二、宇宙的起源
1.宇宙与《创世纪》
如果你问一位神父:“宇宙是怎么产生的?”他会把《创世记》的故事告诉你。如果这位神父很博学,他还会告诉你,宇宙诞生的时间是公元前4004年。这个数目是17世纪时,邬谢尔主教把《旧约圣经》中人物的年龄加起来得到的。如果你再追问:“上帝又是从哪儿来的呢?”神父就该责怪你了:“这个问题怎么能问呢?主啊,原谅这个无知的孩子吧。”
古希腊哲学家亚里士多德
如果你还不甘心,跑去问著名的古希腊哲学家亚里士多德,那可就真碰到钉子上了。像他这样的思想家,不喜欢“宇宙有个开端”的说法,因为这意味着神意的干涉,违背了他的神是“不动的动者”的理念。他们只需要相信宇宙已经存在了很多年,并且将永远存在下去。把宇宙看作是某种不朽的东西,要比把它看作是被创生的东西更加完美。
因此,对于这个问题,你只能问科学家。而他会让你首先思考两个重大的原则性问题:第一,宇宙是一个有某种规律的整体,还是只是一盘散沙,各种天体之间有没有什么联系?第二,宇宙是永恒存在的,还是有起始终结的?
2001年,西罗德博士发表了自己的新作《科学神学:科学智慧和圣经智慧的汇合》。在这本书里,西罗德博士公布了自己研究科学和《圣经》关系的最新成果,对《圣经》的第一章《创世记》进行了完全科学化的解释。
长久以来,人们一直认为《创世记》只是一个神话故事,就像中国流传的“夸父追日”和“女娲补天”一样,都是古人虚构的。然而,西罗德博士经过长达25年的研究,发现《创世记》中的记载是真实的,它们都可以从科学资料中找到证据。
《创世记》的第一日发生在157.5亿年前,“神创造天地,光暗分开了”,相当于大爆炸创造宇宙,电子与原子结合产生光线,星河开始形成。
第二日发生在77.5亿年前,“神创造空气,称空气为天,有晚上有早晨”,相当于银河形成,太阳和主要星球形成。
第三日发生在37.5亿年前,“神聚水为海,称旱地为地。青草、菜蔬、果树出现”,相当于地球冷却,液体水出现,菌藻类生物形成。
第四日发生在17.5亿年前,“神造光体普照大地,日月显现”,相当于地球大气变透明,光合作用产生丰富的氧气。
第五日发生在7.5亿年前,“神造水中动物、空中飞鸟”,相当于水生动物及带翼昆虫出现。
第六日发生在2.5亿年前,“神造飞禽走兽,神造人”,相当于百分之九十的古生物灭迹后,各类动物布满大地,人类出现。
2.宇宙大爆炸理论
1948年,俄裔美国科学家伽莫夫提出了“宇宙大爆炸理论”。该理论认为,宇宙诞生之前,没有时间,没有空间,也没有物质和能量。大约在150亿年前,在这四大皆空的“无”中,一个体积无限小的点爆炸了。这个点就是“宇宙蛋”。
提出宇宙大爆炸理论的伽莫夫
刚刚诞生的宇宙非常炽热而致密,随着宇宙的迅速膨胀,其温度迅速下降。最初的1秒钟过后,宇宙的温度降到约100亿度,这时的宇宙是由质子、中子和电子形成的一锅基本粒子汤。随着这锅汤继续变冷,宇宙发生剧烈的核聚变反应,生成了各种元素。
这些物质的微粒相互吸引、融合,形成越来越大的团块,并逐渐演化成星系、恒星和行星,在个别天体上还出现了生命现象。然后,能够认识宇宙的人类终于诞生了。
爆炸理论提出后一直寂寂无闻。直到20世纪50年代,人们才开始广泛注意到这个理论,但也只是觉得它很好玩,却并不信服。相比之下,人们更愿意相信,宇宙是稳定的、永恒的。当时的一些科学家也反对这一理论,他们讥笑伽莫夫说,“如果宇宙起始于某次大爆炸,这种爆炸理应留下某种遗迹,那就请把它找出来吧!”
与他们的恶意愿望相反,大爆炸的遗迹在1964年果真被找到了。这就是宇宙微波背景辐射,它像化石一样记录了宇宙产生时的情况。至此,“宇宙大爆炸模型”终于能够站起来“说话”了,它与DNA双螺旋模型、地球板块模型和夸克模型一起,被认为是“20世纪科学中最重要的四个模型”。
3.现代宇宙学的基础
第二定律明确说明宇宙是有终结的,因而也是有起始的。但是如此重要的一个推论却被19世纪的科学家忽略了。在他们眼里,第二定律只是描述热机工作原理的“小不点”。宇宙大爆炸模型的提出,实际上是基于20世纪初的天文观测,只是到后来,它才找到第二定律作为其最有力的“证人”。
20世纪20年代,埃德温·哈勃注意到,不同距离的星系发出的光在颜色上稍稍有些差别,远星系的光要比近星系的红一些,这是因为它的波长要长一些。从光谱上看,远星系的光要比近星系的光更加靠近光谱的红端。如果隔一段时间再来看这个光谱,会发现远近星系的光线距离红端都更近了,这说明,它们和我们的银河系正以很高的速度彼此飞离。为了确认这个发现,哈勃又对众多星系进行了光谱分析,结果证实,红移是一种普遍现象,也就是说,整个宇宙都在向外扩展,现在它的体积在不断地膨胀。这一发现奠定了现代宇宙学的基础。
美国天文学家埃德温·哈勃
如果宇宙正在膨胀,那它过去必然比现在小。如果能把宇宙史这部影片倒过来放,我们势必会发现,在过去的某个时刻,所有的星辰都是聚合在一起的。但要准确推断这个时间还比较困难,科学家认为,大概是在100多亿年前。
另外,因为宇宙中存在着引力的缘故,宇宙膨胀的速度会随时间发生变化。我们知道,所有的物质与能量之间都是相互吸引的,万有引力发挥着刹车的作用,阻止星系往外跑。
随着宇宙间物质的增多、增大,它的膨胀速度会越来越慢。因此可以设想在诞生初期,宇宙的膨胀速度是超乎人的想象的。当宇宙的体积为零,而膨胀速度为无限大时,就发生了大爆炸。
4.宇宙有始而无终
大爆炸理论的一个不足之处,是它没有说明大爆炸之前的宇宙是什么样子的,也没有论证未来的宇宙会如何发展。这虽然留给众多科学家以假想的空间,却也在某种程度上造成了混乱,天文学界众说纷纭,莫衷一是。
一股刮遍全球的宇宙物理学狂风让我们认识了英国著名的理论物理学家——斯蒂芬·霍金。后来,他和他的合作者提出了“宇宙有始而无终”的假设。
英国物理学家霍金
1999年,英国的《星期日泰晤士报》最先向世人介绍了这个假说。霍金和英国剑桥大学的数学物理教授图罗克最新提出的“开放暴胀”理论认为:宇宙最初的模样就像一个豌豆大小的物体。这颗小豌豆悬浮于一片没有时间的真空中,它的存在时间与“大爆炸”只相隔一个极短的瞬间。
在“大爆炸”前的瞬间,“豌豆”状的宇宙经历了极其快速的膨胀过程,这在现代宇宙学上被称为“暴胀”。与其他天文学家不同的是,霍金和图罗克提出了“开放暴胀”理论。也就是说,宇宙从“豌豆”中诞生后,会无限制地膨胀下去,而不是膨胀到一定程度后在引力的作用下收缩。这就是所谓的“有始而无终”的宇宙。
这种“怪论”自然在科学界引起了不同的反应。“暴胀”理论的权威之一、俄罗斯物理学家林德对霍金及其合作者提出了批评。林德称,宇宙自始至终存在,试图发现一个起点和所谓的终点是没有意义的。
相比之下,英国一些著名的天文学家则小心翼翼地表达了自己的观点。他们指出:霍金的新理论完全合乎物理学定律的要求,是严格的纯理论推算的结果。但它是否揭示了宇宙的本质,还有待于实际观测的考验。
美国已经成功发射了微波各向异性探测器,来测量宇宙大爆炸遗留的微波背景辐射,这很可能为霍金的理论提供可靠的检验。