內(nèi)容簡(jiǎn)介

1932年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論：整個(gè)宇宙最初聚集在一個(gè)“原始原子”中，后來(lái)發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙前鹅。美籍俄國(guó)天體物理學(xué)家伽莫夫第一次將廣義相對(duì)論融入到宇宙理論中，提出了熱大爆炸宇宙學(xué)模型：宇宙開始于高溫峭梳、高密度的原始物質(zhì)舰绘，最初的溫度超過(guò)幾十億度，隨著溫度的繼續(xù)下降葱椭，宇宙開始膨脹除盏。

1965年，彭齊亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)了宇宙背景輻射挫以，后來(lái)他們證實(shí)宇宙背景輻射是宇宙大爆炸時(shí)留下的遺跡者蠕，從而為宇宙大爆炸理論提供了重要的依據(jù)。他們也因此獲1978年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)掐松。20世紀(jì)科學(xué)的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的體現(xiàn)踱侣。他對(duì)于宇宙起源后10-43秒以來(lái)的宇宙演化圖景作了清晰的闡釋。

宇宙的起源：最初是比原子還要小的奇點(diǎn)大磺，然后是大爆炸抡句，通過(guò)大爆炸的能量形成了一些基本粒子，這些粒子在能量的作用下杠愧，逐漸形成了宇宙中的各種物質(zhì)待榔。至此，大爆炸宇宙模型成為最有說(shuō)服力的宇宙圖景理論。然而锐锣，至今宇宙大爆炸理論仍然缺乏大量實(shí)驗(yàn)的支持腌闯，而且我們尚不知曉宇宙開始爆炸和爆炸前的圖景。

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今天我給大家演講的題目是《宇宙是從大爆炸中誕生的嗎》雕憔，大家一看這個(gè)題目就會(huì)聯(lián)想翩翩姿骏，首先想到很奇怪，再一個(gè)感覺覺得有點(diǎn)不可思議斤彼，怎么會(huì)是大爆炸呢分瘦？那我們就看一下，這個(gè)宇宙究竟是怎樣誕生的琉苇，為什么我們會(huì)想到大爆炸嘲玫？

上一個(gè)世紀(jì)最早想到這件事情的是一個(gè)匈牙利的天文學(xué)家叫勒馬特，他怎么想到的呢并扇？我們知道上一個(gè)世紀(jì)初期以后去团，物理學(xué)的發(fā)展都很快。其中在物理學(xué)里邊有一個(gè)很重要的規(guī)律拜马，就是這個(gè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和次序都是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜渗勘，那么描寫這個(gè)量呢沐绒？有一個(gè)物理參數(shù)叫做熵俩莽，這個(gè)熵說(shuō)什么呢？就是說(shuō)任何一個(gè)事物乔遮，宇宙世界扮超，這個(gè)發(fā)展次序都是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。所以我們宇宙中的熵也是在不斷地增加蹋肮，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜出刷，最簡(jiǎn)單是什么呢？最簡(jiǎn)單就是一個(gè)小的單元坯辩。所以勒馬特就想到馁龟，這個(gè)宇宙最初的可能就是從一個(gè)原始的原子誕生的，然后這個(gè)原子演變演變最后演變成現(xiàn)在的宇宙漆魔。這就符合這個(gè)物理規(guī)律坷檩，這個(gè)熵是不斷增加的。這是勒馬特最早提出來(lái)的一個(gè)設(shè)想改抡。

但是真正想到大爆炸理論矢炼，還是從我們物理學(xué)里邊的老祖宗開始，也就是上一個(gè)世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家愛因斯坦阿纤。大家知道句灌，愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對(duì)論，這張照片是愛因斯坦非常天真的一張照片欠拾。那么他創(chuàng)立了廣義相對(duì)論以后胰锌，這個(gè)廣義相對(duì)論最主要的一個(gè)用途就是來(lái)描寫宇宙骗绕。所以廣義相對(duì)論產(chǎn)生以后，就有了一個(gè)理論基礎(chǔ)來(lái)描述我們的宇宙匕荸，但是光有這么一個(gè)理論還不行爹谭，還需要天文學(xué)家有一個(gè)實(shí)踐。天文學(xué)家里邊有一位非常有名的人哈勃榛搔。大家知道天上飛著一個(gè)空間望遠(yuǎn)鏡诺凡，就叫做哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。為什么呢践惑？就是為了紀(jì)念哈勃腹泌，這位天文學(xué)家有很大的功勞，他主要的功勞是什么呢尔觉？他證明了宇宙在不斷地膨脹凉袱，通過(guò)觀測(cè)來(lái)證明。

那么有這兩點(diǎn)侦铜。一個(gè)是有了一個(gè)廣義相對(duì)論专甩；一個(gè)是有觀測(cè)事實(shí)。這個(gè)觀測(cè)事實(shí)呢钉稍，就證明了我們的宇宙在不斷地膨脹涤躲。這兩件事情加在一起，當(dāng)時(shí)就有幾位物理學(xué)家首先提出了大爆炸的思想贡未，那么主要的一位叫做伽莫夫种樱。伽莫夫就想到浆竭，如果按照廣義相對(duì)論的理論再加上一些原子的反應(yīng)過(guò)程羹蚣，就有可能推算出我們宇宙的演化歷史第队。伽莫夫有個(gè)學(xué)生叫阿爾文偏竟，他把這個(gè)稿子投到當(dāng)時(shí)著名的一個(gè)刊物叫《物理學(xué)評(píng)論》诚亚，一位編輯也是他的朋友叫做貝瑟更胖。伽莫夫就建議把他的名字也加上守问，所以這篇文章最后就按照希臘文的三個(gè)字母αβγ车伞，就變成叫做αβγ理論狠怨。

中間有其他的一些人又做了很多的修正和補(bǔ)充约啊，就使得這個(gè)理論慢慢就越來(lái)越完善。那么這個(gè)大爆炸理論提出來(lái)以后取董，它最核心的一點(diǎn)他就指出來(lái)棍苹，如果他這個(gè)理論要是成立的話，我們這個(gè)宇宙一邊膨脹茵汰，一邊降低溫度枢里。那么降到現(xiàn)在，宇宙最邊沿的就是四周的溫度，應(yīng)該降到多少度呢栏豺？應(yīng)該降到五度左右彬碱，大家注意，這個(gè)五度是指的絕對(duì)溫標(biāo)奥洼。我們說(shuō)絕對(duì)溫標(biāo)是這樣巷疼，如果它要是五度的話，相當(dāng)于攝氏溫度負(fù)二百多度灵奖，攝氏溫度的負(fù)273度才是絕對(duì)溫標(biāo)的0度嚼沿，這個(gè)溫度是非常非常低。但是他預(yù)言了這件事情瓷患，非常的湊巧骡尽，他預(yù)言了以后呢！就等待著看看有沒有觀測(cè)的結(jié)果擅编，天文學(xué)家也做了很多努力去觀測(cè)攀细。但是一想這個(gè)溫度這么低，你們可以想一想爱态，這樣低的一個(gè)溫度去觀測(cè)谭贪，那實(shí)在是太困難了，也就是說(shuō)锦担，零下負(fù)二百多度去觀測(cè)俭识，那太困難了，天上星星的溫度都比這高得多吆豹。

但就在這時(shí)鱼的，有兩位工程師是貝爾實(shí)驗(yàn)室的兩位工程師理盆，一位叫彭齊亞斯痘煤，一位叫威爾遜。他們兩個(gè)人在做什么實(shí)驗(yàn)?zāi)卦彻妫烤驮谧鐾ㄐ艑?shí)驗(yàn)衷快，用他背后這個(gè)天線在做通信實(shí)驗(yàn)。他們?yōu)榱耸顾@個(gè)通信實(shí)驗(yàn)的靈敏度提高姨俩，他們就把這個(gè)天線做得非常的精致蘸拔，也就是說(shuō)噪音非常低，那么他這個(gè)天線如果在傳輸?shù)臅r(shí)候环葵，它的溫度大約也就是三百度调窍，如果說(shuō)不做傳輸工作，它本身就是它本身固有的噪音應(yīng)該非常非常低张遭。他們認(rèn)為幾乎就應(yīng)該到了絕對(duì)溫度的0度邓萨，也就是說(shuō)要到了負(fù)273度，他們認(rèn)為最多有0.5度，這個(gè)天線的本底噪音就這么低缔恳。那么它這樣低宝剖，他們要實(shí)驗(yàn)，那么這個(gè)天線對(duì)到任何一個(gè)地方歉甚。你們可以想一想万细，都有溫度。只有對(duì)在什么地方纸泄，對(duì)到宇宙赖钞，對(duì)到天空，如果對(duì)到天空里邊聘裁，不對(duì)著太陽(yáng)仁烹，也不對(duì)著其他的星球，那個(gè)地方的溫度應(yīng)該是什么呢咧虎？應(yīng)該是0度卓缰，而且應(yīng)該是絕對(duì)0度，一點(diǎn)溫度都沒有砰诵。但是對(duì)著宇宙以后呢征唬！非常出乎他們的意料，總是有那么一點(diǎn)溫度干擾他們這個(gè)儀器茁彭，也就是說(shuō)总寒，儀器里邊總接收到那么一點(diǎn)溫度。

這時(shí)候他們就通知了在普林斯頓當(dāng)時(shí)正在從事理論研究的一些天文學(xué)家理肺，這些天文學(xué)家知道以后欣喜若狂摄闸，說(shuō)你們這個(gè)東西太重要了，就是伽莫夫預(yù)言的大爆炸的這個(gè)溫度妹萨。是不是呢年枕？這就是后來(lái)在他們的啟發(fā)下做的測(cè)量，那么測(cè)量的結(jié)果的的確確存在著乎完，我們管它叫做微波背景輻射熏兄，這就是全宇宙中的微波背景輻射。

那么這個(gè)輻射是什么特征呢树姨？這個(gè)輻射很有意思摩桶，如果我們把這個(gè)輻射仔細(xì)分析一下，看上去好像有點(diǎn)不均勻帽揪。這個(gè)顏色就代表一個(gè)溫度硝清，好像北邊稍微溫度高一點(diǎn)，南邊溫度稍微低一點(diǎn)转晰。其實(shí)不然芦拿，這一點(diǎn)點(diǎn)差別砾肺，并不是宇宙背景輻射的差別，而是由于我們地球的運(yùn)動(dòng)防嗡，使得溫度有一點(diǎn)點(diǎn)改變变汪。如果你把這一點(diǎn)點(diǎn)溫度修正了以后，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)宇宙四周來(lái)的輻射是完全均勻的蚁趁，這是第一點(diǎn)裙盾。

第二點(diǎn)更重要的，這個(gè)輻射是一個(gè)黑體輻射他嫡。我們看一下什么叫黑體輻射番官，就說(shuō)這個(gè)輻射的譜形是由于有溫度來(lái)造成的。我們說(shuō)這種輻射有各種可能性钢属，你比如說(shuō)X射線輻射徘熔，那就不是黑體輻射淆党，可能某一個(gè)儀器發(fā)射的酷师。如果說(shuō)你烤這個(gè)煤火爐，在煤火爐旁邊烤染乌，這個(gè)就是典型的熱輻射山孔。它出來(lái)的譜就是典型的黑體譜。而這個(gè)譜大家看一下荷憋，上邊的每一個(gè)每一個(gè)點(diǎn)就是具體的觀測(cè)值台颠。那橫坐標(biāo)，就是它的波長(zhǎng)勒庄，縱坐標(biāo)就是它的強(qiáng)度串前。這個(gè)譜是一個(gè)黑體譜，換句話說(shuō)实蔽，我們這個(gè)宇宙的四周荡碾，的的確確是一個(gè)完全均勻的，一個(gè)黑體的輻射的一個(gè)剩余譜盐须。這個(gè)理論和大爆炸的理論非常吻合玩荠，因?yàn)榇蟊ㄕJ(rèn)為我們的宇宙不斷膨脹漆腌，一邊膨脹溫度就一邊降低贼邓，降到現(xiàn)在大約是5度左右，因此它測(cè)出來(lái)是2.7度或者大約說(shuō)是3度闷尿，正好和這個(gè)理論非常吻合塑径。然后那些天文學(xué)家就鼓勵(lì)他們趕緊發(fā)表你們的文章。這兩個(gè)人就在《天體物理學(xué)》雜志上投了一篇稿子填具，題目就叫做《對(duì)天線的一次的溫度的過(guò)熱的測(cè)量》统舀。就說(shuō)我測(cè)量來(lái)測(cè)量去匆骗，天線有一點(diǎn)過(guò)熱。就這么一篇文章誉简，不足千字的文章碉就，就決定了我們宇宙的確是從大爆炸來(lái)的，所以很快這兩個(gè)人就獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)闷串，這個(gè)理論也就被大家承認(rèn)了瓮钥。

在座的一定要想，你就光這么一條理論就認(rèn)為是大爆炸烹吵，會(huì)不會(huì)還有其他的可能性碉熄？這一條是非常重要的，為什么說(shuō)這一條非常重要呢肋拔？因?yàn)檫@一條不是先有的觀測(cè)锈津，后去搞的理論。而是我們先有了一套理論凉蜂，而這條理論就是以大爆炸為基礎(chǔ)琼梆。那么這個(gè)觀測(cè)呢，果然就出來(lái)了窿吩。而且這套理論在觀測(cè)驗(yàn)證以前叮叹，認(rèn)為好像是也很難想像，說(shuō)我們這個(gè)宇宙是大爆炸有點(diǎn)不可思議爆存。所以這個(gè)觀測(cè)出來(lái)以后蛉顽，對(duì)大爆炸理論是一個(gè)非常有利的支持，這是最重要的一個(gè)支持之一先较。

除此之外還有一個(gè)重要的支持携冤。既然你是大爆炸，那我們這個(gè)宇宙意味著什么呢闲勺？在不斷地膨脹曾棕，是不是不斷膨脹，也要由觀測(cè)來(lái)驗(yàn)證菜循，那么這個(gè)觀測(cè)主要就是由哈勃來(lái)完成的翘地，在上個(gè)世紀(jì)的20年代到30年代，哈勃工作在美國(guó)的威爾遜天文臺(tái)癌幕。他在觀測(cè)什么衙耕？他在觀測(cè)河外星系。我們說(shuō)哈勃本來(lái)還有一個(gè)功勞勺远，他就證明了除了銀河系之外還有和我們銀河系一樣的橙喘，很多的河外星系。這是他的一個(gè)功勞胶逢，但是他另外一個(gè)功勞比這個(gè)功勞還要大厅瞎。他就是去測(cè)量這些河外星系相對(duì)于銀河系有沒有運(yùn)動(dòng)饰潜，他就測(cè)量這個(gè)，怎么測(cè)量呢和簸？就測(cè)量河外星系的運(yùn)動(dòng)速度彭雾，我們說(shuō)運(yùn)動(dòng)速度是可以測(cè)量的，通過(guò)測(cè)量它的光譜锁保，根據(jù)多譜勒運(yùn)動(dòng)冠跷，我們就可以算出它的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)，那么測(cè)量的結(jié)果非常地驚人身诺。

怎么個(gè)驚人法呢蜜托？就發(fā)現(xiàn)我們宇宙就像氣球一樣，在不斷地膨脹霉赡，在不斷地?cái)U(kuò)大橄务。什么叫在不斷地膨脹呢？就說(shuō)我們看到的河外星系穴亏，每一個(gè)星系我們測(cè)量它的速度以后都發(fā)現(xiàn)這個(gè)速度是一個(gè)正的速度蜂挪，也就說(shuō)這個(gè)河外星系在遠(yuǎn)離我們，無(wú)一例外嗓化。所有的河外星系都在遠(yuǎn)離我們棠涮，而且這個(gè)遠(yuǎn)離是非常有規(guī)律的。所以這個(gè)宇宙的膨脹就非常有利的支持了大爆炸理論刺覆，我們看一下這個(gè)膨脹的過(guò)程严肪，大家看出來(lái)了吧，這就是模擬宇宙在不斷膨脹的情況谦屑。

除了宇宙膨脹以外驳糯，還有沒有其他的觀測(cè)事實(shí)來(lái)證明大爆炸理論呢？我們說(shuō)還有一個(gè)非常重要的觀測(cè)事實(shí)氢橙，什么觀測(cè)事實(shí)呢酝枢？就是我們測(cè)量宇宙中的元素的含量，我們說(shuō)宇宙中的元素悍手，當(dāng)初根據(jù)大爆炸理論的話帘睦，應(yīng)該是首先生成的是元素中最簡(jiǎn)單的元素。最簡(jiǎn)單元素是什么呢坦康？是氫竣付，所以宇宙中氫是首先產(chǎn)生的，而且氫的含量應(yīng)該非常多涝焙，那么有了氫以后卑笨，這個(gè)氫在逐漸地通過(guò)原子核的聚變過(guò)程。就是說(shuō)原子核和原子核通過(guò)聚變反應(yīng)仑撞，在不斷地生成更重的元素赤兴，那么緊接著氫，下一個(gè)要生成的元素是什么呢隧哮？就是氦桶良，也就是說(shuō)氫通過(guò)聚變反應(yīng)來(lái)生成氦，這個(gè)反應(yīng)非常非常重要沮翔，為什么說(shuō)重要呢陨帆？目前呀，所有的恒星它的產(chǎn)能采蚀，也就說(shuō)它輻射的能量就是通過(guò)氫聚變成氦得到的原子核的能量疲牵。當(dāng)然最典型的是什么呢？就是我們的太陽(yáng)榆鼠，我們太陽(yáng)為什么發(fā)光呢纲爸？如果你指望著像燒煤球爐子一樣，來(lái)燒煤球妆够，那得多少煤也不行识啦，靠其他的化學(xué)也不行，維持這么多年是不可能的神妹。那么惟一的就是太陽(yáng)上邊的氫颓哮，通過(guò)聚變過(guò)程來(lái)生成氦，這樣一個(gè)核反應(yīng)過(guò)程就給我們提供了幾乎是無(wú)窮無(wú)盡的能量鸵荠。你看重要不重要冕茅？非常重要。我們可以順便說(shuō)一下蛹找，我們這個(gè)人類開發(fā)核能源嵌赠，很重要的原因，就是通過(guò)太陽(yáng)的產(chǎn)能得到的啟發(fā)熄赡。

比方說(shuō)我們地面用的氫彈就是一種聚變反應(yīng)姜挺，原子彈是一個(gè)分裂反應(yīng)那么現(xiàn)在人類還不滿足，正在搞受控?zé)岷朔磻?yīng)彼硫，受控?zé)岷朔磻?yīng)是什么呢炊豪？就是制造一些小太陽(yáng)，如果那個(gè)要實(shí)現(xiàn)的話拧篮，你可以想像看词渤，氫都可以聚變成氦。好了串绩，既然宇宙中的元素缺虐，是有恒星在燃燒過(guò)程中通過(guò)氫來(lái)聚變成氦，當(dāng)然這有個(gè)過(guò)程礁凡。我圖上面說(shuō)的很清楚高氮，它也聚變成氦的同位素慧妄，叫做氘，然后再合成叫做氚剪芍，最后就合成有四個(gè)中子和質(zhì)子的氦塞淹。

那么這個(gè)過(guò)程我們可以算出來(lái)，宇宙中大體上有多少個(gè)恒星罪裹，這個(gè)恒星的年齡有多大饱普？那么現(xiàn)在宇宙中應(yīng)該有多少氫？有多少氦状共？就算出來(lái)了套耕。那算出來(lái)的結(jié)果和觀測(cè)非常地不符合，怎么不符合呢峡继？如果說(shuō)我們這個(gè)宇宙中的氦完全是由每一個(gè)單個(gè)的恒星冯袍，通過(guò)氫聚變成氦的熱核反應(yīng)產(chǎn)生的。那么宇宙中的氦大概有多少呢鬓椭？也不過(guò)只有百分之幾颠猴，只有百分之幾，占到總含量的百分之幾小染∏涛停可是我們現(xiàn)在測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)宇宙中的氦非常多，多到有多少呢裤翩？宇宙中的氦大約占了宇宙中總元素的四分之一资盅，也就是說(shuō)有25％是氦，70％多是氫踊赠，然后再加上其他的一些元素呵扛。那么這個(gè)問(wèn)題就來(lái)了，這些氦是怎么產(chǎn)生的呢筐带？就要問(wèn)這個(gè)問(wèn)題今穿。

那么用正常的辦法，我們把天上所有的恒星都把它整個(gè)都加起來(lái)伦籍，把它年齡也計(jì)算出來(lái)蓝晒。然后產(chǎn)生了多少氦？我們可以算出來(lái)帖鸦，用這些正常的手段是絕對(duì)產(chǎn)生不了宇宙中這么多氦的芝薇。那么最后的結(jié)論是什么呢？只有在當(dāng)初通過(guò)一個(gè)非常時(shí)期作儿，也就是說(shuō)一次大爆炸的過(guò)程洛二，那么在大爆炸過(guò)程中就會(huì)迫使很多氫聚變成氦，然后在造我們這個(gè)恒星的時(shí)候，就不單是純粹由氫來(lái)造了晾嘶。而是由氫再加上氦一起來(lái)造的這個(gè)恒星妓雾。所以恒星在造的時(shí)候，已經(jīng)就含了好多個(gè)氦的元素含量已經(jīng)多了变擒，因此我們現(xiàn)在測(cè)出來(lái)宇宙中的元素含量才有了這么多的氦君珠。所以我們概括起來(lái)大家就知道了寝志，一個(gè)主要的觀測(cè)事實(shí)呢娇斑，就是說(shuō)宇宙是膨脹的。還有一個(gè)非常重要的觀測(cè)事實(shí)呢材部，我們宇宙膨脹到現(xiàn)在毫缆，它的剩余溫度正好和我們預(yù)算的一樣，它的溫度是多少呢乐导？我們說(shuō)是3度K或者說(shuō)攝氏負(fù)270度苦丁。還有一條就是宇宙中有這么多的氦元素，也是通過(guò)大爆炸來(lái)產(chǎn)生的物臂。所以我們總括起來(lái)旺拉，有哪些證據(jù)來(lái)支持大爆炸呢？就有這么多證據(jù)棵磷，第一個(gè)就是叫微波背景輻射蛾狗。第二個(gè)就是哈勃定律，也就是說(shuō)宇宙在膨脹仪媒。

除此之外還有一個(gè)很重要的理由沉桌，什么理由呢？就是我們宇宙的年齡算吩，如果我們說(shuō)宇宙的年齡是無(wú)限大留凭，那就沒有起始了，就沒有大爆炸這一說(shuō)了偎巢，現(xiàn)在我們測(cè)量的結(jié)果蔼夜，宇宙的年齡是有限的，不但是有限的压昼，而且我把年齡也測(cè)出來(lái)了求冷。宇宙的年齡有多大呢？我們說(shuō)小于二百億年巢音，我們宇宙的年齡小于二百億年遵倦，目前傾向性的看法認(rèn)為宇宙的年齡大約是一百五十億年。我經(jīng)常說(shuō)這個(gè)年齡很好記官撼，怎么記呢梧躺？你就把這個(gè)“億”字去掉，就是一百五十年。那就是說(shuō)我們努努力掠哥，科學(xué)發(fā)展以后巩踏，健康條件好了，有可能活到一百五十歲续搀，差不多人的極限塞琼。我們知道太陽(yáng)它的壽命大約是一百億年。現(xiàn)在太陽(yáng)已經(jīng)活了差不多是五十億年了禁舷，還有五十億年彪杉，這就是宇宙的年齡，大約就是小于二百億年牵咙。那么這四個(gè)證據(jù)派近，就證明了我們這個(gè)宇宙可能是通過(guò)一次大爆炸產(chǎn)生的。這就是大體上我給大家一個(gè)輪廓洁桌，有這么一個(gè)理論渴丸，有這么多觀測(cè)事實(shí)。

大家肯定要問(wèn)你這么大輪廓這么一說(shuō)究竟怎么一炸就炸出個(gè)宇宙來(lái)另凌？我就想像不出來(lái)谱轨。孫悟空從石頭里邊出來(lái)那畢竟是神話，一蹦就蹦出來(lái)了吠谢。你這個(gè)宇宙是我們所有的星球的居住地土童，就是包羅萬(wàn)象才叫宇宙了。怎么會(huì)這么一爆炸就爆炸出宇宙來(lái)囊卜，所以我必須回答你娜扇，就是說(shuō)這個(gè)宇宙究竟是怎樣一步一步來(lái)的。

那么最近我們國(guó)內(nèi)流行一本書叫做《時(shí)間簡(jiǎn)史》栅组，是由英國(guó)的一個(gè)物理學(xué)家和天文學(xué)家霍金寫的雀瓢，就描述了宇宙的演化，大家很感興趣玉掸，實(shí)際上在他之前還有一本書也不錯(cuò)刃麸，叫做《最初三分鐘》。那本書就是專門寫我們這個(gè)宇宙最初的狀態(tài)怎么來(lái)的司浪，這個(gè)最初的狀態(tài)聽起來(lái)泊业，那就有點(diǎn)更離奇，它物理的味道就更重啊易。所以呢吁伺，大家得要好好聽，要不然你就不可以理解租谈，那么我也盡我最大的努力把這個(gè)事情給大家講清楚篮奄。

那么最初怎么來(lái)的呢？我們說(shuō)最初這個(gè)宇宙通過(guò)膨脹以后慢慢來(lái)產(chǎn)生，但是這個(gè)誕生的時(shí)間是非常非晨呷矗快昼丑，有多快呢？三分鐘造就一個(gè)宇宙夸赫，你信不信呢菩帝？我們來(lái)看一看三分鐘就給你造就一個(gè)宇宙，那么宇宙最初始的時(shí)候茬腿，宇宙的年齡是多大呢呼奢？0.01秒。這時(shí)候的溫度是多少度呢滓彰？是十的十一次方度控妻，也就是說(shuō)一千億度州袒。這個(gè)宇宙是個(gè)什么狀態(tài)揭绑，我說(shuō)這個(gè)宇宙是一團(tuán)混沌。這團(tuán)混沌是什么樣子的郎哭，我有一個(gè)動(dòng)畫片可以給大家看一下他匪，這就是我們那個(gè)宇宙最初的情況，那這宇宙是什么夸研？這一團(tuán)混沌就是比我們現(xiàn)在知道的這些個(gè)電子也好邦蜜、中子也好、質(zhì)子也好亥至、原子也好悼沈，更基本的粒子，或者說(shuō)這是一堆叫做夸克姐扮。所以有種說(shuō)法絮供，在最初的時(shí)候就是一個(gè)夸克星，就是一個(gè)夸克的海洋茶敏，就是一團(tuán)混沌壤靶，什么都不是，都是造就物質(zhì)的基本原料的溫度是非常非常高惊搏，一千億度贮乳，那么在這么高的溫度下，這堆東西不可能產(chǎn)生任何東西恬惯，因?yàn)榇蠹叶际瞧綑?quán)的向拆，在里邊就是自己在那兒漫游。那么這堆東西有一個(gè)特點(diǎn)酪耳，什么特點(diǎn)呢浓恳？它在不斷地?cái)U(kuò)張，也是必然要擴(kuò)張，為什么呢奖蔓？溫度很高赞草，它一擴(kuò)張的時(shí)候這個(gè)溫度就降低了。那么我們看一下由0.01秒擴(kuò)張到1秒吆鹤，也就是1秒鐘的工夫就膨脹了厨疙。膨脹了以后，它這個(gè)溫度降到了十的十次方疑务，一百億度沾凄。這時(shí)候就出現(xiàn)電子、中子和質(zhì)子知允，為什么呢撒蟀？因?yàn)檫@時(shí)候溫度降低以后，它里邊的一些反應(yīng)温鸽，就使得一些光子慢慢通過(guò)反應(yīng)過(guò)程保屯，光子就會(huì)變成電子，然后再可以聚合成中子和質(zhì)子涤垫，這是溫度降低以后姑尺。

如果我們的溫度再降低降到3分鐘，這時(shí)候的溫度差不多十的九次方蝠猬，也就是10億度的樣子切蟋。在這個(gè)溫度下，這個(gè)宇宙出現(xiàn)一些輕的元素榆芦，什么元素呢柄粹？氫和氦。我們來(lái)看一下匆绣，由于溫度降低驻右，原初的這些東西就開始有一個(gè)聚合反應(yīng)。你看一下犬绒，它們就聚合聚合旺入，出現(xiàn)了一些什么呢？氫凯力、氦這些元素就產(chǎn)生了茵瘾。有了這個(gè)元素以后，就等于我們蓋大樓一樣咐鹤，就有了基本的磚瓦了拗秘。這就是我們宇宙最主要的原材料，只要是有了氫再加上氦祈惶，我們這個(gè)宇宙就可以造起來(lái)了雕旨。我們這個(gè)宇宙由于溫度在不斷地降低扮匠，就造就了氫和氦。那么再稍微確切一點(diǎn)凡涩，到了3分45秒我們基本的元素就都造成了棒搜。換句話說(shuō)，我們這個(gè)宇宙的雛形就產(chǎn)生了活箕。因此我們說(shuō)宇宙是最初三分鐘力麸，如果再說(shuō)的確切一點(diǎn)，最初的3分45秒鐘育韩，我們這個(gè)宇宙的大廈就基本上奠基了克蚂，就可以了。你們想想我們宇宙造的怎么樣筋讨？速度是夠快的埃叭。你們學(xué)校里邊要是蓋一座大樓的話還得蓋一年，我們宇宙三分鐘宇宙的基石就奠起來(lái)了悉罕，剩下的工作就好辦了赤屋，怎么叫好辦了呢？因?yàn)槲覀冇钪嬷械幕驹牧嫌辛寺福瑲湟灿辛艘娑校ひ灿辛恕Ｒ院笪覀兙湍眠@些氫和氦再去造星球然想，慢慢我們的宇宙就一步一步就把它造起來(lái)了。

問(wèn)：何老師您好欣范，我想問(wèn)一下变泄，你說(shuō)這個(gè)宇宙現(xiàn)在是在膨脹嗎？我想問(wèn)一下它到底是什么作用力使它在膨脹呢恼琼？

答：宇宙的膨脹呢妨蛹，現(xiàn)在是一個(gè)事實(shí)，這個(gè)事實(shí)是什么原因呢晴竞，就是的的確確我們宇宙因?yàn)楫?dāng)初在不斷地膨脹蛙卤，現(xiàn)在沒有力量把它拉住，拉不住噩死。所以宇宙就不斷地在膨脹下去颤难，這是一個(gè)觀測(cè)事實(shí)，那么這個(gè)宇宙會(huì)不會(huì)永遠(yuǎn)膨脹下去呢已维？現(xiàn)在我們知道拉住宇宙膨脹的惟一的力量還是靠引力行嗤，因此要想把宇宙不讓它繼續(xù)膨脹下去，把它拉住垛耳，那就只有增加宇宙中的引力栅屏。那這就是天文學(xué)家的一個(gè)任務(wù)飘千，我們想法找到宇宙中更多的物質(zhì)，增加了宇宙的相互吸引力栈雳，那它就會(huì)慢慢的膨脹一段時(shí)間以后就會(huì)收縮回來(lái)护奈，現(xiàn)在我們還找不到其他的力來(lái)制止宇宙來(lái)膨脹，只有靠引力哥纫。

問(wèn)：老師我想問(wèn)一下宇宙的年齡是通過(guò)什么方法測(cè)量出來(lái)的逆济？

答：這個(gè)問(wèn)題問(wèn)的很好，你怎么知道宇宙的年齡是一百五十億年呢磺箕？我們有幾種測(cè)量方法奖慌，其中一個(gè)方法呢，就是根據(jù)哈勃定律松靡。我們說(shuō)宇宙是在膨脹简僧，而且這個(gè)膨脹的規(guī)律非常簡(jiǎn)單，就是一個(gè)線性的雕欺，距離越遠(yuǎn)膨脹速度越大岛马，非常簡(jiǎn)單的一個(gè)線性關(guān)系。那么你這個(gè)膨脹的斜率屠列，也就是哈勃常數(shù)啦逆，我把它倒過(guò)來(lái)，就是哈勃常數(shù)的倒數(shù)笛洛，正好就是宇宙從最初的一點(diǎn)膨脹到現(xiàn)在的時(shí)間夏志。那么這個(gè)年齡呢，我們就管它叫做哈勃年齡苛让，這是一個(gè)很重要的沟蔑。用到現(xiàn)在， 那么哈勃常數(shù)也是越小的話狱杰，那就說(shuō)這個(gè)年齡經(jīng)歷的越長(zhǎng)瘦材。那哈勃常數(shù)就越大呢，這個(gè)年齡呢仿畸，這個(gè)年齡就越大食棕，那么哈勃常數(shù)越大呢。這個(gè)年齡就越小错沽，為什么呢簿晓？很簡(jiǎn)單，因?yàn)榕蛎浀浆F(xiàn)在了甥捺，你膨脹的速率慢抢蚀，也就是哈勃常數(shù)小，膨脹到現(xiàn)在需要的時(shí)間呢就越長(zhǎng)镰禾。所以天文學(xué)家一個(gè)很重要的任務(wù)皿曲，要想測(cè)量準(zhǔn)宇宙的年齡唱逢，你就要把這個(gè)哈勃定律里邊的哈勃常數(shù)來(lái)測(cè)準(zhǔn)。我們放哈勃空間望遠(yuǎn)鏡屋休，很重要的理由就想把哈勃常數(shù)測(cè)準(zhǔn)坞古。那么現(xiàn)在測(cè)量的結(jié)果呢，這個(gè)哈勃常數(shù)還不是特別的小劫樟，所以我們宇宙的年齡也不是特別的大痪枫。大約是一百五十億年，另外一個(gè)我們可以算一算叠艳，在宇宙中奶陈，一些星球的年齡，特別是我們可以算一算星團(tuán)的年齡附较。就這個(gè)星團(tuán)的年齡吃粒，就是好多星球組成在一起的我們叫做星團(tuán)，我們把這個(gè)星團(tuán)的年齡算一下拒课，因?yàn)檫@個(gè)星團(tuán)正好是從非常年輕的恒星徐勃，還有非常老的恒星，那么有剛生成的早像，還有很老的恒星僻肖。那么這一個(gè)星團(tuán)的年齡我們是可以測(cè)出來(lái)的，我們通過(guò)它這個(gè)在一個(gè)圖上的一個(gè)反應(yīng)卢鹦，我們可以測(cè)出來(lái)它年齡是一百多億年臀脏。除此之外我們還有更直接的方法來(lái)測(cè)，怎么叫更直接的方法呢法挨？就是通過(guò)同位素來(lái)測(cè)量谁榜，比方我們測(cè)量地球上邊的鈾的同位素，通過(guò)鈾位素衰變的周期來(lái)測(cè)量地球的年齡凡纳。我們測(cè)量出來(lái)地球的年齡是四十多億年，此外我們還可以從宇宙飛來(lái)的隕石里邊測(cè)量它上邊同位素的含量帝蒿，也可以確定年齡荐糜。總之通過(guò)所有的這些因素我們加在一起葛超，就估算出來(lái)這個(gè)宇宙的年齡不超過(guò)二百億年暴氏，那么大家現(xiàn)在傾向于說(shuō)一百五十億年。

問(wèn)：我想請(qǐng)問(wèn)老師一下绣张，因?yàn)橛钪嫠?.01秒剛開始的年齡的時(shí)候答渔，它所處的空間宇宙外部空間是一個(gè)什么樣的狀態(tài)？

答：這個(gè)問(wèn)題問(wèn)的也很好侥涵，那么宇宙在0.1秒鐘的時(shí)候沼撕，或者在0.01秒的時(shí)候宋雏，宇宙空間非常非常小，那么小到多小呢务豺？小到你想像它有多小就有多小磨总，絕對(duì)比你想像的還要小。你把它想像的像一個(gè)米粒那么大笼沥，那么我這個(gè)宇宙比那個(gè)米粒小多了蚪燕。大家經(jīng)常在問(wèn)這個(gè)問(wèn)題，那么這個(gè)米粒外頭是什么奔浅？我們不知道馆纳，因?yàn)槲覀兙蜕钤谖覀冞@個(gè)宇宙里邊，我們只知道我們這個(gè)宇宙汹桦，宇宙以外的事情我們不知道鲁驶。很可能宇宙外邊還有一個(gè)宇宙，那個(gè)宇宙是另外一個(gè)獨(dú)立的宇宙营勤×橄樱可惜目前我們這個(gè)宇宙和宇宙還沒有連通，不要說(shuō)宇宙和宇宙沒有連通了葛作，我們宇宙內(nèi)部的星球之間都還沒有溝通寿羞。所以宇宙外頭的事情我們是一概不知，如果你要想知道的話赂蠢，只能從理論上推測(cè)绪穆。那么還有一種說(shuō)法就認(rèn)為，我們這個(gè)宇宙看上去就是一個(gè)大黑洞虱岂，那外邊這個(gè)宇宙呢曙聂，也是一個(gè)大黑洞。所以都是黑洞和黑洞簸喂，老死不相往來(lái)竞惋，誰(shuí)也不知道誰(shuí)。但是我們這個(gè)宇宙呢蔑滓，就是從這么小的空間不斷不斷地膨脹郊酒，就是我們現(xiàn)在的就是我們現(xiàn)在的宇宙狀態(tài)。

問(wèn)：老師我想問(wèn)一下键袱，現(xiàn)在科學(xué)家能不能確定地球在宇宙空間中的位置燎窘？

答：這個(gè)很容易，現(xiàn)在天文學(xué)家把地球在宇宙空間的位置確定的非常的精確蹄咖，精確到什么程度呢褐健？大家從歷史上來(lái)說(shuō)，以為老子天下第一澜汤。就這個(gè)地球蚜迅，地球就是中心舵匾，大家知道后來(lái)有一位哥白尼，就把我們的地球搬了搬家慢叨，地球不是中心纽匙。誰(shuí)是中心呢？太陽(yáng)是中心拍谐，那么天文家后來(lái)再一發(fā)現(xiàn)烛缔，對(duì)不起，太陽(yáng)也不是中心轩拨。太陽(yáng)也不過(guò)就是我們的銀河系里非常普通的星球践瓷，離銀河系的中心大概是五萬(wàn)光年，所我們就想亡蓉，地球從宇宙的角度來(lái)看實(shí)在是太渺小了晕翠。

問(wèn)：老師我想問(wèn)一個(gè)問(wèn)題，就是在一開始的時(shí)候砍濒，您提出了一個(gè)熵的概念淋肾，而根據(jù)熵增原理，熵越大這個(gè)體系就越穩(wěn)定爸邢。而對(duì)于咱們這個(gè)宇宙樊卓，如果是處在一個(gè)熵增的過(guò)程當(dāng)中，它會(huì)不會(huì)發(fā)展到最后就成所有的星球都發(fā)展成碎片杠河？而如果以這樣的說(shuō)法看來(lái)碌尔，那它不就又回到了最初混沌的狀態(tài)了嗎？還有一個(gè)問(wèn)題就是說(shuō)現(xiàn)在宇宙的邊緣的溫度大概是2.7K.您又說(shuō)券敌，它會(huì)處在一個(gè)繼續(xù)降溫的過(guò)程當(dāng)中唾戚，而降到一個(gè)溫度之后，它又會(huì)有可能收縮待诅，任何一個(gè)體系它都有趨向自我穩(wěn)定的一個(gè)趨勢(shì)叹坦，如果是這樣的話，那它是不是有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度卑雁？

答：這個(gè)問(wèn)題問(wèn)的比較好立由，也比較深入，我們說(shuō)現(xiàn)在從熱力學(xué)的原理來(lái)講序厉，的確熵是增加了。這個(gè)增加這樣毕箍，就因?yàn)槟爻诜浚@個(gè)狀態(tài)總是從有序到無(wú)序，這個(gè)熵的概念看起來(lái)很神秘而柑，實(shí)際上在很多方面都可以用到熵文捶，我可以給你引申一下荷逞，比方說(shuō)我們可以用熵的概念描繪我們一個(gè)城市。我們城市來(lái)講的話粹排，一開始總是熵比較小种远，所謂熵比較小，就是我們城市供應(yīng)的都是食品等等都是非常有序的顽耳。經(jīng)過(guò)我們城市消化了以后等等坠敷，都變成垃圾了。那熵怎么樣射富？就增加了膝迎，那你要想這個(gè)城市維持得好，就需要在這城市里邊注入負(fù)熵胰耗，也就是讓它更有序化限次。這樣的話不使得這個(gè)城市越來(lái)越混亂，都變成垃圾了柴灯，這就是熵的一個(gè)基本的概念卖漫。我們的宇宙也是這樣，目前的宇宙的的確確是處在熵增加的狀態(tài)赠群，熵在不斷地增加羊始。但是我說(shuō)了，可能增加到一定程度以后乎串，會(huì)由無(wú)序又逐漸的走向有序店枣，也就是說(shuō)它可能又凝聚。凝聚以后原來(lái)小的一些星球都可能凝聚成更大的星球叹誉，使得更有序鸯两，那熵就減小了，這種可能是存在的长豁。

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