德國偉大的理性主義哲學家康德曾經(jīng)說過，“我們頭上的燦爛星空和心中的道德法則”，這兩種偉大的事物，我們越是經(jīng)常，越是執(zhí)著地思考它們，我們心中就越是充滿永遠新鮮有增無已的贊嘆和敬畏。
人類對宇宙起源存在著二種主要理論：大爆炸與宇宙恒穩(wěn)態(tài)理論，然而在二種理論中的大爆炸理論雖然被大多數(shù)人所接受，卻仍然有許多問題沒有得到明確的答案。例如，①如果宇宙起源于一次大爆炸，那么大爆炸之前宇宙又是怎樣的情形;②通過觀測宇宙在進行新一輪的加速膨脹，這種加速以現(xiàn)在的理論仍然無法解釋;③對于宇宙是否會繼續(xù)膨脹，或者還是會再次坍縮，也沒有一個明確的答案;④為什么早期宇宙會有如此高的溫度;⑤為什么宇宙在大尺度上會如此均勻——為什么在空間中的不同位置，以及從不同的方向上看宇宙都是一樣的;⑥為什么宇宙的最終膨脹速率會如此接近臨界值，恰好保證不再坍縮;⑦盡管事實上宇宙在大尺度上表現(xiàn)為高度均勻和各向同性，但其中不會存在局部性的物質(zhì)團塊，如恒星和星系，這些密度漲落的原因是什么?僅僅依據(jù)廣義相對論不可能解釋這些特征。以上問題的存在無疑是奇點大爆炸理論新的挑戰(zhàn)!
然而，恒穩(wěn)態(tài)宇宙學雖然在20世紀60年代以前，在大爆炸理論還沒有為人們廣泛接受時，它對于宇宙起源的解釋一直占主導地位。雖然，在大爆炸理論之后，人們開始淡忘它，但它仍然不失為人們逐漸認識宇宙的一個分支，這個概念認為，宇宙各部分均勻的，無明顯變化的，在宇宙創(chuàng)生開始就維持了一個穩(wěn)定的密度和質(zhì)量，宇宙不會隨時間的變化而產(chǎn)生改變，即使是在膨脹過程中，物質(zhì)的密度仍然是不變的，最初的猜想來自金斯，然而由于該理論在測算宇宙年齡和地球年齡出現(xiàn)宇宙約有20億年，地球卻有40億年，這意味著宇宙的年齡比地球還短，為了解決這個問題，在1948年，霍伊爾等科學家提出了恒穩(wěn)態(tài)宇宙學這種觀點，為了解決年齡矛盾問題，宇宙雖然在不斷膨脹，但是沒有一個密度極高的階段(即大爆炸理論中宇宙大爆炸之前的奇點狀態(tài))，因而不存在演變年齡的問題，即宇宙是恒久存在的�；粢翣栒J為，人們追尋物質(zhì)的起源存在著問題，它與大多數(shù)已被證實是正確的守恒定律相違背，并且在這種理論下所預言的星系分布和射電計數(shù)也不符事實際情況，這種理論可以從虛無到存在的觀點本身，也只是一種神秘主義理念經(jīng)，因此，在20世紀60年代之后這種理論開始沒落了。
然而到了1993年，這種理論有了新的發(fā)展，即最近提出的準穩(wěn)恒態(tài)，宇宙學霍伊爾等人認為，物質(zhì)本身是永恒存在的，并且它是存在于密度極大的前聚合物的引力場子中，在宇宙中不斷產(chǎn)生的小規(guī)模的爆炸導致了宇宙的不斷膨脹，宇宙由于周期性的震蕩(約400億年)，使宇宙尺度不斷收縮，直到尺度需求震蕩的最小值，這種新學說也能解釋很多問題。例如，對于銀河系之外的天氣質(zhì)量和能量的總體輸出問題，可觀測到的不同類型物質(zhì)粒子的合成問題等在這種理論下，宇宙活動成了一種周期性行為，大爆炸在這種理論下只是一個特殊情形，此最新理論似乎也能合理地解釋出許多問題。然而此種理論所提出的假說和推測是否正確，仍需要進一步詳細的觀測和證明。
大爆炸理論產(chǎn)生于20世紀20年代，這種理論認為在最初的宇宙中，世界是沒有時間和空間之說的，只是在很久以前(大約在100億-200億年)。一個密度和時空曲率無窮大的奇點產(chǎn)生能量巨大的爆炸后，產(chǎn)生大量的物質(zhì)、時間和空間也開始產(chǎn)生了，最后，隨著空間的暴脹、溫度的下降，不斷進行核反應生成新的物質(zhì)元素，這些新的元素融合在一起，并不斷地相互吸引，再擴大最終形成我們的星系和星球，甚至還出現(xiàn)了諸如我們?nèi)祟愡@樣的生命。
大爆炸理論是霍金先生運用相對論與量子理論相結(jié)合的理論，該理論為大爆炸宇宙起源提出了新的依據(jù)，完美抵消了在宇宙起源學說上量子理論與相對論的矛盾。然而，霍金先生仍然認為，以上理論并不是一種完美而自洽的統(tǒng)一理論，同時，霍金先生又提出如下一個問題：為什么應該存在一種能用該模型來描述的宇宙?為什么宇宙會克服各種麻煩以求存在呢?統(tǒng)一理論是否如此使人信服，以至于它自身的實現(xiàn)不可避免?或者它的確需要一位造物主，而如果正是如此，那么除了為宇宙的存在負責之外，上帝是否還會對宇宙施以什么影響，還有，又是誰創(chuàng)造了上帝呢?
霍金關于大爆炸理論，在宇宙學的發(fā)展過程中，是一個輝煌階段，如果從發(fā)展的結(jié)果思考，大爆炸理念絕沒有達到頂峰，還有許多未知的奧秘無法解釋，除了本文開頭和例證的幾點疑問之外，包括霍金先生本人也感慨地說如果能夠證明，有著多種不同初始結(jié)構(gòu)的宇宙，都會演化成我們今天所觀測到的那種狀態(tài)，那么人們便應該高興了。同時，霍金先生也從可觀測的結(jié)果推論，宇宙目前的狀態(tài)，可以由大量各不相同的初始結(jié)構(gòu)演化而成，然而，并不能說每一類初始結(jié)構(gòu)都應當會演化成我們所觀測到的那種宇宙。從以上情況可以推導出這么幾種可能。首先，今天所觀測到的宇宙圖像，在這之前可以是多重歷史的，大爆炸理論并不是唯一正確的;其次，目前還沒能找到一種比大爆炸更有說服力的學說來闡述宇宙的起源問題;第三，也可以看到霍金先生也希望有新的理論出現(xiàn)在世人面前，從中看出霍金先生博大的胸懷以及對科學孜孜不倦追求的精神。
霍金先生大爆炸理論所借鑒的理論是廣義相對論和量子理論，然而這兩種理論不能很好溶合，因此，霍金先生一直希望找到一種統(tǒng)一的自洽的理論來解釋宇宙的起源問題。并且，在大爆炸論述過程中，他幾次提到“如果廣義相對論是正確的話”是否暗示著：廣義相對論理論對解釋宇宙起源有著無法逾越的障礙，是否可以證明使用廣義相對論的理論在論述宇宙起源其本身就是不洽當?shù)姆椒?或者說這種自洽或統(tǒng)一的描述宇宙起源的問題卻不包含廣義相對論呢?
在描述奇點的過程中，霍金先生在語言使用過程中，均使用了比較抽象的語言，首先奇點形態(tài)是零尺度的、無窮小的一個點，零尺度與一個點，我認為二者還是有區(qū)別的。同時，又告訴我們，奇點密度無窮大，時空曲率也無窮大，密度無窮大也是一個無法度量的概念，所以，奇點到底如何描述和界定，有待重新定論。
在講述黑洞理論中，黑洞的形態(tài)是一個液體球，是一個在零速度情況下成為一個完美的液態(tài)球，當有自轉(zhuǎn)速度時，在其赤道附近向外隆起，而一個由引力坍縮造成的奇點，只能出現(xiàn)在像黑洞那樣的地方，而霍金先生更是肯定地說，奇點要么就象引力坍縮中的奇點那樣永遠出現(xiàn)在未來之中，要么會象大爆炸那樣見于過去，二者必居其一，就是告訴我們，黑洞中肯定存在著奇點，而這個奇點與形成宇宙大爆炸時期的奇點至少是同一類性質(zhì)的奇點。但是一個密度如此大的奇點，卻存在于一個液體的黑洞中，似乎是不可思議的。是否也說明了目前如此多的黑洞中必然存在著與黑洞數(shù)量一致的奇點呢?
在講述黑洞中存在的奇點，有大小之分，并論證到黑洞質(zhì)量有大小之分，質(zhì)量越大的黑洞蒸發(fā)越慢，反之越快，同時，在黑洞論證中，得出一個結(jié)論，一個質(zhì)量為太陽若干倍的黑洞，其蒸發(fā)殆盡所需時間為1066年，而宇宙年齡僅僅為1010年，是否可以理解為宇宙起源中所爆炸的奇點至少在爆炸前的那一刻已經(jīng)等待了1066年，當然還未包括奇點產(chǎn)生的經(jīng)過。
一個黑洞為10億噸質(zhì)量被壓縮成原子核一般大小，那么一個質(zhì)量無窮大的奇點該如何描述呢?當然，黑洞與奇點是兩個概念，然而，當黑洞中一定存在奇點的話，這兩種性質(zhì)的物質(zhì)如何建立一種共生關系，亦就是說，奇點與黑洞是合而為一的，還是奇點存在于黑洞中某個特定的區(qū)域內(nèi)呢?
在現(xiàn)今所觀測到的宇宙空間中，的確存在著數(shù)量和質(zhì)量較為可觀的黑洞，也能證明，宇宙中存在的奇點也并不是唯一的。那么，在宇宙起源的那一刻，是否一定要把唯一的奇點作為開端呢?
在奇點爆炸的那一刻，零尺度的奇點作為原始宇宙來思考，這種概念也存在一定的問題，首先，零尺度的奇點爆炸在時間上是失效的。因為，無論你等待無限久遠的時間，零尺度始終還會是零的尺度。其次，當宇宙由奇點爆炸后形成的高溫造成了宇宙的暴脹，在膨脹階段也是因為溫度的原因，其中有一段理論是這么描述的，在大爆炸的一秒鐘，溫度會降低到100億度，這大約是太陽中心溫度的1000倍，不過氫彈爆炸時就會達到這么高的溫度，大爆炸一秒鐘后，一個零尺度的原始宇宙，在中心溫度達到100億度時，宇宙會暴脹，那么，我現(xiàn)在更想了解，氫彈爆炸后它所形成的空間有多大呢?
當宇宙中存在許多黑洞，可以表明二個問題：第一，黑洞不會無限止地吞噬周圍的所有物質(zhì);第二，黑洞不是唯一的，即奇點也不是唯一的。
在大爆炸理論中，有一個假設，即為假設時空是光滑的，且近乎平直，同時也表明，我們只知道大爆炸以來所出現(xiàn)的事，那就無法推定在大爆炸之前曾發(fā)生過些什么，就我們而言，大爆炸之前的事件是不可能產(chǎn)生任何效果的。因而這類事件不應成為科學宇宙模型的一部分，這樣的理解，確實也為大爆炸理論的不完整性埋下了伏筆。但同時給了其他學說反駁其理論的一個軟肋。
從大爆炸理論來分析，似乎還隱含了奇點在大爆炸前是一個有限的空間，包括霍金先生在書中所論證的關于宇宙無邊界有限的觀點一樣，只有在爆炸前，一個有限的空間才能形成一個區(qū)域中心，該中心會因為強大的引力作用而形成密度為無限大的奇點。因為，在一個有限空間中，奇點可以是唯一的，但其產(chǎn)生爆炸后會受到外圍有限空間的制約，因此膨脹將受到限制，更不用說暴脹，在大爆炸理論中，霍金先生似乎想要給出的答案是，即使大爆炸之前的事件可以作為科學宇宙模型的話，宇宙也必定是一個有限的，無邊界的空間，絕對不是無限的，因為無限，宇宙也絕不會以唯一的一個奇點爆炸形成。因為無限的空間，奇點就可能是無數(shù)個。
時間也被注入在大爆炸的那一刻起，正因為這樣，宇宙的時間和空間也似乎很完美的溶入到了一起，但是，時間被賦予了一個點的開始，時間在宇宙中扮演了怎樣的角色呢?
當宇宙空間溫度已經(jīng)到了K氏2-3度的今天，宇宙卻仍以膨脹方式繼續(xù)著，這與奇點大爆炸理論又形成重大的矛盾沖突。奇點爆炸的理論如何解決這個矛盾呢?
一個理論能否經(jīng)得起時間的考驗和權威的挑戰(zhàn)，很大程度上決定于該理論的科學性;同時一個理論產(chǎn)生要解決的問題是什么?理論推導的結(jié)果與實際情況是否相吻合，這也是非常關鍵的問題，奇點大爆炸理論推導的結(jié)果與實際有一些關鍵點是相吻合的，如通過對宇宙輻射的觀測得出，輻射表現(xiàn)為各向同性，那么，宇宙也一定是各向同性的，至少在大尺度上應該如此。如果理論推導的結(jié)果和實際情況無法完美地結(jié)合起來，則就有理由對其理論作出懷疑，造成這種結(jié)果可能有以下原因：①所引用的理論或者形象地比喻為使用的工具是錯誤的;②推論的方法有誤，或者說疏忽了其中的某個歷史，引起了推導結(jié)果的錯誤;③也可能一開始的假設就建立在錯誤上，結(jié)論當然不可能正確。
那么，霍金先生的奇點大爆炸理論為什么會存在理論與觀測結(jié)果不吻合呢?大爆炸理論的描述可以看到，霍金先生是廣義相對論及量子理論的權威，推導也非常完美，如果結(jié)果有誤，則一定是量子力學和相對論兩種理論的溶合性和自洽性產(chǎn)生了問題。所以，奇點大爆炸理論是否會被另一種學說所替代呢?繼續(xù)對大爆炸理論的分析，以下幾點問題也是大爆炸理論的軟肋。
1、奇點大爆炸最后得出一個無界有限的宇宙空間，那么，在大爆炸前就存在這樣一個空間嗎?
2、在一個有限的空間中奇點能產(chǎn)生嗎?奇點是唯一的嗎?
3、奇點大爆炸理論在奇點處失效，也即爆炸前的所有時間是沒有意義的，但是這樣一來，宇宙的年齡計算就存在很大的差距了。
4、廣義相對論和量子力學的不溶合，為什么還要作為研究宇宙起源的理論呢?沒有其它更為適合的理論了嗎?
另外，宇宙空間中各向同性是否也可以表明，宇宙空間中正如弗里德曼的解釋一樣，宇宙不論從哪個方向去觀測，看上去都一樣的，也即在宇宙空間中不存在中心區(qū)域，是否也能說明現(xiàn)在的宇宙確實不是一個有限的空間，同時宇宙并不是整體在旋轉(zhuǎn)的，自1929年哈勃觀測發(fā)現(xiàn)宇宙星系在膨脹開始，人們才意識到宇宙并非是靜態(tài)的。比如，我們所認識的微觀世界中電子圍繞原子旋轉(zhuǎn)，在宏觀世界中衛(wèi)星圍繞行星旋轉(zhuǎn)、行星圍繞恒星旋轉(zhuǎn)、太陽系圍繞銀河系旋轉(zhuǎn)�？傊≠|(zhì)量物質(zhì)圍繞大質(zhì)量物質(zhì)旋轉(zhuǎn)，似乎是永恒的主題，而且圍繞的中心物質(zhì)所占的比例必定也很大。比如，太陽占整個太陽系質(zhì)量的99.96%，然而宇宙的膨脹卻表明，宇宙并不存在著一個能使宇宙中所有的星系物質(zhì)圍繞其旋轉(zhuǎn)大質(zhì)量的中心區(qū)域。是否可以證明宇宙該是一個無限的空間了呢?
這種無邊界、有限的宇宙空間可以證明奇點大爆炸理論的正確性，然而以下問題卻來自理論本身。
(1)用廣義相對論和量子理論兩個理論，是解決兩個不同尺度的物質(zhì)之間的引力問題，兩種理論的不溶合性，是否說明所使用的理論本身存在牽強的成份呢?
(2)奇點爆炸理論，最大的缺陷應來自于奇點本身：①黑洞蒸發(fā)的時間過程為1066年，形成時間如何界定;②奇點爆炸的威力是否能形成現(xiàn)今所觀測到的宇宙空間，并且不能解釋為何至今在宇宙溫度只有K氏2-3度時，宇宙仍處于膨脹之中;③奇點的形態(tài)也無法用精確數(shù)字描述，過于抽象。無法對奇點的大小、形狀、密度等基本物理數(shù)據(jù)進行確認。④觀測宇宙的結(jié)果表明，黑洞不是唯一的，即奇點也不是唯一的。⑤黑洞的形成是奇點產(chǎn)生的必然條件，黑洞沒有完全捕獲周邊的所有物質(zhì)，是否證明，黑洞的質(zhì)量應該是有限的，所有奇點的密度也并非是無限大的。
(3)奇點可以作為原始宇宙考慮嗎?奇點在大爆炸瞬間是零尺度，所以大爆炸初時宇宙尺寸因體積為零，不可能暴脹，其次，大爆炸一旦開始，爆炸區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)是極端無序的，與霍金先生所論證的，從有序到無序熵的增大，與時間簡頭相一致的論點相違背。
因此，綜上所述，霍金先生的大爆炸理論，在整體上分析，確實有一些不敢茍同之處，或者可以說也是我試圖寫《宇宙學原理》這篇文章的初衷。當然，我也希望有業(yè)內(nèi)人士對我的理論提出不同的建議，我將感到非常榮幸。
地理網(wǎng)有最全面的地理知識，歡迎大家繼續(xù)閱讀學習。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/chuzhong/815961.html
相關閱讀：初中地理課堂學生口頭表達能力培養(yǎng)