宇宙的诞生

　　我们现在观察到的宇宙,其边界大约有100多亿光年.它由众多的星系所组成.地球是太阳系的一颗有生命的普通行星,而太阳是银河系中一颗普通恒星.我们所观察到的恒星、行星、慧星、星系等是怎么产生的呢?

　　宇宙学说认为,我们所观察到的宇宙,在其孕育的初期,集中于一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点.在141亿年前左右,奇点产生后发生大爆炸,从此开始了我们所在的宇宙的诞生史.

　　宇宙大爆炸后0.01秒,宇宙的温度大约为1000亿度.物质存在的主要形式是电子、光子、中微子.以后,物质迅速扩散,温度迅速降低.大爆炸后1秒钟,下降到100亿度.大爆炸后14秒,温度约30亿度.35秒后,为3亿度,化学元素开始形成.温度不断下降,原子不断形成.宇宙间弥漫着气体云.他们在引力的作用下,形成恒星系统,恒星系统又经过漫长的演化,成为今天的宇宙.

　　物质现象的总和.广义上指无限多样、永恒发展的物质世界,狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统.后者往往称作可观测宇宙、我们的宇宙,现在相当于天文学中的“总星系”.

　　2003年2月份,美国国家航空航天局曾向全世界公布他们有关宇宙年龄的研究成果.根据其公布的资料显示,宇宙年龄应该为137亿岁.2003年11月份,国际天体物理学研究小组宣称,宇宙的确切年龄应该是145亿岁.地球的形成大约是距今45亿年.

　　词源考察在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》.“宇”的含义包括各个方向,如东西南北的一切地点.“宙”包括过去、现在、白天、黑夜,即一切不同的具体时间.战国末期的尸佼说：“四方上下曰宇,往古来今曰宙.”“宇”指空间,“宙”指时间,“宇宙”就是时间和空间的统一.后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界.与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等,但这些概念仅指宇宙的空间方面.《管子》的“宙合”一词,“宙”指时间,“合”（即“六合”）指空间,与“宇宙”概念最接近.

　　在西方,宇宙这个词在英语中叫cosmos,在俄语中叫кocMoc,在德语中叫kosmos,在法语中叫cosmos.它们都源自希腊语的κoσμoζ,古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来,κoσμoζ其原意就是秩序.但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe.此词与universitas有关.在中世纪,人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas.在最广泛的意义上,universitas又指一切现成的东西所构成的统一整体,那就是universe,即宇宙.universe和cosmos常常表示相同的意义,所不同的是,前者强调的是物质现象的总和,而后者则强调整体宇宙的结构或构造.

　　宇宙观念的发展宇宙结构观念的发展远古时代,人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态,他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测.在中国西周时期,生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为,天穹像一口锅,倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说,认为大地的形状也是拱形的.公元前7世纪,巴比伦人认为,天和地都是拱形的,大地被海洋所环绕,而其中央则是高山.古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子,大地的中央则是尼罗河.古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上,而象则站在巨大的龟背上,公元前7世纪末,古希腊的泰勒斯认为,大地是浮在水面上的巨大圆盘,上面笼罩着拱形的天穹.

　　最早认识到大地是球形的是古希腊人.公元前6世纪,毕达哥拉斯从美学观念出发,认为一切立体图形中最美的是球形,主张天体和我们所居住的大地都是球形的.这一观念为后来许多古希腊学者所继承,但直到1519～1522年,葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后,地球是球形的观念才最终证实.

　　公元2世纪,C.托勒密提出了一个完整的地心说.这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动,月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转.为了说明行星视运动的不均匀性,他还认为行星在本轮上绕其中心转动,而本轮中心则沿均轮绕地球转动.地心说曾在欧洲流传了1000多年.1543年,N.哥白尼提出科学的日心说,认为太阳位于宇宙中心,而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星.1609年,J.开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转,发展了哥白尼的日心说,同年,伽利略·伽利雷则率先用望远镜观测天空,用大量观测事实证实了日心说的正确性.1687年,I.牛顿提出了万有引力定律,深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因,使日心说有了牢固的力学基础.在这以后,人们逐渐建立起了科学的太阳系概念.

　　在哥白尼的宇宙图像中,恒星只是位于最外层恒星天上的光点.1584年,乔尔丹诺·布鲁诺大胆取消了这层恒星天,认为恒星都是遥远的太阳.18世纪上半叶,由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计,布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同.18世纪中叶,T.赖特、I.康德和J.H.朗伯推测说,布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统.弗里德里希·威廉·赫歇尔首创用取样统计的方法,用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例,1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图,从而奠定了银河系概念的基础.在此后一个半世纪中,H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂,以及许多人对银河系直径、厚度的测定,科学的银河系概念才最终确立.

　　18世纪中叶,康德等人还提出,在整个宇宙中,存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统.而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统.此后经历了长达170年的曲折的探索历程,直到1924年,才由E.P.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在.

　　近半个世纪,人们通过对河外星系的研究,不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统,而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处.

　　宇宙演化观念的发展在中国,早在西汉时期,《淮南子·俶真训》指出：“有始者,有未始有有始者,有未始有夫未始有有始者”,认为世界有它的开辟之时,有它的开辟以前的时期,也有它的开辟以前的以前的时期.《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程.在古希腊,也存在着类似的见解.例如留基伯就提出,由于原子在空虚的空间中作旋涡运动,结果轻的物质逃逸到外部的虚空,而其余的物质则构成了球形的天体,从而形成了我们的世界.

　　太阳系概念确立以后,人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源.1644年,R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说；1745年,G.L.L.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说；1755年和1796年,康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说.现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在