对宇宙的认识过程

人类要重新认识宇宙的起源，宇宙的大爆炸和大膨胀　金日光　（２００２ＡＡＤＦ３２０２）８６３子课题　（北京化工大学高能态粒子理论研究中心）　宇宙学本来是研究天体起源和星系结构分布的　一门科学。这是让人们最神往和最能引起好奇心的科　学，但在当代物理学中高能态粒子理论的研究必然涉　及到宇宙的起源与物质的起源问题，这样就不再是单　纯由好奇心促动的科学了。当代科学已发展到了让人　们了解什么是物质的最小基本单元，也要知道宇宙世　界究竟是怎么来的。按人类的认识而言．前者应该是　质量非常小的．最原始的基本粒子。但是自从宇宙学　提出了宇宙大爆炸学说之后，这一学说反其道而行。　因为宇宙大爆炸学说认为，宇宙先由比基本粒子重量　不知大多少倍的某种体积非常小的物体，经过一次性　爆炸而出现大量的电子、夸克、核子等基元物质．然　后形成各种星体…．这是很难想象的过程．不过这一　学说让人们感到好像较好地　解释　了宇宙不断膨胀　之说而得到人们的赞许，如今无人追究这种违反常理　的逻辑推理和理论的观点。那么宇宙大爆炸学说究竟　怎样说的呢７该学说振振有词地说大约１　５Ｏ亿年前　或更早的年代，那时还没有宇宙实体，但在某个真空　地方有一个　奇点”，有一块“金币”那么大的物质，　其内压力达到几亿大气压，从而使其密度变得特别　大．温度也高到几千亿度，就这样一刹那问引起一次　性大爆炸。该学说很具体地说到每一秒、每一分钟的　情况，随后上述爆炸体飞散出来的球体形成为初生态　宇宙．从此这个初生态宇宙由小到大．后来飞散出来　的爆炸物凝聚成许许多多星星和银河系（简称星系），　每一个银河系里有几亿至上千亿个像太阳那样的恒　星：太阳系只不过是其中的一个恒星，其以太阳为中　心，在不同轨道形成许多个行星，其中就有了地球、　金星、水星、木星、土星……。该学说指出如此大的　宇宙的一切都是来自于那一块小“金币”那么大的物　质上。这让人们感到很难理解。至于大爆炸如同炸弹　爆炸一样必然带来冲击波和膨胀，这是能够想像的　但是在这里最大疑问是这个　金币“那么大的物质是　从何来的　它的前身又是什么样的７它靠什么样的力　量来使它的内部压力大到无法再忍受的程度以至只　１２８科学中国人２００８年第８期　好再来个大爆炸７还有一个问题是那些爆炸时飞出　来的“碎块”和“粉尘”又如何重新聚集成各种恒星？　既然过去通过一次性大爆炸造出了现有的宇宙，那么　为什么”现在　（实际上多少亿年前发生过，只是传　到现在让人们能看到）还在更遥远的地方又能爆炸出　新的星体，而且所发出的能量为何比太阳的热核反应　更高７那么是否还有比热核反应更高的能量类型？　当代天文学指出从宇宙射线高能粒子的能量来看完　全有这个可能。那么这种高能量又是怎么来的呢７对　这些现象当代高能粒子物理学及一次性宇宙爆炸理　论是无法解释的。现在从测量视界范围内来看，眼前　的宇宙还在扩大，由于光的速度只有每秒３Ｏ万公里　的速度，故对１０亿光年的星体而言，我们所看到的　是约１０亿年前的形象．而不是今天的样子；今天的　样子还得过１０亿年之后，那时的“人类”也许能看　到今天的面貌。在这里有一件事是必须要搞清楚的。　如人们通过天文观察还发现一种奇怪的现象，即在宇　宙那么多的星体中，离我们越远的星体越离得快，意　味着远古的这些星体早有过这种加快远离的现象，今　天我们才看到那些星体离我们走的越快，也许那些星　体今天也在远离我们，但不管这种现象发生在何时，　这是否意味着那一次大爆炸的威力一直推动这些星　体，使它们还在　远走高飞”呢７看来这些问题用宇　宙一次性大爆炸学说及现代高能粒子物理学和天体　物理学来说明是无能为力的。特别是更无法解释近年　来人类对宇宙观察的最重大的发现：即ＣＯＢＥ卫星描　绘的宇宙形象及２００３年ＷＭＡＰ卫星精确数据描绘的　宇宙形象．都表明其中的各种星体和空洞分布还是相　当均匀的。这些形象都说明宇宙并不一定非要由一个　“奇点”一次性大爆炸而产生的，而完全有可能大宇宙　的很多地方同时或一前一后地通过一系列”原位“爆　炸来形成ＷＭＡＰ图像所表明的大宇宙的各部位及各　种星体分布　使它们大体上处于“均质“状态　即宇宙　到处都有星体和空洞的分布。在这些星体中，只不过　

宇宙的形成学说有哪些

宇宙，对于人类来讲，宇宙如同漫无边际的海洋，没有尽头，探索不尽，却又非万劫不复的深渊，它宁静地存在着，在你凝视它的时候，它也在凝视着你。宇宙是时间、空间、物质、能量 的总和。一般能理解的宇宙指人类所存在的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和时间。对于这一体系的整体解释构成了宇宙论。在中国古代就有“上下四方曰宇，往古来今曰宙”的说法(即宇的意思是无限空间，宙的意思是无限时间)，宇宙一词也出自于“旁日月，挟宇宙”。下面由店铺为你详细介绍关于宇宙的相关知识。

宇宙是怎么形成的：

宇宙的不断膨胀

宇宙产生于约140亿年前一次大爆炸中。大爆炸后，能量激荡，并产生光、热。大爆炸后30亿年宇宙，最初的物质涟漪出现。大爆炸后20亿～30亿年，类星体逐渐形成。大爆炸后100亿年，太阳诞生。38亿年前地球上的生命开始逐渐演化。

大爆炸散发的物质在太空中漂游，由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的，太阳就是这无数恒星中的一颗。科学家发现宇宙中有一种 “暗能量”会产生斥力而加速宇宙的膨胀。相对的，还有“暗物质”有巨大的吸引力。

大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争，爆炸产生的动力是一种斥力，它使宇宙中的天体不断远离;天体间又存在万有引力，它会阻止天体远离，甚至力图使其互相靠近。引力的大小与天体的质量有关，因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀，还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小，这完全取决于宇宙中物质密度的大小。

理论上存在某种临界密度。如果平均密度小于临界密度，宇宙就会一直膨胀下去，称为“开宇宙”;要是平均密度大于临界密度，膨胀过程迟早会停下来并收缩，称为“闭宇宙”。

问题似乎变得很简单，但实则不然。理论计算得出的临界密度为5×8^-30克/厘米3。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。星系间存在广袤的星系间空间，如果把直到21世纪初所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间，那么，平均密度就只有2×10^-31克/厘米3，远远低于上述临界密度。

人类宇宙探索过程

1957年10月4日，前苏联第一颗人造卫星上天，拉开了人类航天时代的序幕。前苏联宇航员、大名鼎鼎的加加林，于1961年4月12日，乘坐前苏联“东方号”飞船，环绕地球飞行了一圈，历时近两个小时，成为了第一位进入太空的人。

月球是距离地球最近的天体(约38万公里)，是人类进行太空探险的第一站。前苏联1959年发射的月球2号探测器在月球着陆，这是人类的航天器第一次到达地球以外的天体。同年10月，月球3号飞越月球，发回第一批月球背面的照片。1970年发射的月球16号着陆于丰富海，把100克月球土壤送回了地球

美国的“徘徊者”3-5号月球探测器 “勘测者”月球探测器

美国发射的月球轨道器

“阿波罗”11号的登月舱

“阿波罗”11号宇航员阿尔德林迈出登月舱

“阿波罗”11号宇航员阿尔德林在月球表面

宇航员阿尔德林在美国国旗旁留影

“阿波罗”11号宇航员在月球表面留下的足印

“阿波罗”15号的月球车

“阿波罗”17号的月球车在月球上行驶

“克莱门汀”号无人驾驶飞船

环绕月球飞行的“月球勘探者”探测器

美国在20世纪60年代开始的雄心勃勃的“阿波罗”计划的目的就是将人类送上月球进行实地考察。在此之前的1961年到1967年间，9个“徘徊者”、7个“勘测者”探测器和5个月球轨道器先后对月球进行了考察。它们拍摄了月球的照片，并分析了月球的土壤，为登上月球做好了准备。随后美国便使用“土星”5号运载火箭先后向月球发射了17艘“阿波罗”飞船。其中“阿波罗”1-3号是试验飞船，4-6号是无人飞船，7号飞船载人绕地球飞行，8-10号载人绕月飞行，11号至17号是载人登月飞行。

1969年7月16日发射的“阿波罗”11号使人类首次登上了月球。执行该次任务的是阿姆斯特朗、阿尔德林和柯林斯。飞船抵达月球轨道后，柯林斯驾船绕月飞行，另两名宇航局驾驶登月舱于7月20日降落在月球表面的静海。阿姆斯特朗成为第一个登上月球的人。宇航员在月球表面进行了实地的科学考察，并把一块金属纪念牌和美国国旗插上了月球。此后又有5次成功的登月飞行，宇航员在月球上停留的时间总共约300小时。 此后对月球的考察几乎停滞，直到1994年，美国又发射了“克莱门汀”号无人驾驶飞船，对月球进行了新的地貌测绘，其目的是为在不久的将来建立月球基地和月基天文台作准备。1998年1月6日发射升空的“月球勘探者”携带有中子光谱仪探测氢原子。它发现在月球两极的盆地底部存在水。

人类对宇宙的探索与认识

我们的祖先渴望了解宇宙，但是他们没有真正找到了解的办法。今天，我们已找到了一种有效和精确地了解宇宙的办法，我们把这种方法称为“科学”。科学已经表明，宇宙是如此浩瀚而古老，因此人间世事往往显得无足轻重。

宇宙现在是这样，过去是这样，将来也是这样，只要一想起宇宙，我们就难以平静——我们的心情激动，感叹不已，我们知道我们在探索最深奥的秘密。

我们迫切希望能够了解宇宙，我们现有的大部分知识是从地球上获得的，然而地球只不过是宇宙中的一个小小的地方。宇宙是由无数的行星、恒星、彗星、星云等组成的，宇宙中是否有外星生命的存在成了我们所关注的焦点。总之，宇宙对我们的吸引力太大了，以下让我介绍一下人类探索的发展历程和一些宇宙知识吧。

恒 星

人们用肉眼看到的星星，除了太阳系内的流星、彗星和五大行星（水、金、火、木和土星）之外，整个天空中的星星都是恒星。恒星是由炽热的气体所组成并能自己产生能量发光的近似球体的天体。由于它们的位置看上去似乎恒古不变，因此，古人它们为“恒星”。

在中国古代，早在司马迁的《史记·天官书》中就有了关于恒星颜色的记载：“白如狼，赤比心，黄比参左肩，苍比参右肩，黑比奎大星”。

恒星为什么会有这么多诱人的色彩呢？天上的星星发出的光在不同波段的强度是不一样的。从恒星光普型我们可以知道，恒星所呈现的不同颜色，代表了它们表面所处的不同温度。一般来说，发蓝光的恒星是年轻的星，会发热、温度较高，大约在2500~3500开，如猎户座η星。发黄光的恒星是常见的星，它们已经到了中年，温度居中，大约在6000~500开，如御夫座的五车二星。而发红光的恒星是垂亡的老年星，温度较低，大约在2000~3000开，如参宿四和心宿二等。

当你用眼睛直接观察恒星时，你会发现恒星有的亮些，有的暗些，为什么呢？这是因为不同亮度的恒星的光给予你的眼睛视网膜的能量大小不同。

不过恒星的这种亮度不是恒星的真实亮度，由于恒星距离有远有近，在夜空中看起来很亮的星可能是因为这颗星距离我们很近，相反，一颗看起来很暗的星，只是由于距离遥远才显得很暗。因此，恒星的目视星等反映不出恒星的真实亮度。