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我们再看看我们

人、天、地

这些‘大千世界’是怎么回事。

我们先看看我们的‘天--

奇妙的宇宙’。

我们在晚上

可能经常会观察到星空，

有时候呢 有月亮 看着还亮一点，

有时候如果没有月亮 就是茫茫漆黑一片。

那么 其实呢 现代天文学已经高度发达！

像：我们如果用哈勃望远镜、

我们视角保持几个月的话，

它观察的东西非常非常多...

结合太空的卫星观测

还有这个地面的观测站一起 我们的人类

观测到 实际上宇宙非常奇妙，

我们看里面非常精彩--

有大的星系的涡旋，

还有新的星系的不断的产生、塌陷，

还有不同的星座--

非常漂亮！

甚至还有我们的

相对论预言的‘黑洞’，

都观测到了。

那么我们看看我们地--

地是怎么回事？！

看看我们的家园在哪里？

我们知道 我们的家园是属于银河系，

银河系中心是巨大的质量的茆星，

那么 我们在银河系里面，

大家看看这里面有个圈--

这个圈是我们的太阳系所在的位置，

把它放大，

实际上 在这里面是个点--

这个圈是在一点上

放大的，

在这个银河系里面

太阳系看到像一个点一样的；

那么 再把我们太阳系放大 来看--

这是我们太阳系的模型，

中间是我们的太阳，

地球在哪里呢？我们看看

太阳系里边 现在认知到九大行星，

那么地球本身 还有一个美丽的月亮--

是我们的卫星，

那么 这是我们的美好的地球家园！

人类啊 对宇宙天地的认知

经历了很长时间--

从古到今 可以说！

到底什么是宇宙？宇宙多大？

宇宙的形状怎么样？怎么形成的？

它的里面有些什么规律？

我们首先看看这个 什么是宇宙吧：

我们中华也有个定义--

最早出自我们国家 古代的哲学家 墨子--

也就是 公元前468年到376年吧。

“宇”是指东西南北、四面八方--

也就是‘空间’，

“宙”指古往今来，

合指这个"天地万物"吧！

“宇”是空间、“宙”是时间，

这么个概念，

一起呢 构成了我们宇宙的天地万物，

不管“大小、远近、过去、现在、将来，

认识到未认识到的”，

总之 就是‘一切’吧！

那么 哲学界把这个宇宙定义：

“无始无终、无边无际”，

哲学的 有点混沌的 这种感觉。

那么 科技界对宇宙的定义--

就是：“我们能观测了解到的星系”--

我们能观测到的很谨慎、很有限的，

我们的宇宙呢 目前时间有

137亿光年的距离。

所以我们科技界

把这个宇宙叫做“我们的宇宙”，

或者叫 “总星系”。

西方的宇宙呢 它有英文表示--

叫cosmos、universe、space。

我们知道古希腊科技 是比较发达的，

那么 它对宇宙的说法叫

“从浑沌中产生秩序来”。

天文学的宇宙概念呢 就是说：

“一切的时间、空间、物质、能量的总称，

不依人的意志客观存在，

并处于不断运动和进化中...”。

那我们看看 宇宙有多大？

大家可能经常

整个人类都在寻求这么一个答案。

那么 我们看看一些参考吧

就是 最近美国太空网报道呢

说：经过艰苦的计算发现，

宇宙超乎寻常的大，

长度至少是1560亿光年。

(就是光走一年的时间 算下来

就是大概 10的13次方公里）

它这个计算的结果呢

是以‘我们的宇宙是球形的、无边的’

为前提。

人类目前已经发现观测的星系呢

大约1250亿个，

每个星系 又有太阳 这么大的恒星--

有几百 到 几万亿颗，

这么浩瀚的 我们的宇宙里面，

可以说 我们地球

算是沧海一粟(su)、微不足道！

好 那么宇宙的形状大概是什么样呢？

其实是 说不清的！

那么当然 我们天文学界还有一些说法--

像：我们国家的天文台研究员-

陈大明先生说：

“长期以来，

宇宙学领域里边一直存在着争论，

宇宙究竟是球形的、

马鞍形的，还是平坦的呢，

说实话 是 没有定论”；

北师大有个张同杰副教授 他说：

“国际主流宇宙学

普遍认为宇宙是平坦、无限的”

最近呢 其实又有报道--

说这个“宇宙无论从哪个角度看

都是相同的”，

是不是球形还有待商榷。

因此 对宇宙的认识，

相比之下 我们人类的智慧非常有限！

很多东西 还没法认识到的。

但 我们在宇宙的认识里面，

从古到今，

尤其是 爱因斯坦“相对论”，

还有“量子力学”的发展，

产生了 现在很多宇宙学的新的认识理论，

我们这里摘一些代表 给大家提一提--

我们可以看看 霍金的

《果壳中的宇宙》，

围绕宇宙学

谈到了一些 我们宇宙的认识理论，

包括这个 广义相对论、量子论、黑洞、

宇宙大爆炸，还有爆胀理论、

时间旅行...这些概念,

还有 弦理论、超引力 等等，

这些前沿性的概念，

我们知道 霍金是当代物理学家啦。

那么我们看，

这里我们重点提及 几个认识理论吧--

第一个 就是宇宙大爆炸理论，

也叫爆胀理论。

那么 这个理论呢 目前逐渐

被很多天文学家接受，

它解决了宇宙起源与演进的问题，

英文叫 Big-bang

是上个世纪80年代发展起来的。

这个‘大爆炸’这个词

最早由天文学家 弗雷德·霍伊尔

在1949年3月 在英国的BBC节目里面

采用了这个词，

后来大家一直沿用。

那么 宇宙大爆炸理论是怎么来的呢？

其实 是基于我们对

宇宙背景的辐射的观测--

我们看看 这个宇宙背景很多辐射 是沿着

同一个方向，

而且呢 还有一个宇宙的‘熵函数’,

(我们‘熵’ 就是物理 热力学里面的一个

描述物质有序程度的一个函数)

宇宙的熵函数

越来越大,

也就是说 表明这个宇宙呢 越来越无(口误)序,

反推回去的话,

就是 宇宙一开始 就像爆炸一样的，

我们知道 爆炸(之初)的碎片分布是最有(口误)序的--

熵函数接近于0的，

所以这样 形成了宇宙大爆炸理论。

第二个呢 就是(由) 爱因斯坦的相对论--

包括狭义、广义相对论，

这个对现在的宇宙认识

可以说贡献非常大！

它的预言 很多被证实。

那么 我们看 他这个相对论

就是 描述物质间的引力相互作用的理论，

他首次把引力场解释为时空弯曲，

是一种关于万有引力本质的理论，

他预言了黑洞、引力波、质量-能量互换、

时间延缓、尺寸收缩，

随着运动速度

会有时间延缓和 尺寸的收缩的

这样的现象。

其实 很多这些现象呢

现在都被一些现代宇宙学实验、

航天、航空实验 证实了！

可以说 相对论

开创了现代科学对宇宙

起源、演化的探究新时代！

那么 相对论 对于研究天体结构

和演化、以及宇宙的结构演化

具有非常重大的意义！

基于他的这个理论呢 我们可以

对中子星的形成和结构、

黑洞的物理及探测、

引力辐射理论，及引力波的探测，

还有 大爆炸宇宙学、量子引力，

以及 大尺度的时空拓扑结构，

等等问题 进行深入研究，

其中这个 广义相对论呢

提供了重要的理论基础。

那么 在认识宇宙的研究过程中呢

人类还有一个叫“弦理论”--

String-theory，

它是上个世纪60年代建立的，

称为这个“大统一理论”的未来，

就是它呢 解决了物质的本性

与额外维度的时空转换关系。

那么 “弦理论”呢 最早这个雏形呢 由这个

意大利的 维内奇诺 1968年发现，

后来又由美国斯坦福大学 苏士侃 规范，

后面又经过英国皇家学会的 格林

把它形成一个系统的理论。

当然 这个理论呢 很多东西 还没有被验证，

所以 有人把它称为‘尚未证实的理论’。

也不妨碍 它对我们

尤其是对这个 微观、在超微观-

像这个 超引力 这些认识 提供很多的支持。

好 下面我们首先看看这个 “宇宙的起源”：

根据大爆炸 这个Big-bang

这个理论呢 我们看 网上大家可以查到

一个所谓的《创世时间表》--

宇宙来自于一次大爆炸，

我们看看 它有几大步骤：

第一：宇宙始于 10的负43次方秒，

这个时间不是随便定的，

实际上 这个时间呢 大家叫它‘普朗克时间’--

这个普朗克时间呢

它是 经过普朗克长度 Lp 除上这个光速 c

来算出来的，

我们这个L

普朗克长度Lp呢 这里 它也有它的意义--

大概是多少呢？

是 1.6乘10的负32次方毫米，

它的意义就是

“我们人类目前可以观测到的

最小的长度”。

大家脑子里有点印象：

一个是可以观测的最小时间--

10的负43次方秒；

一个是最小长度--

1.6 10的负32次方毫米，

它是一个 实际上不是一个观测值、

是一个定义(值)。

那么 一切 始于这么一个最小时间，

这个10维的宇宙 开始是10维的宇宙

分裂成

一个4维的宇宙，

就是我们的宇宙啦--

我们三维空间、加一维的时间，

分裂成一个4维的我们的宇宙，

加上一个 6维的宇宙

其中这个

6维的宇宙呢 崩溃--

缩成10的负32次方米，

而我们的4维宇宙呢 则迅速爆炸...

这时候的温度呢 高达多少呢--

10的32次方度，

紧接着 在后面一瞬间--

10的负35次方秒，

大统一作用力 崩解，

再接着下来--

下一个瞬间，

10的负9次方秒，

电弱对称 崩解，

这时候温度呢 降到 10的15次方度，

再到下一时刻--

10的负3次方秒，

进入到微秒级了 夸克

(我们知道 物质由夸克、中子、质子这些形成)

夸克开始凝聚 中子、质子出现,

这时候温度呢 降到 10的14次方度；

好了 再到3分钟的时候--

我们宇宙起源 三分钟的时候，

质子、中子开始呢 凝聚成稳定的原子核，

那么 3分钟之后

我们开始 以更长的时间跨度来看--

30到50万年，

电子开始凝聚在原子核周围--

第1个原子出现，

再到30亿年的时候，

第一个类星体 (英文叫quasar)

出现,

然后宇宙的年龄到 50亿年的时候,

第一个星系出现,

宇宙到 100到150亿年 的时候,

太阳系诞生,

又经过几十亿年，

地球上 出现了第1个生命，

这是 宇宙大爆炸 ‘创世’的一个时间列表。

其实 它不是空穴来风，

它是根据我们很多观测 加上我们的

这个相对论，还有 现在的 更多的宇宙爆涨理论

来推测，

还有我们西方科学家们在

研究宇宙模型，

用超大型计算机

(我们待会看到 宇宙模型 是怎么样的)。

我们看看 这个关于宇宙模型的研究成果：

因为有了宇宙大爆炸的这种理论，

所以呢 一定就会有一个宇宙形成的模型，

所以 人类呢 开始对这个宇宙

形成的模型进行这个研究--

有不同的

像欧洲、还有美国,

包括我们中国 也有参与。

像这个：欧洲航天局

在2010年 7月5号 公布了一个

所谓的首张“宇宙全景图”--

我们看看这个图片，

它是基于这个“普朗克太空望远镜”

（这个望远镜是欧洲航天局所有的、

造价7千万欧元）

拍摄的宇宙全景图。

我们看到中间 这条线上

中间呢 就是我们的银河系--

几千亿光年的尺度 大量的 呈一条气体群。

那么 实际上观测到的 就是130万亿年前

初生的 宇宙开始诞生的样貌。

那么 我们再看 还有这个美国宇航局

2014年3月18号 发布的一个

“宇宙背景辐射(的这么一个)全景图”

这也是用这个“威尔金森各向

异性探测器”

探测的一些数据，

经过9年积累一起，

后边构建一个 所谓的“初期的全天地图”，

那么 这是因为它是关于宇宙背景辐射的，

所以呢 天文专业里边把它叫做“圣杯”、

是一个“时空的涟漪”、

“宇宙大爆炸的回音”。

其实 这个宇宙背景辐射呢

的确 (我们叫它 CMB)

一直是(被)认为是这个宇宙起源的

大爆炸的最好的证据。

我们注意一下 这个“全景图”呢

它 并不是真正意义上的

137亿光年的阔景图，

而是我们以地球为中心、

伸展往外太空的图像，

它的显示范围

肯定是小于100万光年的空间，

我们既然是人拍摄的 合成的图片

必然是椭圆形的。

那么 不管怎么样，

根据宇宙模型呢

理论物理学家推测 我们宇宙也是有寿命的--

总共的寿命大概是 300多亿年，

我们已经过了100多亿年了，

还有200多亿年

宇宙就会终结！

这是一些预测啦。

关于宇宙大爆炸 我们再提几点认知：

首先 我们刚才说到的--

它 认为138亿年以前，

宇宙大爆炸之后的瞬间，

时间、空间爆胀，

造就了宇宙的开端，

在不到10的负34次方秒的时间里面，

宇宙是迅速的膨胀的；

那么 关于这个“宇宙背景辐射”(就是CMB啦),

在宇宙大爆炸之后 38万年 便出现了，

到今天呢 背景辐射的温度呢

高出绝对零度 3度，

(我们知道 绝对零度是 负的273K--

K就是开氏温度)

从宇宙诞生之初呢

等离子体(的) 处于极高温状态,

到现在呢 已经冷却到 几乎快探测不到的

这种程度！

那么宇宙大爆炸，

根据这个 计算机模型

预测到我们这个 背景辐射呢

应该具有特殊的偏振方式。

那么 所以现在的这个宇宙爆炸理论呢

一些预测的 跟这个计算机模型

的结果呢 是一致的!