我们的宇宙图像

贝特兰•罗素曾经做过一次演讲，描述了地球如何围绕着太阳公转，而太阳又是如何围绕着称之为我们星系的巨大的恒星集团的中心公转。（我认为这是很符合现实的）。我们凭什么就自认为自己知道的更好呢？我们对宇宙又了解多少？宇宙从何而来，又将像何处去？宇宙有开端吗？时间的本质是什么？

　　他会有一个终结吗？（对于以上的问题我们应该认识到自己的不足，对于宇宙的预言我们不能排除任何一个，就像为啥你说的对，而其他人说的就不对？或许对于以上的问题，有些不能解决可能是什么限制了我们的思维，但也有可能我们根本想不到那里去）。对于我们而言，这些答案或许会有朝一日，会变得和地球围绕着太阳公转那么显而易见——或许会变得和乌龟塔一样荒料，只有时间裁决。（如果答案变得明显，那么那将是许多人的共同努力，经过了很长时间，但如果答案很荒料，那么将在某一个环节出现了错误，不管怎样，只有时间才是最终的赢家）。

　　早在公元前340年，亚里士多德在他【论天】一书中，就知道地球是一个圆球，而不是一块平板的这个信念，提出了两个有力的论证。第一，他意识到月食是由于地球运动到太阳与月亮之间引起的。如果地球是一块平坦的圆盘，除非月食总是发生在太阳正好位于这个圆盘中心的正下方的时刻，否则地球的影子就会被拉长而成为椭圆形。第二，希腊人从旅行中知道，在南方观测北极星比在较北地区北极星在天空中显得更低。（亚里士多德在希腊的名生于孔子在中国的名声差不多，他的第一个论证交代的很清楚，第二个是由于地球是球形，所以北极星在北方，站在北极的人看，总比站在赤道的人看得近。如果地球是圆盘那么太阳一运动到中心就会出现月食，而真正的地球却没有这样，所以，可以肯定地球是球形。）

　　亚里士多德甚至估计出地球大圆长度为400000斯特迪亚。1斯特迪亚的长度有多长，也许是200码。（一码等于0.9144米左右。）（也就是说，地球赤道的长度为73152000米，但这是现实赤道长度的二倍。）

　　亚里士多德认为，地球是不动的。其他的行星都围绕着地球做圆周运动。他的这种说法是基于某些神秘的原因。公元二世纪。这个是想被拖累秘制橙的一个完整的宇宙学模型。地球处于中心八个天球包围着他。这八个天球分别是：月亮，太阳，恒星，水星，火星，金星，木星和土星。（这就是人们所说的地心说。地球处于宇宙的中心。）

　　托勒密模型系统可以相当精密。地预言天体在天空中的位置。但是为了正确的预言这些位置。他不得不假定月亮锥形的轨道，有时是他离地球的距离是其他时候的一半。但尽管如此。他承认的这个瑕疵。但是他的模型广泛的。虽然不是普遍的接受。这是因为它具有巨大的优势。即在固定恒星天体之外为天堂和地狱留下了大量的空间。（天堂和地狱是【圣经】里面的，因为他的模型在基督教接纳的最多。对于全面滴预言。我想起了洛希极限：土星有星环，为何地球就没有呢？有可能是因为月球超过了洛希极限。如果他小于洛希极限。那么月球很可能成为地球的星环。这只是我对地球星环的猜想。）

　　然而，1514年尼古拉·哥白尼提出了一个更简单的模型：太阳静止的位于中心。而地球和行星们围绕着太阳做圆周运动。后来，两位天文学家——德国人约翰斯·开普勒和意大利人伽利略公开支持哥白尼理论。尽管她所预言的轨道还不能完全与观测相符。（我认为哥白尼理论比托勒密模型更准确一些。）

　　直到1609年。亚里士多德和托勒密理论才宣告死亡。那一年，伽利略观测木星。发现有几个小卫星货物月亮围绕着它转动。并不是所有的东西都围绕着地球转动。同时，约翰斯·开普勒修正的哥白尼理论。提出勒行星没有沿椭圆轨道运行。从而预言和观测相互一致。

　　虽然他几乎偶然的发现椭圆轨道，能很好的和观测相符合。但却不能把他和他的磁力引起行星围绕太阳运动思想调和的很好。但是在1687年。艾萨克·牛顿出版了他的【自然哲学的数学理论】他不但提出物体如何在空间和时间中运动的理论。还发现了万有引力。（所谓引力就是质量越大，相互距离越近，那么之间的吸引力也就越大。）引力使月球沿着椭圆轨道围绕着太阳运动。而地球和其他行星围绕着太阳公转。（工作的原因还是因为引力。太阳质量很大。所以能制约行星围绕它转动。）

　　按照引力理论。牛顿意识到恒星应该相互吸引。这样他们似乎不能保持基本上不动。但理查德·本特在心里给她写到，如果只有有限数目的狠心分布在一个有限的空间区域里。这确实会发生。但如果存在无限的空间中。对他们而言。因为这时不存在一个中心落点。这种情形就不会发生。（因为在万有引力的作用下。形成引力的物质。必须有一个中心点。就像太阳系中的引力就在太阳表层8%处。因为我们知道太阳系是有限的。但在一个无线的范围内就不会发生引力，在中心落点上。）

　　在一个无限的宇宙中。因为在每一点的两边都有无限颗恒星，所以每一点都可以认为是中心。按照牛顿定律。平均的讲。在有限范围内而外的狠心，对原先的那些根本没有什么影响。所以这些恒星就会落在一起。现在我们知道。不可能存在一个无限静态的引力总是吸引的宇宙模型。

　　在二十世纪之前。从未有人提出过宇宙在膨胀或收缩。总以为宇宙已经存在了无限的时间。要么在有限的过去创生。即使人类会生老病死。大宇宙必须是不朽不变的。

　　如果某一区域内的恒星稍微互相靠近一些。他们之间的引力就会增强。并超过斥力的作用。因此，这些狠心就会落到一起。反之。如果某一区域内的恒星相互远离一些。斥力就起主导作用。并驱使他们离的更远。（黑洞或许就是这样。有恒星坍缩后后两颗恒星挨得很近。他们的引利就超过了斥力作用。恒星最终会落到一起形成奇点。）

　　在一个无限静止的宇宙中，几乎每一道视线必须终结于某一个恒星的表面。这样，人们可以预料。夜晚的天空会像太阳那么明亮。奥斯勃反驳了这个观点：远处的恒星的光线会被她穿过的物质吸收或减弱。这介于期间的物质会最终会被加热到发出和恒星一样强的光为止。（一个恒星发出的光。在发出过程中一定有物质会穿越它。这个物质会带走她一部分的能量，但这个物质吸收后一定会加热到与恒星发出的光一样热。这样就会误认为那个物质也是恒星发出的光。）

　　另一方面，亚里士多德和其他大多数希腊哲学家不喜欢创生的思想。因为它带有太多的神学涉及的味道，所以他们相信人类及其周边的世界已经将继续永远存在。（学习宇宙不能涉及神学，但是没有什么东西是永远存在的。）

　　在1929年埃德温·哈勃作出了一个观测。即不管你往哪个方向飞，远处的信息都急速地远离你。事实上，似乎在大约一百一至两百一之前的某一时刻，他们刚好在同一地方，所以那时候宇宙的密度为无限大。（埃德温·哈勃指出了宇宙在膨胀在宇宙密度为无限大的时候，或许那个就是一个奇点。）

　　哈勃的观测暗示存在一个叫大爆炸的时刻，当宇宙的尺度无限小，而且无线紧密，在这种条件下所有科学定律，并因此所有预见将来的能力都崩溃了。由于更早的时间根本没有定义，所以在这个意义上，人们可以说时间在大爆炸时有一开端。在一个不变的宇宙中，时间的观点是必须有宇宙之外的存在物赋予的基本某种东西，宇宙的开端并没有物理的必然性。

　　另一方面，牛顿的引力理论是基于甚至更为简单的模型，在此模型中两物体，用一种力相互吸引，该力和被称为他们质量的量成正比，并和他们之间的距离的平方成反比。

　　爱因斯坦的广义相对论预言的和牛顿理论略微不同的运动。爱因斯坦的预言和观测到到相符合，而牛顿引力做不到这个事实是对这个新理论的一个关键的证实，然而在我们正常处理的情况下。牛顿理论和广义相对论的预言之间差异非常小，所以为了所有实用的目的，我们仍然使用牛顿理论。（例如非常精确的观测水星发现他的运动和牛顿引力论预言之间有一个微小的差异。我们选取用牛顿理论是因为他计算比爱因斯坦理论更简单。）

　　科学的终极目的是提供描述整个宇宙的单一理论。然而，大多数科学家锥形的方法是把问题分成两部分：一：存在一些订阅这些定律告诉我们宇宙如何随时间变化。（如果我们知道在任意时刻宇宙是什么样子的，这些定律就告诉我们，他在未来任何时刻是什么样子的。）二：存在宇宙初始状态的问题，如果说宇宙是上帝创造的似乎他选择时宇宙一种非常规则的，按照一进定律来演化，所以看来可以同样合理的假定。也存在着制约初始状态的定律。

　　牛顿引力理论又是一个经典的例子，他告诉我们两个物体之间的引力值取决于每一个物体相关的一个数——他的质量。而与物体由何物组成无关，这样，人们不需要太阳和行星结构和成分的理论就可以计算它们的轨道。

　　今天科学家按照两个基本的部分理论——广义相对论和量子力学来描述宇宙。广义相对论描述引力和宇宙的大尺度结构即可观测到的宇宙的尺度结构。量子力学处理极小尺度，例如万亿分之一的现象，然而，可惜的是这两个理论不是相互协调的——他们不可能成对当代物理学的一个主要任务是寻求一个能将其合并一起的新理论——量子引力论。（广义相对论是了解大范围地儿，量子力学是了解微观世界的，所以他们是相反的，不能相互协调，然而在20世纪的一个主要任务就是找到一个能将其合并在一起的新理论——量子引力论）

　　现在，如果你相信宇宙不是任意的，而是被明确的定律制约的，你最终必须将这些部分理论合并成一个能描述宇宙中万物的完整统一的理论。然而，在寻求的过程中，却有一个矛盾。假定我们是理性生物既可以随心所欲的观测宇宙又可以从中得出逻辑推论。那么，为什么他保证我们从证据中得到正确的结论？难道他不也可以同样的保证，我们引出错误的结论吗？或者根本没有结论？

　　对于这个问题，我用达尔文的自然选择原理回答：在任何房子的群体中总是存在着不同个体在遗传物质和发育上的变异。这种情况是否人为如此没有这么清楚：我们的科学发现可以轻易的毁灭我们的一切。然而，假定宇宙已经以规则的方式演化至今，我们可以预期自然的选择，赋予我们的推理能力，在探索完整统一理论时仍然有效。并因此不会导致我们得出错误的结论。（我们的科学能轻易的毁灭我们的一切犹如在发育上发生的变异。即使不是这样一个完整的统一结论，对我们存活的机会不会有很大影响。）

　　因为除勒最极端的情况外，我们已有的部分理论足以对所有的一切做出精确的预言，所以要为探索宇宙的终极理论寻找时用的理由看来就非常困难的。（值得指出的是，虽然类似的论点再过去可以用广义相对论又可以用反对量子力学，但这些理论已给我们带来了核能和微电子学的革命。）而我们的目标恰恰正是对于我们生存其中的宇宙做出完整的描述。

　　这就是我们的宇宙大致图像