我们的宇宙未来将怎样.doc

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1、我们的宇宙未来将怎样 19世纪的热力学预言了宇宙会因为“热寂”而死亡 　　20世纪的宇宙学再一次对“世界末日”作出预言 　　宇宙会灭亡吗 　　地球会消失吗 　　生命会终止吗 　　人类还会继续存在吗 　　这是19世纪英国著名诗人斯温伯恩描写宇宙“热寂”状态的诗句。 　　不论是星星还是太阳， 　　都将不再升起， 　　到处是黑暗一片， 　　没有溪流的潺潺， 　　没有声响，也没有景色， 　　没有冬天的枯叶，也没有春天的嫩枝 　　没有白天， 　　没有白天劳动的欢乐， 　　甚至没有夜晚， 　　因为没有夜晚的梦幻。 　　科学预言：宇宙将进入死寂的永恒状态 　　“热寂”说是19世

2、纪中期英国物理学家开尔文和德国物理学家克劳修斯根据热力学第二定律所作的宇宙学推论。该理论认为，整个宇宙是朝着单一的方向变化的，宇宙中一切机械的、物理的、化学的、电磁的、生命的等等各种能量，最终将全部转化为热能。而热又总是自发地从高温部分流向低温部分，直至到达温度处处相等的热平衡状态为止。按照克劳修斯的说法，“宇宙的熵趋向于极大。宇宙越是接近于这个熵是极大的极限状态，进一步变化的能力就越小；如果最后完全达到了这个状态，那就任何进一步的变化都不会发生了，这时宇宙就会进入一个死寂的永恒状态”。 　　“热寂”说是热力学第二定律的宇宙学推论，这一推论是否正确，引起了科学界和

3、哲学界一百多年持续不断的争论。由于涉及到宇宙未来和人类命运等重大问题，因而它所波及和影响的范围已经远远超出了科学界和哲学界，成了近代史上一桩最令人懊恼的文化疑案。 　　一百多年来，尽管人们都在孜孜不倦地寻求着这一疑难的最后答案，然而，最终都令无数英雄竞折腰。难怪大哲学家罗素发出这样悲观的感叹，“一切时代的结晶，一切信仰，一切灵感，一切人类天才的光华，都注定要随太阳系的崩溃而毁灭。人类全部成就的神殿将不可避免地会被埋葬在崩溃宇宙的废墟之中———所有这一切，几乎如此之肯定，任何否定它们的哲学都毫无成功的希望。唯有相信这些事实真相，唯有在绝望面前不屈不挠，才能够安全地筑

4、起灵魂的未来寄托”。即使是像控制论之父维纳这样的科学巨匠，最终也“控制”不住自己沮丧的感情，几乎是在绝望中悲叹，“我们迟早会死去，很有可能，当世界走向统一的庞大的热平衡状态，那里不再发生任何真正新的东西时，我们周围的宇宙将由于热寂而死去，什么也没有留下······” 绝处逢生：膨胀的宇宙不会“热寂” 　　长期以来，对“热寂”说疑难的回答，无论从科学上看还是从哲学上看似乎都未能切中要害，缺乏说服力，因而一再爆发争论。然而，“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。20世纪六七十年代以后，自从“大爆炸”宇宙模型逐渐得到天体物理学界公认以来，“热寂”说这朵漂浮在物理学上空的“

5、乌云”逐渐云开雾散，人类曾一度阴霾笼罩的心头终于迎来了一片朗朗晴空。 　　特别令人瞩目的是，1994年10月，《科学美国人》杂志以“宇宙中的生命”为主题隆重推出了一期专刊，其中登载了四位著名科学家的综述，全面介绍了当代天体物理学界关于宇宙起源与演化问题的研究成果——大爆炸宇宙模型。该理论认为，宇宙大约是在100—200亿年以前，从高温高密的物质与能量的“大爆炸”而形成。随着宇宙的不断膨胀，其中的温度不断降低，物质密度也不断减小，逐渐衍生成众多的星系、星体、行星等，直至出现生命。宇宙大爆炸理论是20世纪科学研究的重大成就，是基于几十年的创新实验与理论研究的结果。因而

6、获得了科学界的公认，并成为现代宇宙学的标准模型。 　　大爆炸宇宙理论得到了三个强有力的直接证据的支持，即哈勃红移、氦元素丰度和3K微波背景辐射。 　　1929年，美国天文学家哈勃在研究了前人测量的星系距离资料后发现，远星系光谱线的颜色要比近星系的稍红一些。哈勃仔细测量了这种红化，发现它呈系统性变化。而且，星系愈远，光谱线红移愈大。在进一步测定了许多星系光谱中特征谱线的位置后，哈勃证实了这个效应，并指出红移现象的产生是由于星系在退行而使光波变长的结果。由此，他总结出了著名的哈勃定律：星系退行的速度与距离成正比。从哈勃定律人们会很自然地得出宇宙在膨胀的推论。这个重大发

7、现奠定了现代宇宙学———大爆炸理论的基础。支持大爆炸宇宙论的第二个证据是宇宙中氦元素丰度的预言和测定。大爆炸发生一秒钟以后，宇宙是由极高温的基本粒子组成的“羹汤”，这时整个宇宙处于均匀的热平衡态。随着宇宙的膨胀和降温，其中的一些粒子逐次与其余部分粒子脱耦。此时产生的核反应使中子和质子聚合在一起，形成氦核，余下的核子（没有聚合的质子）自然就形成了氢核。精确的理论计算表明，当时应有23．6％的物质质量聚合成了氦核。英国皇家格林尼治天文台对众多星系中原始星云的发射光谱进行观测的结果表明，宇宙中氦的实际丰度为23．5％。这一结果与大爆炸的理论预言极为相符。 　　支持大爆炸

8、理论的第三