69书吧

手机浏览器扫描二维码访问

第9章 膨胀的宇宙2（第2页）

在这被我们称之为大爆炸的那一时刻，宇宙的密度和时空曲率都是无限大。

因为数学不能真正地处理无限大的数，这意味着，广义相对论（弗里德曼解以此为基础）预言，在宇宙中存在一点，在该处理论本身崩溃。

这样的点正是数学中称为奇点的一个例子。

事实上，我们所有的科学理论都是基于时空是光滑的和几乎平坦的基础上表述的，所以它们在时空曲率为无限大的大爆炸奇点处崩溃。

这意味着，即使在大爆炸前存在事件，人们也不能用它们去确定其后所要发生的事件，因为可预见性在大爆炸处崩溃了。

相应地，如果，事实也正是如此，我们只知道在大爆炸后发生的事件，我们就不能确定在这之前发生什么。

就我们而言，发生于大爆炸之前的事件不能有后果，所以并不构成我们宇宙的科学模型的一部分。

因此，我们应将它们从模型中割除掉，并宣称时间是从大爆炸开始的。

很多人不喜欢时间有个开端的观念，可能是因为它略带有神的干涉的味道。

（另一方面，天主教会抓住了大爆炸模型，并在1951年正式宣告，它和《圣经》相和谐。

）因此，人们多次企图避免曾经存在过大爆炸的这一结论。

所谓的稳态理论得到过最广泛的支持。

这是由纳粹占领的奥地利来的两个难民——赫曼·邦迪和托马斯·高尔德，以及一个在战时和他们一道从事雷达研制的英国人，弗雷德·霍伊尔于1948年共同提出的。

其想法是，当星系相互离开时，由正在连续产生的新物质在它们中的间隙不断地形成新的星系。

因此，在空间的所有点以及在所有的时间，宇宙看起来在大致上是相同的。

稳态理论需要对广义相对论进行修正，使之允许物质的连续生成，但是有关的产生率是如此之低（大约每年每立方千米一个粒子），低到不与实验相冲突。

在第一章叙述的意义上，这是一个好的科学理论：它非常简单，并做出确定的预言可让观察者检验。

其中一个预言是，我们无论在宇宙的何时何地看给定的空间体积内星系或类似物体的数目必须一样。

20世纪50年代晚期和60年代早期，由马丁·赖尔（他在战时也和邦迪、高尔德以及霍伊尔共事，作雷达研究）领导的一个天文学家小组在剑桥对从外空间来的射电源进行了普查。

这个剑桥小组指出，这些射电源的大多数必须位于我们星系之外（它们中的许多确实可被认证与其他星系相关），并且存在的弱源比强源多得多。

他们将弱源解释为较远的源，强源为较近的源。

结果发现，单位空间体积内普通的源似乎在近处比远处稀少。

这可能表明，我们处于宇宙的一个巨大区域的中心，这里的源比其他地方稀少。

另外的一个解释是，宇宙在射电波向我们出发的过去的那一时刻具有比现在更密集的源。

任何一种解释都和稳态理论相矛盾。

此外，1965年彭齐亚斯和威尔逊的微波背景辐射的发现还指出，宇宙在过去必定密集得多。

因此必须抛弃稳态理论。

1963年，两位苏联科学家欧格尼·利弗席兹和艾萨克·哈拉尼可夫做了另外的尝试，设法避免存在大爆炸并因此引起时间起点的问题。

他们提出，大爆炸可能只是弗里德曼模型的特性，这个模型毕竟只是真实宇宙的近似。

也许，在所有大体类似实在宇宙的模型中，只有弗里德曼模型包含大爆炸奇点。

在弗里德曼模型中，所有星系都直接相互离开——所以一点都不奇怪，在过去的某一时刻它们必须在同一处。

然而，在实际的宇宙中，星系不仅仅直接相互离开——它们还有一些斜向速度。

所以，在实际上它们从来没必要恰好在同一处，只不过非常靠近而已。

也许，现在膨胀着的宇宙不是来自于大爆炸奇点，而是来自于更早期的收缩相；当宇宙坍缩时，其中的粒子可以不都碰撞，而是相互离得很近飞过然后又离开，产生了现在的宇宙膨胀。

那么何以得知这实际的宇宙是否从大爆炸起始的呢？利弗席兹和哈拉尼可夫所做的，是去研究大体和弗里德曼模型相像的宇宙模型，但是考虑了实际宇宙中的星系的不规则性和杂乱速度。

他们指出，即使星系不再总是直接相互离开，这样的模型也可以从一个大爆炸开始。

但是他们宣称，这只在某些例外的模型中仍然可能发生，那里所有星系都以正确的方式运动。