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天文宇宙的最终命运

时间:2005-03-11 10:20来源:本站原创 作者:admin 阅读:

天文宇宙的最终命运 编译/高俊方 张兆晋

 在物理学研究深入发展的同时,人们也在力求对时空大尺度上,即从整体上认识宇宙。宇宙的起源、结构和演化都是人们关心的课题。人们已经认识到,客观事物不是静止不变的,而是处于不断变化之中的。以现代高能粒子物理与广义相对论为基础建立起来的理论宇宙学,已能从理论上描述出从大爆炸(Big Bang)到星系形成和演化的整个过程。大爆炸模型在一定程度上已被河外星系谱线红移、宇宙微波背景辐射等现代天文学的观测结果证实。 把宇宙想象成在任何时间、任何地点都相同的最后一次尝试是在上世纪40年代。当时,英国天文学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)、美国天文学家赫尔曼·邦迪(Hermann Bondi )美籍奥裔天文学家托马斯·戈尔德(Thomas Gold)提出了稳恒态宇宙模型(Steady-state model)。这个理论认为,宇宙物质在空间和时间的分布上是均匀不变的。根据这一原理,哈勃常数应是一个不随时间变化的常数。宇宙既然不断地在膨胀,同时又要求保持宇宙物质分布上的均衡,且不随时间改变,必然要求物质在不断地产生,又随宇宙的膨胀不断脱离视界而去,从而保持宇宙物质的密度始终不变。但这个理论无法解释后来发现的宇宙背景辐射,河外射电源计数结果也与它的预言数不一致,因此在上世纪60年代就被大多数科学家否定了。目前公认的理论是所谓的“宇宙标准模型”,它给出了一个以大爆炸为起点,一直推演到现今宇宙演化的时间表。按照这个理论,宇宙是以大爆炸为起点的,空间和时间从那时起诞生。但是,如果认为宇宙是有起点的,那我们当然要问它是否也会有终结的时候。若有终结,那它最后结局又将是怎样的呢? 几代哲学家苦苦思索的宇宙的起源和演化问题,现在已经成了天体物理学家和粒子物理学家们的天职,不过他们对宇宙最终结局的种种描绘并不美妙。以斯蒂芬·霍金为代表的一些科学家认为,宇宙将会在一次大坍缩(Big Crunch)中灭亡,而这种大坍缩与宇宙诞生时的大爆炸正好相反。也有科学家认为,未来的宇宙将会不断膨胀下去,而且膨胀速度越来越快。当宇宙膨胀到一定时候,宇宙中所有普通物质如恒星和行星的能量都将被耗尽。最终变成一个寒冷而死寂的世界。 那宇宙的最终结局到底是哪一个呢?其决定因素就是宇宙的总质量。围绕这个最关键的数据,科学家们展开了积极地研究,尤其是要搞清神秘的暗物质到底是什么,它的数量又有多少。李政道认为这个问题是21世纪的四大科学问题之一。

(责任编辑:泉水)
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