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宇宙空间究竟从何而来?

时间:2023-03-20 百科知识 版权反馈
【摘要】:据诺贝尔物理学奖获得者温伯格描述,爆炸后的百分之一秒时,温度为一千亿度,宇宙处于最简单的热平衡状态。宇宙天体在四种力的作用之下达到了一种旋转平衡,各天体正是以这种旋转运行的方式,相互间达到稳定。在各河外星系之间具有广垠的空间,这些河外星系也并非均匀地分布在宇宙空间之中。上述关于“宇宙泡”和“宇宙长城”的发现,以及非均匀分布的各种形状的星系的发现,都说明了宇宙分布实际上并非是均匀的。
宇宙和谐_和之说

1. 混沌初开

(1)宇之起源

【开天辟地】

日升日落,月盈月亏,昼夜交替,四季轮回,世界的本源是什么?何处是天的起始和地的终极?几乎每一个民族都有自己的创世神话,几乎每一种文化都试图做出自己的解释和回答。

在中国,相传天地本来是黑暗混沌的一团,其中孕育着盘古。过了1.8万年,突然山崩地裂一声巨响,混沌不分的天地被盘古分开了,其中一些重而浊的东西渐渐下降变成了地,轻而清的东西冉冉上升变成了天。他手托着天,脚踏着地。天每日升高一丈,地每日加厚一丈,盘古的身体每天也增长一丈。这样又过了1.8万年,盘古的身体长得有九万里高,像一根巨大无比的柱子,立在天地当中,使天地无法重新合拢,不再变得黑暗混沌。但盘古也十分疲劳了,终于倒下死去了。盘古临死之前,天地又发生了奇怪的变化,他发出的声音变成了隆隆的雷霆,他呼出的气变成了风云,他的左眼变成了太阳,右眼变成了月亮,他的身躯和四肢变成了大地的四极和五岳,他的血液变成了江河湖海,筋脉变成了道路,肌肉变成了田土,头发和胡须变成了天上的星星,皮肤和汗毛变成了花草树木,他的牙齿、骨头变成闪光的金属、坚硬的石头和圆亮的珍珠玉石,他流出的汗水变成了雨露。长在他身上的各类寄生物,受到阳光雨露的滋养,变成了大地上的黎民百姓。这样,盘古开天辟地以后,又用他整个身体孕育了天地万物。

盘古开天辟地创造了世界,使混沌朝着平衡发展,形成了天在上,地在下,日月有规律运行,万物生息繁衍的和谐世界。

【宇宙爆炸】

宇宙空间究竟从何而来?现代科学的研究认为宇宙源自于一场大爆炸,根据推算大约150亿年前,宇宙在“无中生有”的一个起点起爆,此后才产生了宇宙间的万事万物。然而世界的产生需要严格的条件,只有当各种条件达到有利于世界产生的平衡状态时,才会形成完整世界。

据诺贝尔物理学奖获得者温伯格描述,爆炸后的百分之一秒时,温度为一千亿度,宇宙处于最简单的热平衡状态。但是这种热平衡仅仅在爆炸一秒钟后,就被打破,温度降到一百亿度。接下来的三分钟是个划时代的时间,温度降到十亿度,正负电子的湮灭完成。宇宙主要由光、正反中微子组成,核粒子只占很小份额,其中氢和氦核的比例为73:27。此后70万年一直没有大事发生,这一阶段可以看做“大爆炸”和“物质形成”两幕剧的场间休息。直至温度降到三千度,自由电子渐渐各有其主,与核结成了氢和氦,物质于是脱离了辐射的热平衡,宇宙开始透明。温伯格描述的大爆炸过程,正是由于平衡态与非平衡态之间的转换,才初步形成了宇宙空间状态。

宇宙空间形成,但大爆炸的余波冲荡着整个宇宙空间,“婴儿”宇宙随着大爆炸的惯性仍在不断膨胀,膨胀的宇宙经过了几百亿年的进化,演化出了我们今天所认识的宇宙,它无所不包,造就了一切物质,当然也包括人类的产生。因此我们以及地球上的所有生命都要感谢宇宙。正是它们制造了产生生命的必要元素,例如我们有机体需要的碳;给人体各部分输送氧气需要的铁;骨骼发育需要的钙;还需要很多“稀有”的元素,才使地球有了生命的活力。但生命所需的所有元素,并非是一个年轻的宇宙所能够全部产生的,它需要经过几百亿年追求平衡之后才会获得,也只有在这一过程之后,人类才能有一个相对稳定的宇宙环境,得以长期稳定存在。

(2)力的平衡

【四力相生】

宇宙之所以能够保持大致的平衡,在于宇宙中存在的四种奇妙的力,并且这四种力之间能够保持平衡。可以说,宇宙中蕴涵的这四种力决定了宇宙的一切。因为宇宙中恒星的核聚变能量是保持宇宙平衡与变化的主要能量,而核聚变能量的产生则需要这四种力共同作用。

四力之中最强的是强力,它存在于一种很微小的粒子——强子之中,原子弹爆炸产生的核能就是靠它产生的,但这种力只在原子核的直径范围起作用,所以,产生核能就必须让它们相互接触,也就是发生核聚变;另一种力被称为弱力,它能使质子衰变成中子,并释放出射线,这个力是核聚变不可缺少的;而能否使核聚变发生,关键却在于电磁力,它比强力弱一百多倍,不过它延伸得比强力远,所以一般情况下强力被电磁力封闭着,如果突破不了电磁力,就不会有核聚变;四力之中引力是最弱的力,在单个原子中比电磁力弱几万万亿倍,但宇宙对它几乎没有限制,因为它将会以多胜少,不仅能控制地球围绕它旋转,同时它的每个原子的引力都向中心塌缩并输送压力和热量,最终统治宇宙。

由于太阳的质量巨大,因此它的引力就可以积累到极高的温度,温度越高,原子核运动速度越快,当温度达到1000万度时,原子核的电磁力将无法阻挡高速奔跑的原子核相互碰撞的力量。于是原子核的强力终于在瞬间结合并让物质释放出巨大能量,这就是核聚变,是太阳以及宇宙中所有恒星诞生的方式,是我们之所以能够享受温暖和煦阳光的原因。故只有在这四种力相互作用,达到一种平衡后,宇宙中的万事万物才能运动、产生和消失。

(3)旋转之道

【多层旋转】

宇宙由星云、星团、星系、总星系等结构组成,这些结构全部呈多层次的旋转结构。

我们所处宇宙的银河系一直围绕着一个不明确的中心旋转,形成了一个直径约有8万光年的碟子形状。银河系中的太阳系直径约有120亿公里,以太阳为中心,有八大行星绕其运行公转,而每个行星本身又在不停的自转。科学家推测其他类似太阳系的星系的运动也大同小异。而太阳系中的地月系,则是月球绕着地球旋转,月球本身也在自转。宇宙天体在四种力的作用之下达到了一种旋转平衡,各天体正是以这种旋转运行的方式,相互间达到稳定。

同时银河系之外,存在很多河外星系。已被观测到的河外星系已达上万个。在各河外星系之间具有广垠的空间,这些河外星系也并非均匀地分布在宇宙空间之中。

宇宙的这种结构有点像肥皂泡一般,在泡的中间是广垠的真空空间,而在泡壁上分布着各个星系。宇宙深处还存在着“宇宙长城”,这种呈带状的星系如同长城一般,长约5亿光年,宽约2亿光年,厚约0.15亿光年。它们离地球约有2亿至3亿光年之遥的距离,却也没有固定的分布位置。上述关于“宇宙泡”和“宇宙长城”的发现,以及非均匀分布的各种形状的星系的发现,都说明了宇宙分布实际上并非是均匀的。

宇宙的这种不均匀结构,是经过几百亿年的漫长演变得来的结果。在这种不均匀的分布状态中,各种星体都找到了属于自己的位置,并且遵循着旋转之道公转自转,共同保持着宇宙的平衡。

(4)和的空间观

【天圆地方】

中国祖先认为宇宙是天圆地方、地载于水、擎天柱、负地龟的形态。“天圆”的观念中,先人认为太阳运行是由东升起至头顶而西沉至地下,第二日又从东复升,这样太阳走出了一个圆弧线,这说明了天是圆的。关于“地方”的观念,老祖宗根据太阳运行所获得的四方方位观念,认为有限的大地在四个方向上均有尽头,因而大地也就被想象成是四边形的实体了。大地之所以是有限的,又同大地四面由大水围绕的神话观念有关,由此还派生出了中国上古的“四海”之说:认为在地的每一条边上都有一个海,即东海、南海、西海、北海。而古之“四海”是相连相接的,它呈一个环形环绕在大地四周。大地不仅四面环水,而且还是浮在水面上的,即“地载于水”。天和地是靠什么固定的呢?在中国老祖宗的想象中,悬在头上的天是靠擎天大柱的支撑得以稳固,浮在水上的地是由神龟、大鱼背负着或由神人双手托举着才得以稳固。这样就形成了擎天柱与负地龟之说。

在祖先眼中,只有这样的宇宙才能动中有静,静中有动。稳定的大地浮在水上,任大地下的海水流荡,而大地岿然不动,负载万物,这也是中国祖先对天人之和的一种期盼。

2. 周而复始

(1)宙之长

“上下四方曰宇,古往今来曰宙”。宇是空间,宙是时间。世间万物,无论占据空间大小,时间都是伴随存在的。

在常人眼中,不管万事万物处在什么位置,他们都有一个相同的时间工具来测量。一小时等于60分,一分钟等于60秒。人们相信自己可以毫不含糊地测量两个事件之间的时间间隔,时间相对于空间是完全分开并独立的,这就是大部分人当做常识的观点。然而,在光速运动中,我们就不得不改变这种关于空间和时间的观念。光速运动中,我们眼里的快速运动像子弹出膛、火箭升空,就会变成乌龟一般的缓慢运动了,而光速运动在我们的宇宙里却又是再平常不过的了。

如此漫长的时间尺度下,人类对于时间的认识更多的是时间的小尺度的变化,如斗转星移、日月轮转、潮起潮落、四季循环,这是人们对于自然规律的简单朴素的认知。

(2)恒星演化

恒星初生的整个过程中,需要两种因素,即物质因素——星云,作用力——引力和压力。只有聚集起足够的星云物质并且在引力和压力达到平衡时,恒星才能形成。

星云是恒星的摇篮,所有的恒星都诞生在朦胧、稀薄的星云中。开始的时候,因为某种原因,整团气体星云出现扰动,在引力的作用下慢慢聚集起来,形成了恒星的雏形。起初星云中每立方厘米可能只有数千个分子,但只要星云足够大,它总能依靠万有引力收缩起来。星云在收缩的过程中,星云中的气体变热了,它的温度可能高达数千度,并显现出鲜艳的色彩。在引力的不断作用下,星云的某一区域变得越来越稠密,甚至可能分裂成为好几块——每一块都可能成为一颗恒星。

大约经过10万年的时间,太阳的前身——太阳的原恒星出现了。原恒星并不是真正的恒星,因为它们并不依靠核反应发光发热,自身温度不断升高的源泉仍然是来自收缩导致的引力势能释放。在恒星的生命中,引力把物质聚集在了一起,让恒星核心的核聚变得以发生。但是当引力逐渐显现它的威力的时候,恒星内部的压力也开始行动。压力是核反应产生的。我们可以设想,加热一个装有空气的钢瓶,钢瓶内部的压力就会上升,直至爆炸。当引力和压力刚好抗衡的时候,恒星便会保持稳定的状态。于是,它登上了主序星的舞台。

主序星是恒星的“正常”阶段,我们看到的大多数“亮星”都是主序星,包括我们的太阳。所谓“正常”是指它们的核心都在进行着由氢聚变为氦的核反应,恒星能够稳定存在要归功于引力和压力的对抗。压力阻止引力把恒星进一步缩小,引力阻止压力把恒星炸得四分五裂。可以想象,假如恒星膨胀,那么核反应产生的热量就会减少,压力降低,这时,引力就会起作用,压制这种膨胀,反之亦然。

恒星核心的氢总有消耗殆尽的一天。剩余的氦心,会继续吞噬外围的氢,其产生的热量让恒星的外壳膨胀形成红巨星。红巨星将会膨胀到水星轨道直径那么大。由于中心核反应的减弱,恒星的核心收缩,这样反而使其核心温度升高。当温度足够高的时候,氦元素也开始聚变。像太阳这样的恒星,红巨星阶段大约会经过十亿年。最终,红巨星因为核燃料消耗殆尽而变成了白矮星,白矮星不再发光发热,恒星的一生结束了。

但恒星死亡时,引发了宇宙中物质的扰动,物质开始聚集起来。这些聚集起来的重元素就会扩散到宇宙中,形成了星云,回归了本体,而这些星云又会成为新的恒星的摇篮,参与下一次的恒星演化。恒星产生后,在它的周围慢慢聚集产生了行星——其中一些恒星是由注定要孕育生命的重元素组成的。从这个意义上来说,这些死亡的恒星就是宇宙的凤凰,我们的太阳系也由此而来。

宇宙中,众多恒星上演着一幕幕生命大戏,而宇宙中万物也都会像恒星一样,经历从新生到毁灭又到新生的过程中,感受宇宙时间的流转和循环即和的生生之道。

(3)和的时间观

【时空合一】

中国祖先们对于时间有着自己的解释,在对中国先贤圣哲的记载中,他们对于时间的解释都认为时间和空间是不可分的,没有脱离特定空间的纯时间观念,也没有脱离特定时间的纯空间观念,时间是空间的运动方式,空间是时间的存在方式,时空是合为一体的。这种观念突出地表现在中国先人对宇宙的解释上,以及季节与方位相配属上。

传统宇宙观在时空合一体中,更加重视时间,认为时间占有更加突出的地位,时间统率着空间,时间融合着空间。存在的空间只有配合着时间方能自足,而存在与非存在都只不过是时间问题。“以时统空”的宇宙观念贯穿于战国以来整个中国思想史。古代有“宙合”之说,宙即时间,“宙合”即以绵延不绝之时间通于上下四方之空间,从而使万物合为一体。同时万事万物依据它们与四时十二月相应的时间节律,安置在时空统一的宇宙间架之中,形成有序的统一体。

【与时偕行】

传统时空观与生命意识紧密相连。传统时空观所理解的时空不是一种纯认知的时空,而是生命时空,具有具体的经验性。这种生命时空尤其表现在时间观上。

中国古人很少对时间作纯概念的抽象思考,而是习惯于紧扣现实的人、事和具体经验,认为时间伴随具体事物的运动变化而存在,时间与万物的生化过程是统一而不可分割的,时间就体现为自然万物的孕育、化生、成长和变化的过程,随着万物变动的节奏表现出起伏振荡、快慢迟速。他们将时间描述为有节奏的生命,因此时令、物候、人情、世故都伴随着统一的运动步调,具有一致的时间节律即生命节奏。

正因为中国古人十分重视时间,而且认为时间就体现为具体的生命过程,万物又有同样的时间节律,所以中国思想家很早就提出了“与时偕行”的思想,并将其广泛运用于农耕、国政、教化、医疗和人的行为方式等方面,强调“事之难易,不在大小,务在知时”。这种“与时偕行”的思想,实质上就是告诫人们,要顺时而动,适时而行,悉心体悟万物的生命节奏,用这种生命节奏来契合宇宙的时间节律。

这些关于契合宇宙时间节律的发现都是中国古人的智慧结晶,指导着人们的生产生活。而中国人也就在这年复一年的中国历法的指导下繁衍生息,与天相合,与时偕行。

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