050年,人类即便有两个地球的自然资源也可能不够花。若想扭转这种状况,必须立即做出重要抉择。正如着名物理学家史蒂芬…霍金所说的,人类基因中携带自私、贪婪的遗传密码,人类对于地球的掠夺日盛,地球资源正在一点点耗尽,地球的危险愈来愈多,如温室效应、核战争、基因改造病毒等,地球将在200年内毁灭,而人类要想继续存活只有一条路:移民火星或其他的星球。
人们一直在讨论各种摆脱世界末日出路的可能性,霍金所说的移民外星球的那些奇特的想法并不是这类可能性的唯一代表,还有更多的“可能性”,比如移民到地下。
影片《2012》中的“世界末日”给很多人留下了深刻的印象,甚至引起了一定程度上的担忧及恐慌。那么“世界末日”究竟会不会生?以科学的立场上说,这个可能性总是存在的。与其它生物植物一样,任何具有生命的物种都有生命周期,都有从生到死的过程,所以说,地球也不能幸免,虽然可以确定地说这个末日不会是2012年12月21日,但迟早都会有这么一天。我们先不说地球是否毁灭,就是宇宙也有毁灭的那一天。关于宇宙末日,我放到最后再谈这个问题,先让我们来了解一下“2012世界末日”预中提到的几个问题。
预中提到,玛雅文明记载2012年将是第五个“太阳纪”终结日,具体时间是12月21日,这一天的某个时间地球将会不复存在。事实上根据玛雅文化研究专家研究证实,所谓的玛雅历法并没有这个意思。“世界末日”纯属消极悲观者的臆想,而“末日”2012年12月21日正是玛雅历法中重新计时的“零天”,就如我们撕去2010年日历中的12月31日那页纸一样,接下来我们会翻开2011年日历中的1月1日那页纸。科学家解释说:“在玛雅历法中,1872000天算是一个轮回,即5125。37年。根据“长历法”,到2012年冬至时,就意味着当前时代的时间结束,即完成了5125。37年的一个轮回。长历法于是重新开始从‘零天’计算,又开始一个新的轮回。”
关于世界末日预中还提到了2012年将要生的毁灭性灾难——“两极倒转”,即:地球将会生两极倒转,地球外壳和表面将会突然分离,地心内部的岩浆将会喷涌而出。分离的大陆会将整个人类填入大海,接着地震、海啸、火山以及其他灾难会一起出现。科学家对此已经做了解释,认为这是无稽之谈,认为即便生这样的事,人类根本感觉不到这种变化,因为这是一个持续数百万年的缓慢过程。
21。宇宙不存在“末日”(上)(4)
至于“天体重叠”的预是来自于一些星象学家的担忧,时间同样指向2012年,称“太阳在天空中的线路将会穿过银河系的最中央”,会让地球处于更为强大的未知宇宙力量的牵引之下加速毁灭。***科学家肯定地答复说,这是正常的天体现象。比如每年冬至时,从地球上看太阳,太阳看起来就像是处于银河系的中央。“它不会造成地球引力、太阳辐射、行星轨道等事物的变化,也不会对地球上的生命造成任何影响。没有任何奇怪之处。只有认为世界即将面临末日的人才会把这些普通的天文现象看作是一种威胁。”
还有预说,一颗神秘的x行星(nibiru)正在向地球的方向飞来,地球将会因此而消失。而科学家肯定地批驳说:这个天体根本就不存在:“从2003年到现在已经好几年了。如果在太阳系内确实存在这样一颗行星的话,天文学家肯定在过去十年中就已经开始研究它了,我们肉眼也应该能看到了。”预中还有一种说法,太阳将会于2012年产生致命的太阳耀斑,将地球烤焦。但是科学家们从来没有说过太阳会释放出强大的太阳风暴足以烤焦整个地球。
这么说来,2012年“世界末日”的预不过是一个传说罢了,它并会生。但是,既然人们已经普遍开始关心世界末日,就算这个末日不会提前到来,那么将来总会到来。除了地球将在末日那天毁灭外,就连正个宇宙都有末日那一天,与世界末日一样,宇宙末日也是人们普遍关注和担忧的问题。
22。宇宙不存在“末日”(中)(1)
21世纪来临了,世纪更替,千年狂欢,但人们并没有忘记那些长期困扰人类的疑问。***人们渴望通过找寻这些问题的答案更多地了解大自然。宇宙是永恒不变的吗?宇宙有多大?宇宙是什么时候诞生的?宇宙中的物质是怎么来的?关于宇宙的疑问太多了,人们从远古时代就提出了许多诸如此类的问题。
当人类第一次仰望苍穹,看到了广阔无垠的天空和闪闪光的星星,不禁想知道这一切究竟是怎样产生的。各个民族,各个时代都有种种关于宇宙形成的传说。不过那都是建立在想象和幻想的基础上的优美的神话故事。在今天,科学技术日益展,使人类有了强大的认识自然的工具,但关于宇宙的成因却还没有定论,还处在假说阶段。人们总结了一下,大致有以下几种假说。第一种假说是“宇宙永恒论”。这种假说认为宇宙并不是动荡不定的,宇宙中的星体、性提到数目和分布以及它们的空间运动从开天辟地开始,就一直处于一种稳定状态,宇宙是永恒的。持这种假说的天文学者把宇宙中的物质分门别类,分成了恒星、小行星、陨石、宇宙尘埃、星云、射电源、脉冲星、类星体、星际介质等几大类,认为在大尺度范围内,这些物质处于一种力和物质的平衡状态。也就是说,一些星体在某处湮灭了,另一些新的的星体一定会在另一处产生。宇宙在整体范围内是稳定的,即使生了变化,一只是局部的变化。第二种假说是“宇宙分层论”,这一观点认为宇宙的结构式分层的,恒星是一个层次,恒星集合组成星系是一个层次,若干个星系结合在一起组成的星系团是一个层次,一些星系团再组成超星系,成为一个更高的层次。第三种假说就是到目前为止许多科学家都比较“宇宙大爆炸”理论。这一观点是由美国着名天体物理学家加莫夫和弗里德曼提出来的。他们认为,大约在200亿年以前,我们今天所看到的天体的物质都集中在一起,形成了一个密度极大、温度高达00亿度的原始火球。在这个时期的天空中,到处充满了辐射,恒星和星系并不存在。后来因为某种未知的原因,这个原始火球生了大爆炸,组成火球的物质被喷到四面八方,并逐渐冷却下来,密度也开始降低。爆炸生2秒钟之后,质子和中字在100亿度的高温下产生了,随后的11分钟之内,自由中子衰变,进而形成了重元素的原子核。大约1万年以后,氢原子核和氦原子产生。在这1万年的时间里,散落在空间中的物质开始在局部联合,这些物质凝聚成了星云、星系的恒星。大部分气体在星云的展中变成了星体,因受星体引力的作用,其中一部分物质变成了星际介质。此后,科学家建造了太空望远镜,并一“哈勃”命名,希望能够借它来确定哈勃常数。哈勃常数是以“哈勃”命名的宇宙膨胀率,多年以来成为宇宙中最为中药店数字。哈勃常数的物理意义就是星体互相抛离的速度和距离之比。常数值越大,表示宇宙扩张到今天的大小所需的时间就越短,也就是说宇宙越年轻。它与宇宙现在的年龄有关,不但涉及宇宙的过去,还将决定宇宙的未来。宇宙有一个开始,是否一定会有一个结束?宇宙产生于“无”,是否最后的归宿也是“无”呢?
从一开始,人们就围绕哈勃常数展开了激烈的争论。按照哈勃本人测得的数值可以推算出宇宙的年龄约为20亿岁,但是地球就有40亿岁,这显然是不可能的。很显然宇宙应该比在它其中的星球诞生得更早。科学家们自20世纪70年代开始,不断采用各种手段测算哈勃常数,并得出了不同的结果。但是人们从这些数值出,推算出的宇宙年龄却是大相径庭的。科学家们一方面围绕着哈勃常数展开喋喋不休的争论,而另一方面,科学家们对某些星体年龄的测定却更为准确。现阶段,天文学家们已经测知,银河戏中一些最古老的星系年龄约为160亿岁。按这样推测,大爆炸只能在160亿年以前生,而根据科学家们最近用哈勃望远镜得到的一些观测结果分析,推算出宇宙的年龄约为120亿岁。这个结论证明,宇宙确实比存在它其中的古老星系更年轻。
23。宇宙不存在“末日”(中)(2)
如果测算结果是正确的,那么只能说明原先的假设出现了错误,宇宙可能不是从爆炸中诞生的。宇宙的年纪那么“小”,再度让自己的身世在人们眼中变得神秘起来。1999年9月,印度着名天文学家纳尔利卡尔等人对大爆炸理论起挑战,并提出了一种新的宇宙起源理论。他们把自己的研究成果命名为“亚稳状态宇宙论”,这是纳尔利卡尔和另外三名科学家共同提出的新概念中最为重要的观点。他们认为,宇宙不是由一次大爆炸形成的,而是有若干次小规模爆炸共同形成的。这种新理论认为,宇宙在最初的时候是一个巨大的能量库,被称为“创物场”,而大爆炸理论所描述的是没有时间和空间的起点。在这个能量场中,接二连三的爆炸逐渐形成了宇宙的雏形。此后小规模的爆炸还在不断地生,导致局部空间的膨胀,局部膨胀时快时慢,综合在一起便形成了整个宇宙范围的膨胀。以前,人们认为宇宙在时间上是无始无终的,在空间上是无穷无尽的,是无限的。后来在观测中人们现宇宙仍在膨胀,但速度却慢下来,这就形成了一个全新的宇宙有限观,这一观点几乎将宇宙无限的旧观念万全代替了。宇宙学家根据观测,推算宇宙在超空期中的一个小点上爆炸,先膨胀再收缩,到最后死亡消散,大约要经过800亿年,现在大约只过了160亿年。宇宙间的一切在以后的600亿年中逐渐向中心一点集拢,当时空都到了尽头,宇宙也就不复存在了。就像超巨星在热核燃烧净尽,引力崩溃,所有物质瞬间向中心收缩,形成我们至今仍不可见的黑洞一样,成为存在而不可见的超物质,也许这就是宇宙死亡的模型。
从古至今,人们每天都能看见太阳东升西落,好像太阳在围绕地球运转,自然会产生地球位于宇宙中心的想法,后来这种观点被日心说所推翻,它认为太阳才是宇宙的中心。那么宇宙的中心到底是什么?地球、太阳、银河系还是他河外星系,更或者宇宙根本就没有中心?其实很久以前就有人思考过这个问题,人们通过大量的观测工作记录了许多测量数据,并根据这些数据形成了一些观点和看法,但到目前为止还未形成一个系统的具有说服力的学说。
早在公元90…168年,古希腊学者托勒密就建立起了世界上第一个完整的地心宇宙体系。他在总结前人的观点和测量数据的基础上,特别是针对那时关于行星的观测结果,提出地球处在宇宙的中心静止不动这一说法。恒星均位于北称作“恒星天”的固体球壳上,其他的天体如太阳、月亮、五大行星等都沿各自的轨道绕行在地球周围,每颗行星都在一个小圆规道上作匀速转动,人们将这些小圆轨道称为“本轮”。“本轮”的中心又在一个被称为“均轮”的大圆轨道上围绕地球匀速转动。这样,在以地球为中心的轨道上,“恒星天”和太阳、月亮、五大行星等各自作匀速运动。就当时的科学状况而,托勒密的地心说中许多内容是比较科学的。例如,托勒密在研究天体运动时,建立了新的几何学模型和坐标参考系。另外把恒星固定在被他称为“恒星天”的固体球壳上,俗称“水晶球”,至今人们还将这种假想的“天球”概念保留在天文观测上。但是托勒密的理论是错误的。中世纪欧洲教诲就是利用这个错误来维持统治的,使西方认为地球是宇宙的中心的错误历史延续了1400多年。在这段时期,教会总是宣传上帝居住的极乐天堂是最高天堂,“上帝选定的宇宙中心是地球”教会把地心宇宙观奉为神圣不可侵犯的真理。
从14世纪中期开始,随着人类不断扩大生产活动,展经济,社会需求提高了,一种新的文化潮流在欧洲兴起。15世纪,航海事业的展促进了天文学的进步,为了正确导航,天文学家需要精确地观测和预报天体的位置,这时就现采用托勒密理论计算出来的行星位置与实际偏差很大,因此他的理论显得非常不实用。即使是这样,仍有一些人坚决地维护地心说的理论,他们采取在“本轮”上再加“本轮”的方法来处理出现的偏差,若计算出来的行星位置仍与实际位置存在偏差时,就再加上一个本轮,以此类推进行下去直到不再有偏差存在为止。有时几颗行星的“本轮”数多达80几个,而且某颗行星究竟应该被加上多少个“本轮”才合理,谁也无法确认。天文学由此陷入了尴尬的局面。
24。宇宙不存在“末日”(中)(3)
公元1543年,波兰天文学家哥白尼在“天体运行论”一书中向传统的地心说提出了挑战,认为地球是一颗不断运转的普通行星,太阳才是宇宙的中心,其他的天体都围绕太阳运转。那么哥白尼是一个什么样的人,他的宇宙观有是如何形成的呢?哥白尼21岁时求学于当时文艺复兴的中心——意大利。在意大利生活的10年当中,哥白尼深受当时文艺复兴思想的影响,他曾经拜访过达…芬奇这位文艺复兴的代表人物。年长他20岁的画家兼科学家十分藐视宗教神学,认为教会利用天堂来做买卖,而天堂全是虚构出来的。达…芬奇企图恢复一些古典哲学家的天文学说,主张宇宙的中心不是地球。和达…芬奇一样,意大利天文学和数学家诺瓦拉也反对地心说,哥白尼经常和他在一起观测天象,探讨怎样改进“地心说”。当时,哥伦布现新大陆的消息也将哥白尼创立新的天文学说的热和勇气激出来了。
哥白尼仔细阅读了各种古罗马和希腊的哲学着作后,初步提出了“地动”的思想。这个在今天看来十分古老的科学见解在当时却显得很新鲜。回到波兰后,哥白尼将全部的精力投入到天文学研究工作上。经过数十年的辛勤工作,他终于创立了新的宇宙结构理论。哥白尼认为,巨大的天球并没有动,人们看到的是天球的运动只是一种表面现象。只是因为地球在自转,所以人们产生了错觉,认为天球在动。他大胆指出,地球不是宇宙的中心,地球只是绕着太阳在转,太阳才是宇宙的真正中心。随着科学技术的展,有人又提出一种新的观点,认为太阳仅是太阳系的中心,银行系也有中心,它周围所有的恒星也都绕着银行系的中心旋转,但是宇宙是没有中心的,即不存在一个中心,让所有的星系绕着它转。这种观点可用宇宙不断膨胀的理论加以解释。因为在三维空间内,宇宙的膨胀一般不生,只有在思维空间内宇宙才有可能膨胀。思维空间不仅包括普通三维空间的长度、宽度和高度,还包括时间。尽管描述思维空间的膨胀困难重重,但也许我们可以通过气球的膨胀来解释它。
假设宇宙是一个不断膨胀的地球,而星系遍布在气球表面的各个点上,我们人类就住在某个点上。此外还需要假设星系只能沿着表面移动而不能进入气球内部,或向外运动而不会离开气球的表面,在某种意义上我们被描述为一个存在二维空间的人。假如宇宙不断膨胀,即气球的表面不断地变大,那么表面上的每个点的距离就会越来越大。其中,若以某个人所在的某一点为定点,这个人将会看到其他所有的点都在后退,而且距离他越远的点,其退行速度越快。现在,倘若我们要寻找气球表面上的点的退行起点,那么我们就会现它其实已经不在气球表面上的二维空间内了。由于气球的膨胀实际上是在三维空间内从内部的中心开始的,而我们所处的位置在二维空间上,所以我们无法将三维空间内的事物探测清楚。同样的道理,三维空间内部不是宇宙膨胀的起点,而我们却只能在宇宙的三维空间内运动。在过去的某个时间,即宇宙开始膨胀的时候,或许是亿万年以前,虽然我们可以看到,可以从中获得有关的信息,而回到那个时候却是不可能的。所以说宇宙没有中心。
25。宇宙不存在“末日”(下)(1)
美英科学家最近提出了循环宇宙模型。***该理论认为,宇宙将永远不会结束,而是处于从生长到消亡的循环过程中。大爆炸既不是宇宙的起点也非终点,而只是宇宙不同阶段的“过渡”。谈到宇宙末日,大家都知道宇宙“循环模型”(cyclemodel)的理论:宇宙膨胀到极大尺度,然后再收缩回去,但它还存在,由于某种原因它又会出现“反弹”,并开始另一轮由膨胀和再收缩组成的循环,就像佛教中所说的生死轮回一样,回经过一个反复轮回的过程,也许会永远进行下去。在这种况下宇宙就没有真正的开始或终结,不过每一次循环都会有变化,比如说,我们现在的宇宙在经过一次收缩后,现有的宇宙各星系就会浓缩在一起,也就是说包括地球在内的银河系以及其它不计其数的星系都会毁灭,被压缩到一个点上,然后再经过一个特定的时间,这个点会再一次爆炸,膨胀成一个新的宇宙世界。那个时候,也许就没有与现在宇宙同样的星系分布结构了:也许有新的银河系,但它却不在现在这个宇宙方位,也许会有新的地球,但它却不在银河系。“循环模型”的理论反映出创生与灭亡、生与死构成的轮回。
宇宙在一场收缩中把所有星系都毁灭的预非常恐怖,使人深感沮丧的是,一个宇宙在经历了有限的辉煌活动时期后,然后永恒地堕入荒芜萧瑟的状态。假使这个预会变成现实,那也是遥远的将来才会生的事了,不过这样的结局令人感到凄凉。但是,科学上提出的“循环模型”却让我们在绝望中看到了一点希望,那就是它虽然会经历灾难,但不至于彻底毁灭,这个理论让人类获得了稍许安慰,因为这种循环有可能是无止境的,它回避了“彻底毁灭”这个可怕的幽灵,排除了永恒的衰败和消亡的可能性,就如地球上的四季轮回一样,萧条的冬季过去后,就会迎来生机盎然的春天。有关这类理论有一种说法很流行:宇宙每次的新循环就像不死鸟一样,从燃烧的大火中死去,然后在死去的躯壳中再生。宇宙在循环的过程中,从膨胀到收缩,再从收缩到膨胀,演变出一些新的宇宙结构和体系,诞生一个丰富多采的新世界,直到下一次循环时再次把往事一笔勾销。就如人死后经过轮回再次降临人间,然后不记得前世的事一样。虽然这种理论似乎看上去很乐观,并且颇有吸引力,但是似乎很难成立,从物理学的角度来看,这种事似乎没有很好的条件支持。处于某种极高密度状态的坍缩的宇宙能出现反弹吗?如果能够的话,这个反弹必须要有某种反引力来支持,使得它正在向内挤压的巨大引力作用相抗衡,在坍缩的最后阶段会增大而把暴缩的动量反转过来。不知道是否存在这样的力。
其实在宇宙大爆炸的暴胀理论中,所假定的也是这样一种威力强大的斥力。不过产生暴胀力的真空激态(vcuumexcitedstte)会很快地衰退,它是极不稳定的。虽然可以想象这种简单而微小的新生宇宙应该起源于这种不稳定状态,但是,进行收缩的宇宙从很复杂的宏观条件下恢复到激真空态,这似乎是不可能的。就如一只尖头朝下倒立的鸡蛋,它立起来的可能性是零。鸡蛋倒下容易,但是要立即将倒下的鸡蛋放回尖头朝下的位置,那是难上加难。除非像那永远也不会倒下的“不倒翁”,其内部具有某中引力来支持它“立于不倒之地”。
假定可以用一种办法克服引力的难题,但是宇宙循环模型的概念依然存在严重的困难,那就是当一些不可逆过程以有限的速度在向前展时,对于受这种不可逆过程支配的一些系统来说,在经过有限的时间之后就会回到最终状态。正如宇宙热寂的预——热寂达到绝对零度时,所有分子都会停止运动,宇宙中再也没有任何可以维持生命或运动的能量存在。宇宙循环的引力无法克服这个困难。比如,我们用手将一个自行车轮子比作宇宙,当我们拨转轮子后,最终轮子的转动会不可避免地停下来,除非我们不断地反复地拨转它。但是,有什么办法能够让宇宙轮子不会受到不可逆变化的支配并保持运动呢?
26。宇宙不存在“末日”(下)(2)
宇宙循环前夕的状态如同刚刚生大爆炸后的宇宙状态非常相似:正在冷却的背景辐射又重新变热,而复杂的元素则再次分裂成一盘基本粒子豆,正在分散而去的星系被拉回到一起。***但是这仅仅是表面对称的一种印象。当宇宙在循环中由膨胀转变成收缩时,宇宙看上去仿佛仍在膨胀,这种表观上的滞后现象是有限光速造成的错觉。
对宇宙收缩的方式有着很重要影响的是,由于物质引力与辐射引力不同,能量从物质完全转化为辐射。这种超额辐射在收缩阶段使宇宙坍缩的速度更快。假如可以使反弹出现的话,那么,每次大爆炸都应该会比上一次更大。结果就是在每一轮新的循环中宇宙会膨胀到更大的尺度,所以循环逐渐变得时间会更长,尺度也会更大。
根据“热力学第二定律”,宇宙循环的这种不可逆增长也不费解。辐射的累积代表“熵”的增加,从引力上表现出来它越来越大的循环。但是宇宙明显地随时间演化。那些阶梯式地串接在一起循环,它们的起点又混乱既复杂,而未来的循环会无限地扩大,直到它们变得很长很长。其他一些物理过程已被宇宙学家找到,它们同样会破坏每次循环中膨胀和收缩阶段的对称性,如黑洞的形成,宇宙开始时并没有黑洞,因恒星坍缩和其他等过程,随着时间的不断推移便形成了黑洞。黑洞随着星系的演化出现的越来越多,压缩在坍缩的最后阶段会促使更多的黑洞形成,一些黑洞与黑洞彼此会合并而形成较大的黑洞。因此,相比大爆炸刚生后的况,宇宙引力结构在接近大灾变时更要复杂,因为黑洞事实上会明显增多。假如宇宙“反弹”,那么下一轮循环开始时会比这一轮循环产生更多的黑洞。
任何一种循环宇宙都无法回避“热力学第二定律”的退化影响,只要它允许物理系统和物理结构的循环接力赛,结局仍然是热寂。避免这种可怕结论的是,假设反弹时的物理条件非常极端,先前所有的物体都被摧毁,全部影响全部消失,实际上宇宙完全从零开始再次诞生,有关前面各轮循环接力赛都不可能进行。
然而,很难看出这种循环模型具有吸引力,在物理性质上如果每轮循环与其他循环是断开的,那么它们代表同一个宇宙以某种方式在延续,或者说这些循环是相互继承的,那就没有什么意义可了。这些循环实际上不是依次连接而是平行存在的宇宙。这种况使人想起佛教所说的人可以投胎而得以再生,再生的人对他的前世毫无记忆,这在何种意义上说明他们是同一个人呢?另一种可能性是,由于违背了“热力学第二定律”,结果在反弹时我们又拨转了自行车的轮子。这种第二定律失效所造成的破坏意味着什么?违背热力学第二定律相当于时间的倒流。打个比方:对于一盆泼在地上的水来说,命运的倒退需要有组织的协调作用,使地上的水再回到盆子中去,实际上就如一部倒放的影片,正是“热力学第二定律”使我们清楚了过去和将来之间的区别。
在听到“世界末日”来临的惊人预时,假定时间倒流以逃避毁灭的灾难,当这个过程变得无比艰难的时候,只是在倒放《2012》这部惊心动魄的科幻影片。对于一个再收缩宇宙来说,时间也许会在收缩阶段中倒流。这种倒流应包括在那段时间内所有生物的大脑功能,收缩阶段的居民不会观察到他们周围的东西在“往回跑”,而因而使他们对时间的主观感觉也倒过来。例如,他们会觉宇宙不是收缩而在膨胀。在他们看来宇宙正处于收缩阶段,而大脑则是在倒退着处理问题。霍金也曾热衷于时间反演宇宙,他起初相信量子力学用于再收缩宇宙时隐含时间的对称性,?( 末世2012(全本) http://www.xlawen.org/kan/946/ )
二氧化碳增多的直接后果是地球的“温室效应”。同时,它还使地球的温度上升,冰川融化。据科学家预测,如果南极大陆的冰川因高温而融化,其增加的水量则可使美国的摩天大楼淹没20层,并淹没掉荷兰等一些地势较低的国家,使它们不复存在,人类将会面临上帝的惩罚,洪水会再一次吞没人类,那时候就看人类能不能造出足够多的诺亚方舟来活命了,即使人人都在方舟上,也许最终的命运就是永远停留在方舟上,直到被活活饿死。那时的陆地面积很可能只占地表面积的5%…10%。在更为狭小的陆地上将生存全世界60…70亿的人口,人类恐怕也逐渐灭绝。
19。宇宙不存在“末日”(上)(2)
我们面临着继650万年前恐龙灭绝后最大的一场生物多样性危机。***全球至少四分之一的鱼类已经被人类捕杀。最近几年,有90%的金枪鱼、旗鱼和鲨鱼等大型海洋食肉动物死亡。而在下个世纪,超过30%的两栖动物、25%的哺||乳动物和12%的鸟类都将面临灭绝的危险。对于幸存的动物来说,全球变暖会令它们的生存越来越艰难。1976年的一天,突然有250条鲸鱼游入浅水中,出现在佛罗里达州的海滩上。当潮水退下时,这些被搁浅在海滩上的鲸鱼无法动弹,由于没有水,鲸鱼很快就会死掉。美国海岸警卫队队员们和数百名自愿救鲸者进入冰冷的海中,企图阻止那些鲸鱼自杀;有点人用消防水管在鲸鱼身上喷水,想以此延续它们的生命;有的人甚至开来起重机,试图把鲸鱼拖回大海,由于鲸鱼重量过大,反而把起重机拖翻了。鲸鱼冲上海滩集体自杀的现象在许多地方都生过,没有人捕捞,没有人驱赶,鲸鱼为什么要自杀呢?这真是令人费解。对于鲸鱼集体自杀的原因,大多数人认为是由某种原因干扰了鲸鱼对方向的判断,从而使其“误入歧途”。鲸鱼并不是靠它的眼睛辨别方向的,这一点同海豚相似。鲸鱼的眼睛与它的身材是极不相称的,一头巨鲸的眼睛只有一个小西瓜那样大,而且一般只能看到17米以内的物体,视力极度退化。一头巨大的鲸鱼能看到的距离还没有自己的身体那么远。也许你会问,在海洋中鲸鱼是靠什么来测物、觅食和导航呢?原来,鲸鱼具有一种天生的高灵敏度的回声测距本领。它们射出的超声波频率范围极广,这种超声波遇到障碍后会立即反射回来,形成回声。鲸鱼就根据这种超声波的往返时间来准确地判断自己与障碍物的距离,定位非常准确,误差一般很小。由于鲸鱼具有这个特点,如果非自然原因影响了鲸鱼的回声定位系统,就有可能使鲸鱼找不到方向。学者们对制造鲸鱼自杀惨案的“凶手”进行了追捕,并且找到了几个“嫌疑犯”。1975年7月,在美国佛罗里达州生了一群鲁莽的逆戟鲸在洛捷赫特基海滩几天搁浅的事件,动物学家现鲸鱼的内耳中有许多圆形的昆虫。研究人员因此认为,耳内寄生虫破坏了鲸鱼的回声定位系统,可能是使一些鲸鱼搁浅,导致鲸鱼不能正确收听回声。
此外,那些污染海水的化学物质也有可能会扰乱鲸鱼的回声定位系统,所以环境污染也可能是致使鲸鱼搁浅的原因之一。另一些科学家通过解剖数头冲进海滩搁浅的自杀鲸鱼后现,绝大多数死鲸的气腔两面红肿病变,并因此认为,可能是由于鲸鱼定位系统生病变使它丧失了定向、定位的能力,导致搁浅海滩。鲸鱼的恋群性特征表明,只要有一只鲸鱼冲进海滩而搁浅,那么其余的就会奋不顾身地跟上去,造成接二连三的搁浅,最终形成集体自杀的惨剧。伦敦大学生物系的西蒙德斯教授和美国拉斯帕尔马斯大学兽医系的胡德拉教授却认为军舰动机和声纳的噪音以及水下爆炸等才是鲸鱼集体自杀的真正原因。他们在将一系列的鲸鱼集体自杀事件进行分析之后,现了其中的巧合。这种观点认为,在海洋深处定向、定标的达的定位系统是每头健康的鲸鱼都拥有的,而那些军舰声纳和回声探测仪所出的声波及水下爆炸的噪音,把鲸鱼的回声定位系统破坏了,从而导致鲸鱼集体冲上海滩自杀。美国海军曾经进行了一系列实验,实验中产生了巨大的海底噪音,结果24小时之内,有16头鲸在巴哈马群岛集体触礁,似乎非常神秘。哈佛医学院和伍兹霍尔海洋研究所对在该事件中死亡的两只鲸部分取样后进行了分析。鲸类听觉及解剖学专家通过研究现,鲸的一些对强烈压力都很敏感的部位出现了损伤,如内耳损出血,并伴有大脑、听觉系统和喉部损伤。在其中一具鲸尸中,甚至连接耳鼓鼓膜的韧带都断裂了,这显然是由于受到了强烈的肢体冲撞而造成的。触礁事件之前的10年里,该地区的鲸类科学研究报告中都没有现有类似受到冲撞的鲸。为此,国际爱护动物基金会的海洋生物学家表示:“我们希望通过不杀害或威胁海洋哺||乳动物的奇特方式进行研究,尽管我们很清楚海军所致力的研究对国家安全至关重要。”许多环保组织则对低频活动声纳——海军另一个引起争议的声纳研究项目表示关注。对鲸鱼自杀之谜,科学家们做了种种推测,普遍认为是出于人类社会的某种原因才出现这样的悲剧。但联想到大象有自己的基地以及其他动物群体中一些难解的现象,鲸鱼的集体自杀也许是其“社会”中的一次集体行动。
20。宇宙不存在“末日”(上)(3)
人类自身的行为,时刻挑战着地球的忍耐力。自1980年至今,35%的红树林被砍伐,20%的珊瑚礁被破坏,另外20%的珊瑚礁已经严重衰退。到2050年,人类将消耗掉地球上的180%到220%的生物生长能力。地球上曾经存在过的至少5000亿个物种中,99%以上已经消亡。地球上平均每1小时就有1个物种灭绝:12%的已知鸟类、22%的已知哺||乳动物、28%的爬行动物、70%的植物,30%已知两栖动物、37%的淡水鱼类、35%的无脊椎动物正在遭受灭绝的威胁。消失的物种不仅会使人类失去一种自然资源,还会通过食物链引起其他物种的消失,物种丧失的速度比人类干预以前的自然灭绝速度要快1000倍。
江河中的水量急剧减少。在过去的几年中,非洲的尼罗河以及北美洲的科罗拉多河的河水在入海前就已经干涸了。人类过度使用地下水资源,使用速度已经超过了地下水资源的补给速度。从上世纪80年代起,人类对自然资源的消耗就开始超过资源的再生能力。在2003年人类的“生态足迹”已经超出了地球生态承载力多达25%。
粮食不足是其中一个主要烦恼,专家至今仍想不出一套可行的办法,可以喂饱世界上所有的人。万一农作物欠收,极有可能会引致大规模的饥荒。就算有饭吃,营养不良的人势必大幅增加。可以预见,当人与人之间的利益生冲突时,国与国或地区与地区之间的矛盾也会加剧,恐怕数十年后,世界上的战争会比现时更加频密,人类将难逃流血之劫。
人类目前正在以空前的速度消耗着大自然的资源,如果按照目前的趋势,到2050年,人类即便有两个地球的自然资源也可能不够花。若想扭转这种状况,必须立即做出重要抉择。正如着名物理学家史蒂芬…霍金所说的,人类基因中携带自私、贪婪的遗传密码,人类对于地球的掠夺日盛,地球资源正在一点点耗尽,地球的危险愈来愈多,如温室效应、核战争、基因改造病毒等,地球将在200年内毁灭,而人类要想继续存活只有一条路:移民火星或其他的星球。
人们一直在讨论各种摆脱世界末日出路的可能性,霍金所说的移民外星球的那些奇特的想法并不是这类可能性的唯一代表,还有更多的“可能性”,比如移民到地下。
影片《2012》中的“世界末日”给很多人留下了深刻的印象,甚至引起了一定程度上的担忧及恐慌。那么“世界末日”究竟会不会生?以科学的立场上说,这个可能性总是存在的。与其它生物植物一样,任何具有生命的物种都有生命周期,都有从生到死的过程,所以说,地球也不能幸免,虽然可以确定地说这个末日不会是2012年12月21日,但迟早都会有这么一天。我们先不说地球是否毁灭,就是宇宙也有毁灭的那一天。关于宇宙末日,我放到最后再谈这个问题,先让我们来了解一下“2012世界末日”预中提到的几个问题。
预中提到,玛雅文明记载2012年将是第五个“太阳纪”终结日,具体时间是12月21日,这一天的某个时间地球将会不复存在。事实上根据玛雅文化研究专家研究证实,所谓的玛雅历法并没有这个意思。“世界末日”纯属消极悲观者的臆想,而“末日”2012年12月21日正是玛雅历法中重新计时的“零天”,就如我们撕去2010年日历中的12月31日那页纸一样,接下来我们会翻开2011年日历中的1月1日那页纸。科学家解释说:“在玛雅历法中,1872000天算是一个轮回,即5125。37年。根据“长历法”,到2012年冬至时,就意味着当前时代的时间结束,即完成了5125。37年的一个轮回。长历法于是重新开始从‘零天’计算,又开始一个新的轮回。”
关于世界末日预中还提到了2012年将要生的毁灭性灾难——“两极倒转”,即:地球将会生两极倒转,地球外壳和表面将会突然分离,地心内部的岩浆将会喷涌而出。分离的大陆会将整个人类填入大海,接着地震、海啸、火山以及其他灾难会一起出现。科学家对此已经做了解释,认为这是无稽之谈,认为即便生这样的事,人类根本感觉不到这种变化,因为这是一个持续数百万年的缓慢过程。
21。宇宙不存在“末日”(上)(4)
至于“天体重叠”的预是来自于一些星象学家的担忧,时间同样指向2012年,称“太阳在天空中的线路将会穿过银河系的最中央”,会让地球处于更为强大的未知宇宙力量的牵引之下加速毁灭。***科学家肯定地答复说,这是正常的天体现象。比如每年冬至时,从地球上看太阳,太阳看起来就像是处于银河系的中央。“它不会造成地球引力、太阳辐射、行星轨道等事物的变化,也不会对地球上的生命造成任何影响。没有任何奇怪之处。只有认为世界即将面临末日的人才会把这些普通的天文现象看作是一种威胁。”
还有预说,一颗神秘的x行星(nibiru)正在向地球的方向飞来,地球将会因此而消失。而科学家肯定地批驳说:这个天体根本就不存在:“从2003年到现在已经好几年了。如果在太阳系内确实存在这样一颗行星的话,天文学家肯定在过去十年中就已经开始研究它了,我们肉眼也应该能看到了。”预中还有一种说法,太阳将会于2012年产生致命的太阳耀斑,将地球烤焦。但是科学家们从来没有说过太阳会释放出强大的太阳风暴足以烤焦整个地球。
这么说来,2012年“世界末日”的预不过是一个传说罢了,它并会生。但是,既然人们已经普遍开始关心世界末日,就算这个末日不会提前到来,那么将来总会到来。除了地球将在末日那天毁灭外,就连正个宇宙都有末日那一天,与世界末日一样,宇宙末日也是人们普遍关注和担忧的问题。
22。宇宙不存在“末日”(中)(1)
21世纪来临了,世纪更替,千年狂欢,但人们并没有忘记那些长期困扰人类的疑问。***人们渴望通过找寻这些问题的答案更多地了解大自然。宇宙是永恒不变的吗?宇宙有多大?宇宙是什么时候诞生的?宇宙中的物质是怎么来的?关于宇宙的疑问太多了,人们从远古时代就提出了许多诸如此类的问题。
当人类第一次仰望苍穹,看到了广阔无垠的天空和闪闪光的星星,不禁想知道这一切究竟是怎样产生的。各个民族,各个时代都有种种关于宇宙形成的传说。不过那都是建立在想象和幻想的基础上的优美的神话故事。在今天,科学技术日益展,使人类有了强大的认识自然的工具,但关于宇宙的成因却还没有定论,还处在假说阶段。人们总结了一下,大致有以下几种假说。第一种假说是“宇宙永恒论”。这种假说认为宇宙并不是动荡不定的,宇宙中的星体、性提到数目和分布以及它们的空间运动从开天辟地开始,就一直处于一种稳定状态,宇宙是永恒的。持这种假说的天文学者把宇宙中的物质分门别类,分成了恒星、小行星、陨石、宇宙尘埃、星云、射电源、脉冲星、类星体、星际介质等几大类,认为在大尺度范围内,这些物质处于一种力和物质的平衡状态。也就是说,一些星体在某处湮灭了,另一些新的的星体一定会在另一处产生。宇宙在整体范围内是稳定的,即使生了变化,一只是局部的变化。第二种假说是“宇宙分层论”,这一观点认为宇宙的结构式分层的,恒星是一个层次,恒星集合组成星系是一个层次,若干个星系结合在一起组成的星系团是一个层次,一些星系团再组成超星系,成为一个更高的层次。第三种假说就是到目前为止许多科学家都比较“宇宙大爆炸”理论。这一观点是由美国着名天体物理学家加莫夫和弗里德曼提出来的。他们认为,大约在200亿年以前,我们今天所看到的天体的物质都集中在一起,形成了一个密度极大、温度高达00亿度的原始火球。在这个时期的天空中,到处充满了辐射,恒星和星系并不存在。后来因为某种未知的原因,这个原始火球生了大爆炸,组成火球的物质被喷到四面八方,并逐渐冷却下来,密度也开始降低。爆炸生2秒钟之后,质子和中字在100亿度的高温下产生了,随后的11分钟之内,自由中子衰变,进而形成了重元素的原子核。大约1万年以后,氢原子核和氦原子产生。在这1万年的时间里,散落在空间中的物质开始在局部联合,这些物质凝聚成了星云、星系的恒星。大部分气体在星云的展中变成了星体,因受星体引力的作用,其中一部分物质变成了星际介质。此后,科学家建造了太空望远镜,并一“哈勃”命名,希望能够借它来确定哈勃常数。哈勃常数是以“哈勃”命名的宇宙膨胀率,多年以来成为宇宙中最为中药店数字。哈勃常数的物理意义就是星体互相抛离的速度和距离之比。常数值越大,表示宇宙扩张到今天的大小所需的时间就越短,也就是说宇宙越年轻。它与宇宙现在的年龄有关,不但涉及宇宙的过去,还将决定宇宙的未来。宇宙有一个开始,是否一定会有一个结束?宇宙产生于“无”,是否最后的归宿也是“无”呢?
从一开始,人们就围绕哈勃常数展开了激烈的争论。按照哈勃本人测得的数值可以推算出宇宙的年龄约为20亿岁,但是地球就有40亿岁,这显然是不可能的。很显然宇宙应该比在它其中的星球诞生得更早。科学家们自20世纪70年代开始,不断采用各种手段测算哈勃常数,并得出了不同的结果。但是人们从这些数值出,推算出的宇宙年龄却是大相径庭的。科学家们一方面围绕着哈勃常数展开喋喋不休的争论,而另一方面,科学家们对某些星体年龄的测定却更为准确。现阶段,天文学家们已经测知,银河戏中一些最古老的星系年龄约为160亿岁。按这样推测,大爆炸只能在160亿年以前生,而根据科学家们最近用哈勃望远镜得到的一些观测结果分析,推算出宇宙的年龄约为120亿岁。这个结论证明,宇宙确实比存在它其中的古老星系更年轻。
23。宇宙不存在“末日”(中)(2)
如果测算结果是正确的,那么只能说明原先的假设出现了错误,宇宙可能不是从爆炸中诞生的。宇宙的年纪那么“小”,再度让自己的身世在人们眼中变得神秘起来。1999年9月,印度着名天文学家纳尔利卡尔等人对大爆炸理论起挑战,并提出了一种新的宇宙起源理论。他们把自己的研究成果命名为“亚稳状态宇宙论”,这是纳尔利卡尔和另外三名科学家共同提出的新概念中最为重要的观点。他们认为,宇宙不是由一次大爆炸形成的,而是有若干次小规模爆炸共同形成的。这种新理论认为,宇宙在最初的时候是一个巨大的能量库,被称为“创物场”,而大爆炸理论所描述的是没有时间和空间的起点。在这个能量场中,接二连三的爆炸逐渐形成了宇宙的雏形。此后小规模的爆炸还在不断地生,导致局部空间的膨胀,局部膨胀时快时慢,综合在一起便形成了整个宇宙范围的膨胀。以前,人们认为宇宙在时间上是无始无终的,在空间上是无穷无尽的,是无限的。后来在观测中人们现宇宙仍在膨胀,但速度却慢下来,这就形成了一个全新的宇宙有限观,这一观点几乎将宇宙无限的旧观念万全代替了。宇宙学家根据观测,推算宇宙在超空期中的一个小点上爆炸,先膨胀再收缩,到最后死亡消散,大约要经过800亿年,现在大约只过了160亿年。宇宙间的一切在以后的600亿年中逐渐向中心一点集拢,当时空都到了尽头,宇宙也就不复存在了。就像超巨星在热核燃烧净尽,引力崩溃,所有物质瞬间向中心收缩,形成我们至今仍不可见的黑洞一样,成为存在而不可见的超物质,也许这就是宇宙死亡的模型。
从古至今,人们每天都能看见太阳东升西落,好像太阳在围绕地球运转,自然会产生地球位于宇宙中心的想法,后来这种观点被日心说所推翻,它认为太阳才是宇宙的中心。那么宇宙的中心到底是什么?地球、太阳、银河系还是他河外星系,更或者宇宙根本就没有中心?其实很久以前就有人思考过这个问题,人们通过大量的观测工作记录了许多测量数据,并根据这些数据形成了一些观点和看法,但到目前为止还未形成一个系统的具有说服力的学说。
早在公元90…168年,古希腊学者托勒密就建立起了世界上第一个完整的地心宇宙体系。他在总结前人的观点和测量数据的基础上,特别是针对那时关于行星的观测结果,提出地球处在宇宙的中心静止不动这一说法。恒星均位于北称作“恒星天”的固体球壳上,其他的天体如太阳、月亮、五大行星等都沿各自的轨道绕行在地球周围,每颗行星都在一个小圆规道上作匀速转动,人们将这些小圆轨道称为“本轮”。“本轮”的中心又在一个被称为“均轮”的大圆轨道上围绕地球匀速转动。这样,在以地球为中心的轨道上,“恒星天”和太阳、月亮、五大行星等各自作匀速运动。就当时的科学状况而,托勒密的地心说中许多内容是比较科学的。例如,托勒密在研究天体运动时,建立了新的几何学模型和坐标参考系。另外把恒星固定在被他称为“恒星天”的固体球壳上,俗称“水晶球”,至今人们还将这种假想的“天球”概念保留在天文观测上。但是托勒密的理论是错误的。中世纪欧洲教诲就是利用这个错误来维持统治的,使西方认为地球是宇宙的中心的错误历史延续了1400多年。在这段时期,教会总是宣传上帝居住的极乐天堂是最高天堂,“上帝选定的宇宙中心是地球”教会把地心宇宙观奉为神圣不可侵犯的真理。
从14世纪中期开始,随着人类不断扩大生产活动,展经济,社会需求提高了,一种新的文化潮流在欧洲兴起。15世纪,航海事业的展促进了天文学的进步,为了正确导航,天文学家需要精确地观测和预报天体的位置,这时就现采用托勒密理论计算出来的行星位置与实际偏差很大,因此他的理论显得非常不实用。即使是这样,仍有一些人坚决地维护地心说的理论,他们采取在“本轮”上再加“本轮”的方法来处理出现的偏差,若计算出来的行星位置仍与实际位置存在偏差时,就再加上一个本轮,以此类推进行下去直到不再有偏差存在为止。有时几颗行星的“本轮”数多达80几个,而且某颗行星究竟应该被加上多少个“本轮”才合理,谁也无法确认。天文学由此陷入了尴尬的局面。
24。宇宙不存在“末日”(中)(3)
公元1543年,波兰天文学家哥白尼在“天体运行论”一书中向传统的地心说提出了挑战,认为地球是一颗不断运转的普通行星,太阳才是宇宙的中心,其他的天体都围绕太阳运转。那么哥白尼是一个什么样的人,他的宇宙观有是如何形成的呢?哥白尼21岁时求学于当时文艺复兴的中心——意大利。在意大利生活的10年当中,哥白尼深受当时文艺复兴思想的影响,他曾经拜访过达…芬奇这位文艺复兴的代表人物。年长他20岁的画家兼科学家十分藐视宗教神学,认为教会利用天堂来做买卖,而天堂全是虚构出来的。达…芬奇企图恢复一些古典哲学家的天文学说,主张宇宙的中心不是地球。和达…芬奇一样,意大利天文学和数学家诺瓦拉也反对地心说,哥白尼经常和他在一起观测天象,探讨怎样改进“地心说”。当时,哥伦布现新大陆的消息也将哥白尼创立新的天文学说的热和勇气激出来了。
哥白尼仔细阅读了各种古罗马和希腊的哲学着作后,初步提出了“地动”的思想。这个在今天看来十分古老的科学见解在当时却显得很新鲜。回到波兰后,哥白尼将全部的精力投入到天文学研究工作上。经过数十年的辛勤工作,他终于创立了新的宇宙结构理论。哥白尼认为,巨大的天球并没有动,人们看到的是天球的运动只是一种表面现象。只是因为地球在自转,所以人们产生了错觉,认为天球在动。他大胆指出,地球不是宇宙的中心,地球只是绕着太阳在转,太阳才是宇宙的真正中心。随着科学技术的展,有人又提出一种新的观点,认为太阳仅是太阳系的中心,银行系也有中心,它周围所有的恒星也都绕着银行系的中心旋转,但是宇宙是没有中心的,即不存在一个中心,让所有的星系绕着它转。这种观点可用宇宙不断膨胀的理论加以解释。因为在三维空间内,宇宙的膨胀一般不生,只有在思维空间内宇宙才有可能膨胀。思维空间不仅包括普通三维空间的长度、宽度和高度,还包括时间。尽管描述思维空间的膨胀困难重重,但也许我们可以通过气球的膨胀来解释它。
假设宇宙是一个不断膨胀的地球,而星系遍布在气球表面的各个点上,我们人类就住在某个点上。此外还需要假设星系只能沿着表面移动而不能进入气球内部,或向外运动而不会离开气球的表面,在某种意义上我们被描述为一个存在二维空间的人。假如宇宙不断膨胀,即气球的表面不断地变大,那么表面上的每个点的距离就会越来越大。其中,若以某个人所在的某一点为定点,这个人将会看到其他所有的点都在后退,而且距离他越远的点,其退行速度越快。现在,倘若我们要寻找气球表面上的点的退行起点,那么我们就会现它其实已经不在气球表面上的二维空间内了。由于气球的膨胀实际上是在三维空间内从内部的中心开始的,而我们所处的位置在二维空间上,所以我们无法将三维空间内的事物探测清楚。同样的道理,三维空间内部不是宇宙膨胀的起点,而我们却只能在宇宙的三维空间内运动。在过去的某个时间,即宇宙开始膨胀的时候,或许是亿万年以前,虽然我们可以看到,可以从中获得有关的信息,而回到那个时候却是不可能的。所以说宇宙没有中心。
25。宇宙不存在“末日”(下)(1)
美英科学家最近提出了循环宇宙模型。***该理论认为,宇宙将永远不会结束,而是处于从生长到消亡的循环过程中。大爆炸既不是宇宙的起点也非终点,而只是宇宙不同阶段的“过渡”。谈到宇宙末日,大家都知道宇宙“循环模型”(cyclemodel)的理论:宇宙膨胀到极大尺度,然后再收缩回去,但它还存在,由于某种原因它又会出现“反弹”,并开始另一轮由膨胀和再收缩组成的循环,就像佛教中所说的生死轮回一样,回经过一个反复轮回的过程,也许会永远进行下去。在这种况下宇宙就没有真正的开始或终结,不过每一次循环都会有变化,比如说,我们现在的宇宙在经过一次收缩后,现有的宇宙各星系就会浓缩在一起,也就是说包括地球在内的银河系以及其它不计其数的星系都会毁灭,被压缩到一个点上,然后再经过一个特定的时间,这个点会再一次爆炸,膨胀成一个新的宇宙世界。那个时候,也许就没有与现在宇宙同样的星系分布结构了:也许有新的银河系,但它却不在现在这个宇宙方位,也许会有新的地球,但它却不在银河系。“循环模型”的理论反映出创生与灭亡、生与死构成的轮回。
宇宙在一场收缩中把所有星系都毁灭的预非常恐怖,使人深感沮丧的是,一个宇宙在经历了有限的辉煌活动时期后,然后永恒地堕入荒芜萧瑟的状态。假使这个预会变成现实,那也是遥远的将来才会生的事了,不过这样的结局令人感到凄凉。但是,科学上提出的“循环模型”却让我们在绝望中看到了一点希望,那就是它虽然会经历灾难,但不至于彻底毁灭,这个理论让人类获得了稍许安慰,因为这种循环有可能是无止境的,它回避了“彻底毁灭”这个可怕的幽灵,排除了永恒的衰败和消亡的可能性,就如地球上的四季轮回一样,萧条的冬季过去后,就会迎来生机盎然的春天。有关这类理论有一种说法很流行:宇宙每次的新循环就像不死鸟一样,从燃烧的大火中死去,然后在死去的躯壳中再生。宇宙在循环的过程中,从膨胀到收缩,再从收缩到膨胀,演变出一些新的宇宙结构和体系,诞生一个丰富多采的新世界,直到下一次循环时再次把往事一笔勾销。就如人死后经过轮回再次降临人间,然后不记得前世的事一样。虽然这种理论似乎看上去很乐观,并且颇有吸引力,但是似乎很难成立,从物理学的角度来看,这种事似乎没有很好的条件支持。处于某种极高密度状态的坍缩的宇宙能出现反弹吗?如果能够的话,这个反弹必须要有某种反引力来支持,使得它正在向内挤压的巨大引力作用相抗衡,在坍缩的最后阶段会增大而把暴缩的动量反转过来。不知道是否存在这样的力。
其实在宇宙大爆炸的暴胀理论中,所假定的也是这样一种威力强大的斥力。不过产生暴胀力的真空激态(vcuumexcitedstte)会很快地衰退,它是极不稳定的。虽然可以想象这种简单而微小的新生宇宙应该起源于这种不稳定状态,但是,进行收缩的宇宙从很复杂的宏观条件下恢复到激真空态,这似乎是不可能的。就如一只尖头朝下倒立的鸡蛋,它立起来的可能性是零。鸡蛋倒下容易,但是要立即将倒下的鸡蛋放回尖头朝下的位置,那是难上加难。除非像那永远也不会倒下的“不倒翁”,其内部具有某中引力来支持它“立于不倒之地”。
假定可以用一种办法克服引力的难题,但是宇宙循环模型的概念依然存在严重的困难,那就是当一些不可逆过程以有限的速度在向前展时,对于受这种不可逆过程支配的一些系统来说,在经过有限的时间之后就会回到最终状态。正如宇宙热寂的预——热寂达到绝对零度时,所有分子都会停止运动,宇宙中再也没有任何可以维持生命或运动的能量存在。宇宙循环的引力无法克服这个困难。比如,我们用手将一个自行车轮子比作宇宙,当我们拨转轮子后,最终轮子的转动会不可避免地停下来,除非我们不断地反复地拨转它。但是,有什么办法能够让宇宙轮子不会受到不可逆变化的支配并保持运动呢?
26。宇宙不存在“末日”(下)(2)
宇宙循环前夕的状态如同刚刚生大爆炸后的宇宙状态非常相似:正在冷却的背景辐射又重新变热,而复杂的元素则再次分裂成一盘基本粒子豆,正在分散而去的星系被拉回到一起。***但是这仅仅是表面对称的一种印象。当宇宙在循环中由膨胀转变成收缩时,宇宙看上去仿佛仍在膨胀,这种表观上的滞后现象是有限光速造成的错觉。
对宇宙收缩的方式有着很重要影响的是,由于物质引力与辐射引力不同,能量从物质完全转化为辐射。这种超额辐射在收缩阶段使宇宙坍缩的速度更快。假如可以使反弹出现的话,那么,每次大爆炸都应该会比上一次更大。结果就是在每一轮新的循环中宇宙会膨胀到更大的尺度,所以循环逐渐变得时间会更长,尺度也会更大。
根据“热力学第二定律”,宇宙循环的这种不可逆增长也不费解。辐射的累积代表“熵”的增加,从引力上表现出来它越来越大的循环。但是宇宙明显地随时间演化。那些阶梯式地串接在一起循环,它们的起点又混乱既复杂,而未来的循环会无限地扩大,直到它们变得很长很长。其他一些物理过程已被宇宙学家找到,它们同样会破坏每次循环中膨胀和收缩阶段的对称性,如黑洞的形成,宇宙开始时并没有黑洞,因恒星坍缩和其他等过程,随着时间的不断推移便形成了黑洞。黑洞随着星系的演化出现的越来越多,压缩在坍缩的最后阶段会促使更多的黑洞形成,一些黑洞与黑洞彼此会合并而形成较大的黑洞。因此,相比大爆炸刚生后的况,宇宙引力结构在接近大灾变时更要复杂,因为黑洞事实上会明显增多。假如宇宙“反弹”,那么下一轮循环开始时会比这一轮循环产生更多的黑洞。
任何一种循环宇宙都无法回避“热力学第二定律”的退化影响,只要它允许物理系统和物理结构的循环接力赛,结局仍然是热寂。避免这种可怕结论的是,假设反弹时的物理条件非常极端,先前所有的物体都被摧毁,全部影响全部消失,实际上宇宙完全从零开始再次诞生,有关前面各轮循环接力赛都不可能进行。
然而,很难看出这种循环模型具有吸引力,在物理性质上如果每轮循环与其他循环是断开的,那么它们代表同一个宇宙以某种方式在延续,或者说这些循环是相互继承的,那就没有什么意义可了。这些循环实际上不是依次连接而是平行存在的宇宙。这种况使人想起佛教所说的人可以投胎而得以再生,再生的人对他的前世毫无记忆,这在何种意义上说明他们是同一个人呢?另一种可能性是,由于违背了“热力学第二定律”,结果在反弹时我们又拨转了自行车的轮子。这种第二定律失效所造成的破坏意味着什么?违背热力学第二定律相当于时间的倒流。打个比方:对于一盆泼在地上的水来说,命运的倒退需要有组织的协调作用,使地上的水再回到盆子中去,实际上就如一部倒放的影片,正是“热力学第二定律”使我们清楚了过去和将来之间的区别。
在听到“世界末日”来临的惊人预时,假定时间倒流以逃避毁灭的灾难,当这个过程变得无比艰难的时候,只是在倒放《2012》这部惊心动魄的科幻影片。对于一个再收缩宇宙来说,时间也许会在收缩阶段中倒流。这种倒流应包括在那段时间内所有生物的大脑功能,收缩阶段的居民不会观察到他们周围的东西在“往回跑”,而因而使他们对时间的主观感觉也倒过来。例如,他们会觉宇宙不是收缩而在膨胀。在他们看来宇宙正处于收缩阶段,而大脑则是在倒退着处理问题。霍金也曾热衷于时间反演宇宙,他起初相信量子力学用于再收缩宇宙时隐含时间的对称性,?( 末世2012(全本) http://www.xlawen.org/kan/946/ )