宇宙的形成

宇宙的形成
　　
　　很多西方人认为地球和天空是在6000年前是经超自然的创造形成的（至今很多人仍然坚信这一结论，尽管这样做了以后他们的智力看起来就和那些相信地球是平面的人一样）。无论如何，现在大多数科学家都接受这样一个事实，即太阳系是在46亿年前由尘埃云和气体云经过一个自然过程后形成的，而且也许在150亿年以前宇宙形成后这些云就已经存在了。
　　
　　在宇宙的开端，在时空诞生后的最初30万年里，宇宙是不透明的。随着质子和电子互相结合成原子，辐射就可以自由的通过了，于是就形成了一个可观测的宇宙。
　　
　　但是如果我们回到大爆炸的时候并假设宇宙的所有物质和能量都集中在一个相当稠密的小球中，这个小球非常热，它发生爆炸形成了宇宙，那么这个小球是从哪来的呢？它是怎么形成的呢？我们一定要假设在这一阶段里有超自然创造吗？
　　
　　不一定，科学家们在1920年推出了一门叫量子力学的学科，它太复杂了以至于我们无法在这里解释它。这是一个非常成功的理论，它恰当地解释了其他理论无法解释的现象，而且还可以预测新现象，所预测的新现象和实际上发生的完全相同。
　　
　　1980年，一个美国物理学家阿兰。古司开始用量子力学研究了有关大爆炸起源的问题。我们可以假想在大爆炸发生以前，宇宙是一个巨大的发光的海，里面什么都不存在。很明显这种描述是不准确的，这些不存在包含着能量，所以它不是真空，因为按定义真空里应该什么都没有。前宇宙含有能量，但它的所有组成部分和真空的成分相似，所以它被叫做假真空。
　　
　　在这个假真空里，一个微小的质点存在于有能量的地方，它是通过无规律变化的无目的的力量形成的。事实上，我们可以把这个发光的假真空想象成一个泡沫状的泡泡团，它可以在这儿或在那儿产生一小片存在物，就像海浪产生的泡沫一样。这些存在物中有的很快就消失了，回归到假真空；而有的正相反变得很大或者经过大爆炸形成像宇宙那样的物体。我们就住在这样一个成功存在下来的泡泡里。
　　
　　但是这个模型有很多问题，科学家们一直在弥补和解决它们。如果他们解决了这个问题，我们会不会有一个更好的观点来解释宇宙从何而来呢？
　　
　　当然，如果古司理论的一部分是正确的，我们可以简单地往回走一步问假真空的能量最初是从哪来的。这个我们说不出来，但这并不能帮助我们证实超自然物质的存在，因为我们还可以再往回走一步问超自然物质是从哪来。
　　
　　这个问题的答案令人震惊，即“它不来自任何地方，它总是这样存在的”。
　　
　　宇宙的形成之初的景象
　　
　　我们往往以为，要看到过去，就必须乞灵于时光隧道旅行。其实，这是误解：由于光的传递需要时间，所以只要在晚上仰望穹苍，那么所见从远距离来的星光就已经是过去的景象。例如银河系核心离太阳大约3万光年，因此目前所见的银核光谱是在3万年前，亦即新石器时代出现之前的情况；同样，距离为5，000万光年的M87星云在望远镜中所显示的，则是5，000万年前，即远在人类出现之前，甚至非洲和南美洲大陆板块还未分离之时的景象。
　　
　　两年之前，我们曾在本栏报导，对一个约16亿光年之遥的星云的观测显示，在16亿年前宇宙的背景温度高达7.4K，远远超过目前银河系附近的2.7K。
　　
　　宇宙从「大爆炸」（thebigbang）形成至今，年龄估计约130亿年左右。那么有没有可能观察更遥远，譬如说100亿光年以外（亦即100亿年以前）的天体，以测定宇宙混沌初开之时的景象呢？以沙弗（P.A.Shaver）为首的一组英国天文学家最近证实，"类星体"在远距离开始变得稀少，到了相当于宇宙年龄6.5%左右那么远的距离，它就根本不存在了。类星体是星云互相碰撞或者星云核心塌缩而产生的异常规象，因此必须先有星云才会有类星体出现。但早期宇宙是www.94677.com
　　
　　一个高密度而相对均匀的质球，它需要相当时间才会由于微细的密度涨落和重力作用而产生空间不均匀结构，亦即前星云结构。所以，在宇宙早期星体不可能存在。沙弗的研究结果，多少从实际观测上证验了这一构想。
　　
　　其实，在过去二十年间，已经有不少这一方面的工作，但都受到下列问题困扰：远方星云（包括类星体）以极高径向速度运动，且速度与距离成正比──这就是由于大爆炸而造成所谓宇宙膨胀。这径向速度造成了星云光谱的红移（见方块中的解释），但那同时又使得星云所发的光变为红光，从而论弥漫在星云之间的微尘吸收。因此，见不到极遥远的类星体很可能是由于上述吸收作用造成，而并非其不存在。
　　
　　沙弗等人解决这个问题的关键在于：大部分类星体会同时发出可见光和无线电波，可见光的红移程度是测定距离所必须的，但它可能被微尘吸收，而无线电波却不会被吸收。因此，倘若能为每一个可能是类星体的无线电源找到相应的可见光源，并且由是确定其距离，那么就可以有信心断定最远的类星体距离有类星体（quasars）是1968年发现的特异天体。令人惊诧的是，它亮度（luminosity，即每秒所发出的幅射能量）极高，相当于甚至超过整个星云（每一星云包含10的9次方至10的11次方颗星）。亮度是这样推算的：由于类星体的谱线显示了极高的红移系数z，由是可以推断它有极高的后退速度；但根据哈勃定律，星体的距离与后退速度成正比，因而又可以推知它有极远的距离，并且因而可以从它的表观（apparent）亮度算出它的惊人本有（intrinsic）亮度。另一方面，类星体显示出极迅速的闪烁。也就是说，它可以在几秒钟之内，大幅改变亮度。由于合它表面任何两点产生同步变化的讯号不能快过光速，所以又可以从它闪烁的特徵时间估计它表面直径的上限。这样，就发现类星体的表面积远小于星云，只和一颗恒星相若。其所以称为类星体，就是由于其亮度近于星云，大小则像恒星，所以无从简单断定其性质和构造。