人类对宇宙起源的认识过程

仲新元

在远古，我们的祖先就对世界充满了好奇，他们那时也许就在思考：我们从哪里来，将到哪里去？我们的家园——地球是从何而来，它有着怎样的奥秘？至今这一问题仍是困扰科学家乃至哲学家的重要问题.

确实是这样.从有文字记载的时期起，人类就已经对这一问题表现出了浓厚的兴趣，而且，对这一问题的探求欲望变得越来越强烈了.

三国时期徐整所著的《三五历记》中的一则神话故事《盘古开天地》有这样的描述：未有天地时，混沌状如鸡子.盘古生其中一万八千岁，天地开辟.阳清为天，阴浊为地.天每日升高一丈，地每日下沉一丈，盘古在中间每日长一丈.这样过了一万八千年，变得天高地深，天地间九万里.

故事把宇宙说成是源自于一次奇妙的大爆炸.果真如此吗？让我们从人类认识宇宙的过程谈起.

日心说和地心说之争

公元前5世纪，爱琴海中的萨默斯岛上诞生了一位数学天才毕达哥拉斯，他从球形是最完美的几何形体的角度出发，认为大地是球形的，且所有天体亦是如此.他又由此推断，地球的外面是空气和云，再往外是太阳、月亮和行星，它们都在圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，最外层是永不熄灭的天火.

公元140年，埃及的希腊裔天文学家托勒密，据此提出了完整的地心说.在这个体系中，将人们能清晰地看到的七个天体：太阳、月亮、金星、木星、土星、水星、火星，按照不同的轨道半径排列，且都是从东方升起，从西方落下.对一些和这个体系相悖的现象，也都经特别的处理，使其能得到合理的解释.

人们对这种天体运行现象的起因百思不得其解，从而认为是上帝的“原始推动力”造成的.

16世纪时，波兰天文学家哥白尼，在经过大量的观察和缜密思考、研究的基础上，认为宇宙是简单、和谐的，提出了日心说理论，即太阳是宇宙的中心，包括地球在内的行星都是围绕太阳旋转的.这一理论模型很好地解释了地心说所不能解释的现象.科学家开普勒还在前人观测、整理的资料的基础上，提出了天体沿椭圆轨道运行的观点，打破了天体只能沿圆周轨道运行的传统说法.

1609年，望远镜刚问世.大科学家伽利略用自制的望远镜第一次观察天体便有了重大发现：原来太阳上有黑子；月球上有环形山和峡谷；水星、火星、木星都有卫星……

但这些发现，都和宗教的说法产生了很大的分歧，而被教廷称为“邪说”，很多拥护日心说的科学家受到了迫害：伽利略被终身软禁，布鲁诺被活活烧死……

但科学是压不垮的.大科学家牛顿发明了用反射镜制作望远镜的方法，从而为建造大型望远镜进行天体观测铺平了道路.他提出的万有引力定律，更是能为维系天体绕日运行作出了合理的解释.天文学家哈雷用几何方法推算出了测地球和太阳间距离的方法，与此同时，他还借助万有引力理论准确预测了一颗彗星（后被称为哈雷彗星）光临地球的时间.

随着这些研究手段、方法的进步和科学证明，地心说逐渐被世人所摒弃.日心说虽然有着很大的局限性，但和地心说相比，却使人类对宇宙的认识向前跨了一大步.

对恒星的研究

科学家经过长期不懈的研究，发现我们看到的天上的银河，是由数以十亿计的恒星组成的，我们的太阳系只是处于银河系的一个不起眼的小角落中.其他的恒星有很多比太阳大很多倍，只是因为过于遥远，所以我们看起来亮度不大.

1923年，科学家哈勃用大型天文望远镜观测到了银河系外由无数恒星组成的星云，使人们的视野拓展开来，也使人们知道，在银河系之外，宇宙中还存在着大量的星系和由星系组成的星团，有的星系比银河系不知大多少倍！

通过对恒星发出的光谱的研究，人们还发现：太阳与天穹上的无数恒星是一样的，主要由氢和氦等元素构成.它们发出的能量是由原子核聚合时发生的聚变反应产生的（其原理和氢弹爆炸一样）.

人们原以为恒星在天上的位置是恒定不变的（所以命名为恒星），但1718年哈雷的科学观测表明，恒星也是在运动着的.后来科学家发现它们除了在横向上有小的偏移，在视向（即沿我们视线方向）上也有较大的运动迹象，且是在离我们远去.离我们远去的证据是它们发出的光发生了“红移”.

我们会听到一辆鸣笛驶来的汽车发出的音调变高，而驶离我们时音调又会变低.物理学家多普勒注意到了这一现象的规律并进行了深入研究，人们称这一现象为多普勒频移现象.

同理，恒星只有在离我们远去时，所发出光的频率会变低，光的颜色在光谱中向红光靠近，故称为红移.

红移现象表明了遥远的恒星或星系在离我们远去.科学家通过观测和计算，还证明了它们离我们远去的速度越来越快.

大爆炸理论的形成

红移现象表明：宇宙在膨胀之中.

人们不禁要问，如果将这一结论向回反推，即时间向后回溯，宇宙是从什么状态开始膨胀的？按这种推论，最初应该是一个点！果真如此吗？人们对此一直莫衷一是.

有意思的是，这一结果和本文开头提及的神话故事《盘古开天地》类似：“鸡子”大小的点演变出了广袤无垠的宇宙.

以沙伊尔、哈勃、霍金为代表的科学家认为，宇宙最初只是聚在一个点（奇点），它曾经是如此的炽热、微小和致密.因为突然发生了大爆炸，继而产生了宇宙中的天体、再形成了地球上的万物.由这一观点构成的理论体系，称为“大爆炸”理论.

根据“大爆炸”理论，爆炸飞出的物质在空间相遇，有很多物质颗粒因引力作用相互吸引而聚到一起形成巨大的星体，其中的物质也因引力的作用而受到极大的压力，产生极高的温度，使内部引发聚变反应，放出巨大的能量.也有大量的物质因此被抛射出去，有的又聚合成新的恒星，有的则构成了行星.地球就是这样的一颗行星.构成地球上万物的物质都是这样来自于不同的恒星，并由它们孕育了生命.如此说来，我们的身体竟然是由来自不同恒星的物质构成的！

大爆炸理论刚一问世，即受到很多科学家的质疑甚至强烈反对，并在科学界形成了著名的“大辩论”.科学理论要被人们心悦诚服地接受，必须要有证据.那么，证据在哪里呢？如果真的存在大爆炸的话，应该有其残留的痕迹甚至残余物.

上世纪50年代，美国科学家彭齐亚斯和威尔逊在调试一组巨大而灵敏的无线电天线时，无论他们采取什么措施，总不能消除其中的噪声，且这些噪声在各个方向上基本相同.科学家由此敏锐地发现，这就是大爆炸的残余物——宇宙微波背景辐射！他们两人也因此获得了诺贝尔物理学奖.

当我们打开电视机后，在没有电视信号时，屏幕上常会出现大量“雪花”，其大部分原因是接收到了这种宇宙微波背景辐射所导致的.

又经过大量的天文观测和研究，新的证据不断出现，以爱因斯坦相对论为基础奠定的时空理论，使新出现的很多问题得到合理解释，大爆炸理论也已被科学界所广泛接受，也有一些科学家因这方面的研究而获得诺贝尔奖.特别有意思的是，罗马教廷一反历史上对日心说封杀的态度，宣布支持大爆炸理论.1975年，教皇还接见了霍金.由此，大爆炸理论得到了宗教界和科学界的双重承认！

但对这一问题的研究远没有停止.一些问题仍然在困扰着科学家.科学家发现宇宙膨胀的速度越来越快，而并非如经典理论认为的那样，会因引力的作用而减速.于是，科学家又推算出宇宙中充斥着看不到的暗物质和暗能量的假说：宇宙中只有30%是物质，且其中大部分是暗物质；宇宙中70%是暗能量.当然，这也需要证据.包括华裔著名物理学家丁肇中在内的众多科学家多年来一直在孜孜不倦地探索着……

关于宇宙起源的探索方兴未艾，远没到尽头.科学家还在探究更好的研究方法，创建更新的理论体系，建造更大更完美的天文望远镜.

国际天文学联合会和联合国教科文组织，为纪念伽利略首次用望远镜进行天文观测400年，将2009年定为“国际天文年”，主题是“探索我们的宇宙”.希望通过普及宇宙科学知识，帮助人们重新认识我们在宇宙中的位置，从而激发个人的探索发现精神.

探索宇宙起源，可为我们每位青少年插上智慧的翅膀，让我们的理想在广阔的宇宙中飞翔吧！