1932年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論：整個(gè)宇宙最初聚集在一個(gè)“原始原子”中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。美籍俄國(guó)天體物理學(xué)家伽莫夫第一次將廣義相對(duì)論融入到宇宙理論中，提出了熱大爆炸宇宙學(xué)模型：宇宙開始于高溫、高密度的原始物質(zhì)，最初的溫度超過幾十億度，隨著溫度的繼續(xù)下降，宇宙開始膨脹。

　　1965年，彭齊亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)了宇宙背景輻射，后來他們證實(shí)宇宙背景輻射是宇宙大爆炸時(shí)留下的遺跡，從而為宇宙大爆炸理論提供了重要的依據(jù)。他們也因此獲1978年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。20世紀(jì)科學(xué)的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的體現(xiàn)。他對(duì)于宇宙起源后10-43秒以來的宇宙演化圖景作了清晰的闡釋。

　　宇宙的起源：最初是比原子還要小的奇點(diǎn)，然后是大爆炸，通過大爆炸的能量形成了一些基本粒子，這些粒子在能量的作用下，逐漸形成了宇宙中的各種物質(zhì)。至此，大爆炸宇宙模型成為最有說服力的宇宙圖景理論。然而，至今宇宙大爆炸理論仍然缺乏大量實(shí)驗(yàn)的支持，而且我們尚不知曉宇宙開始爆炸和爆炸前的圖景。

　　全文

上

　　今天我給大家演講的題目是《宇宙是從大爆炸中誕生的嗎》，大家一看這個(gè)題目就會(huì)聯(lián)想翩翩，首先想到很奇怪,再一個(gè)感覺覺得有點(diǎn)不可思議，怎么會(huì)是大爆炸呢？那我們就看一下，這個(gè)宇宙究竟是怎樣誕生的，為什么我們會(huì)想到大爆炸？

　　上一個(gè)世紀(jì)最早想到這件事情的是一個(gè)匈牙利的天文學(xué)家叫勒馬特,他怎么想到的呢？我們知道上一個(gè)世紀(jì)初期以后，物理學(xué)的發(fā)展都很快。其中在物理學(xué)里邊有一個(gè)很重要的規(guī)律，就是這個(gè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和次序都是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，那么描寫這個(gè)量呢？有一個(gè)物理參數(shù)叫做熵,這個(gè)熵說什么呢？就是說任何一個(gè)事物，宇宙世界，這個(gè)發(fā)展次序都是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。所以我們宇宙中的熵也是在不斷地增加，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，最簡(jiǎn)單是什么呢？最簡(jiǎn)單就是一個(gè)小的單元。所以勒馬特就想到，這個(gè)宇宙最初的可能就是從一個(gè)原始的原子誕生的，然后這個(gè)原子演變演變最后演變成現(xiàn)在的宇宙。這就符合這個(gè)物理規(guī)律，這個(gè)熵是不斷增加的。這是勒馬特最早提出來的一個(gè)設(shè)想。

　　但是真正想到大爆炸理論，還是從我們物理學(xué)里邊的老祖宗開始，也就是上一個(gè)世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家愛因斯坦。大家知道，愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對(duì)論，這張照片是愛因斯坦非常天真的一張照片。那么他創(chuàng)立了廣義相對(duì)論以后，這個(gè)廣義相對(duì)論最主要的一個(gè)用途就是來描寫宇宙。所以廣義相對(duì)論產(chǎn)生以后，就有了一個(gè)理論基礎(chǔ)來描述我們的宇宙，但是光有這么一個(gè)理論還不行，還需要天文學(xué)家有一個(gè)實(shí)踐。天文學(xué)家里邊有一位非常有名的人哈勃。大家知道天上飛著一個(gè)空間望遠(yuǎn)鏡，就叫做哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。為什么呢？就是為了紀(jì)念哈勃，這位天文學(xué)家有很大的功勞，他主要的功勞是什么呢？他證明了宇宙在不斷地膨脹，通過觀測(cè)來證明。

　　那么有這兩點(diǎn)。一個(gè)是有了一個(gè)廣義相對(duì)論；一個(gè)是有觀測(cè)事實(shí)。這個(gè)觀測(cè)事實(shí)呢，就證明了我們的宇宙在不斷地膨脹。這兩件事情加在一起，當(dāng)時(shí)就有幾位物理學(xué)家首先提出了大爆炸的思想，那么主要的一位叫做伽莫夫。伽莫夫就想到，如果按照廣義相對(duì)論的理論再加上一些原子的反應(yīng)過程，就有可能推算出我們宇宙的演化歷史。伽莫夫有個(gè)學(xué)生叫阿爾文，他把這個(gè)稿子投到當(dāng)時(shí)著名的一個(gè)刊物叫《物理學(xué)評(píng)論》，一位編輯也是他的朋友叫做貝瑟。伽莫夫就建議把他的名字也加上，所以這篇文章最后就按照希臘文的三個(gè)字母αβγ，就變成叫做αβγ理論。

　　中間有其他的一些人又做了很多的修正和補(bǔ)充，就使得這個(gè)理論慢慢就越來越完善。那么這個(gè)大爆炸理論提出來以后，它最核心的一點(diǎn)他就指出來，如果他這個(gè)理論要是成立的話，我們這個(gè)宇宙一邊膨脹，一邊降低溫度。那么降到現(xiàn)在，宇宙最邊沿的就是四周的溫度，應(yīng)該降到多少度呢？應(yīng)該降到五度左右，大家注意，這個(gè)五度是指的絕對(duì)溫標(biāo)。我們說絕對(duì)溫標(biāo)是這樣，如果它要是五度的話，相當(dāng)于攝氏溫度負(fù)二百多度，攝氏溫度的負(fù)273度才是絕對(duì)溫標(biāo)的0度，這個(gè)溫度是非常非常低。但是他預(yù)言了這件事情，非常的湊巧，他預(yù)言了以后呢！就等待著看看有沒有觀測(cè)的結(jié)果，天文學(xué)家也做了很多努力去觀測(cè)。但是一想這個(gè)溫度這么低，你們可以想一想，這樣低的一個(gè)溫度去觀測(cè)，那實(shí)在是太困難了，也就是說，零下負(fù)二百多度去觀測(cè)，那太困難了，天上星星的溫度都比這高得多。

　　但就在這時(shí)，有兩位工程師是貝爾實(shí)驗(yàn)室的兩位工程師，一位叫彭齊亞斯，一位叫威爾遜。他們兩個(gè)人在做什么實(shí)驗(yàn)?zāi)?？就在做通信?shí)驗(yàn)，用他背后這個(gè)天線在做通信實(shí)驗(yàn)。他們?yōu)榱耸顾@個(gè)通信實(shí)驗(yàn)的靈敏度提高，他們就把這個(gè)天線做得非常的精致，也就是說噪音非常低，那么他這個(gè)天線如果在傳輸?shù)臅r(shí)候，它的溫度大約也就是三百度，如果說不做傳輸工作，它本身就是它本身固有的噪音應(yīng)該非常非常低。他們認(rèn)為幾乎就應(yīng)該到了絕對(duì)溫度的0度，也就是說要到了負(fù)273度，他們認(rèn)為最多有0.5度，這個(gè)天線的本底噪音就這么低。那么它這樣低，他們要實(shí)驗(yàn)，那么這個(gè)天線對(duì)到任何一個(gè)地方。你們可以想一想，都有溫度。只有對(duì)在什么地方，對(duì)到宇宙，對(duì)到天空，如果對(duì)到天空里邊，不對(duì)著太陽，也不對(duì)著其他的星球，那個(gè)地方的溫度應(yīng)該是什么呢？應(yīng)該是0度，而且應(yīng)該是絕對(duì)0度，一點(diǎn)溫度都沒有。但是對(duì)著宇宙以后呢！非常出乎他們的意料，總是有那么一點(diǎn)溫度干擾他們這個(gè)儀器，也就是說，儀器里邊總接收到那么一點(diǎn)溫度。

　　這時(shí)候他們就通知了在普林斯頓當(dāng)時(shí)正在從事理論研究的一些天文學(xué)家，這些天文學(xué)家知道以后欣喜若狂，說你們這個(gè)東西太重要了，就是伽莫夫預(yù)言的大爆炸的這個(gè)溫度。是不是呢？這就是后來在他們的啟發(fā)下做的測(cè)量，那么測(cè)量的結(jié)果的的確確存在著，我們管它叫做微波背景輻射，這就是全宇宙中的微波背景輻射。

　　那么這個(gè)輻射是什么特征呢？這個(gè)輻射很有意思，如果我們把這個(gè)輻射仔細(xì)分析一下，看上去好像有點(diǎn)不均勻。這個(gè)顏色就代表一個(gè)溫度，好像北邊稍微溫度高一點(diǎn)，南邊溫度稍微低一點(diǎn)。其實(shí)不然，這一點(diǎn)點(diǎn)差別，并不是宇宙背景輻射的差別，而是由于我們地球的運(yùn)動(dòng)，使得溫度有一點(diǎn)點(diǎn)改變。如果你把這一點(diǎn)點(diǎn)溫度修正了以后，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)宇宙四周來的輻射是完全均勻的，這是第一點(diǎn)。

　　第二點(diǎn)更重要的，這個(gè)輻射是一個(gè)黑體輻射。我們看一下什么叫黑體輻射，就說這個(gè)輻射的譜形是由于有溫度來造成的。我們說這種輻射有各種可能性，你比如說X射線輻射，那就不是黑體輻射，可能某一個(gè)儀器發(fā)射的。如果說你烤這個(gè)煤火爐，在煤火爐旁邊烤，這個(gè)就是典型的熱輻射。它出來的譜就是典型的黑體譜。而這個(gè)譜大家看一下，上邊的每一個(gè)每一個(gè)點(diǎn)就是具體的觀測(cè)值。那橫坐標(biāo)，就是它的波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)就是它的強(qiáng)度。這個(gè)譜是一個(gè)黑體譜，換句話說，我們這個(gè)宇宙的四周，的的確確是一個(gè)完全均勻的，一個(gè)黑體的輻射的一個(gè)剩余譜。這個(gè)理論和大爆炸的理論非常吻合，因?yàn)榇蟊ㄕJ(rèn)為我們的宇宙不斷膨脹，一邊膨脹溫度就一邊降低，降到現(xiàn)在大約是5度左右，因此它測(cè)出來是2.7度或者大約說是3度，正好和這個(gè)理論非常吻合。然后那些天文學(xué)家就鼓勵(lì)他們趕緊發(fā)表你們的文章。這兩個(gè)人就在《天體物理學(xué)》雜志上投了一篇稿子，題目就叫做《對(duì)天線的一次的溫度的過熱的測(cè)量》。就說我測(cè)量來測(cè)量去，天線有一點(diǎn)過熱。就這么一篇文章，不足千字的文章，就決定了我們宇宙的確是從大爆炸來的，所以很快這兩個(gè)人就獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，這個(gè)理論也就被大家承認(rèn)了。

　　在座的一定要想，你就光這么一條理論就認(rèn)為是大爆炸，會(huì)不會(huì)還有其他的可能性？這一條是非常重要的，為什么說這一條非常重要呢？因?yàn)檫@一條不是先有的觀測(cè)，后去搞的理論。而是我們先有了一套理論，而這條理論就是以大爆炸為基礎(chǔ)。那么這個(gè)觀測(cè)呢，果然就出來了。而且這套理論在觀測(cè)驗(yàn)證以前，認(rèn)為好像是也很難想像，說我們這個(gè)宇宙是大爆炸有點(diǎn)不可思議。所以這個(gè)觀測(cè)出來以后，對(duì)大爆炸理論是一個(gè)非常有利的支持，這是最重要的一個(gè)支持之一。

　　除此之外還有一個(gè)重要的支持。既然你是大爆炸，那我們這個(gè)宇宙意味著什么呢？在不斷地膨脹，是不是不斷膨脹，也要由觀測(cè)來驗(yàn)證，那么這個(gè)觀測(cè)主要就是由哈勃來完成的，在上個(gè)世紀(jì)的20年代到30年代，哈勃工作在美國(guó)的威爾遜天文臺(tái)。他在觀測(cè)什么？他在觀測(cè)河外星系。我們說哈勃本來還有一個(gè)功勞，他就證明了除了銀河系之外還有和我們銀河系一樣的，很多的河外星系。這是他的一個(gè)功勞，但是他另外一個(gè)功勞比這個(gè)功勞還要大。他就是去測(cè)量這些河外星系相對(duì)于銀河系有沒有運(yùn)動(dòng)，他就測(cè)量這個(gè)，怎么測(cè)量呢？就測(cè)量河外星系的運(yùn)動(dòng)速度，我們說運(yùn)動(dòng)速度是可以測(cè)量的，通過測(cè)量它的光譜，根據(jù)多譜勒運(yùn)動(dòng)，我們就可以算出它的運(yùn)動(dòng)速度來，那么測(cè)量的結(jié)果非常地驚人。

　　怎么個(gè)驚人法呢？就發(fā)現(xiàn)我們宇宙就像氣球一樣，在不斷地膨脹，在不斷地?cái)U(kuò)大。什么叫在不斷地膨脹呢？就說我們看到的河外星系，每一個(gè)星系我們測(cè)量它的速度以后都發(fā)現(xiàn)這個(gè)速度是一個(gè)正的速度，也就說這個(gè)河外星系在遠(yuǎn)離我們，無一例外。所有的河外星系都在遠(yuǎn)離我們，而且這個(gè)遠(yuǎn)離是非常有規(guī)律的。所以這個(gè)宇宙的膨脹就非常有利的支持了大爆炸理論，我們看一下這個(gè)膨脹的過程，大家看出來了吧，這就是模擬宇宙在不斷膨脹的情況。

　　除了宇宙膨脹以外，還有沒有其他的觀測(cè)事實(shí)來證明大爆炸理論呢？我們說還有一個(gè)非常重要的觀測(cè)事實(shí)，什么觀測(cè)事實(shí)呢？就是我們測(cè)量宇宙中的元素的含量，我們說宇宙中的元素，當(dāng)初根據(jù)大爆炸理論的話，應(yīng)該是首先生成的是元素中最簡(jiǎn)單的元素。最簡(jiǎn)單元素是什么呢？是氫，所以宇宙中氫是首先產(chǎn)生的，而且氫的含量應(yīng)該非常多，那么有了氫以后，這個(gè)氫在逐漸地通過原子核的聚變過程。就是說原子核和原子核通過聚變反應(yīng)，在不斷地生成更重的元素，那么緊接著氫，下一個(gè)要生成的元素是什么呢？就是氦，也就是說氫通過聚變反應(yīng)來生成氦，這個(gè)反應(yīng)非常非常重要，為什么說重要呢？目前呀，所有的恒星它的產(chǎn)能，也就說它輻射的能量就是通過氫聚變成氦得到的原子核的能量。當(dāng)然最典型的是什么呢？就是我們的太陽，我們太陽為什么發(fā)光呢？如果你指望著像燒煤球爐子一樣，來燒煤球，那得多少煤也不行，靠其他的化學(xué)也不行，維持這么多年是不可能的。那么惟一的就是太陽上邊的氫，通過聚變過程來生成氦，這樣一個(gè)核反應(yīng)過程就給我們提供了幾乎是無窮無盡的能量。你看重要不重要？非常重要。我們可以順便說一下，我們這個(gè)人類開發(fā)核能源，很重要的原因，就是通過太陽的產(chǎn)能得到的啟發(fā)。

　　比方說我們地面用的氫彈就是一種聚變反應(yīng)，原子彈是一個(gè)分裂反應(yīng)那么現(xiàn)在人類還不滿足，正在搞受控?zé)岷朔磻?yīng)，受控?zé)岷朔磻?yīng)是什么呢？就是制造一些小太陽，如果那個(gè)要實(shí)現(xiàn)的話，你可以想像看，氫都可以聚變成氦。好了，既然宇宙中的元素，是有恒星在燃燒過程中通過氫來聚變成氦，當(dāng)然這有個(gè)過程。我圖上面說的很清楚，它也聚變成氦的同位素，叫做氘，然后再合成叫做氚，最后就合成有四個(gè)中子和質(zhì)子的氦。

　　那么這個(gè)過程我們可以算出來，宇宙中大體上有多少個(gè)恒星，這個(gè)恒星的年齡有多大？那么現(xiàn)在宇宙中應(yīng)該有多少氫？有多少氦？就算出來了。那算出來的結(jié)果和觀測(cè)非常地不符合，怎么不符合呢？如果說我們這個(gè)宇宙中的氦完全是由每一個(gè)單個(gè)的恒星，通過氫聚變成氦的熱核反應(yīng)產(chǎn)生的。那么宇宙中的氦大概有多少呢？也不過只有百分之幾，只有百分之幾，占到總含量的百分之幾?？墒俏覀儸F(xiàn)在測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)宇宙中的氦非常多，多到有多少呢？宇宙中的氦大約占了宇宙中總元素的四分之一，也就是說有25％是氦，70％多是氫，然后再加上其他的一些元素。那么這個(gè)問題就來了，這些氦是怎么產(chǎn)生的呢？就要問這個(gè)問題。

　　那么用正常的辦法，我們把天上所有的恒星都把它整個(gè)都加起來，把它年齡也計(jì)算出來。然后產(chǎn)生了多少氦？我們可以算出來，用這些正常的手段是絕對(duì)產(chǎn)生不了宇宙中這么多氦的。那么最后的結(jié)論是什么呢？只有在當(dāng)初通過一個(gè)非常時(shí)期，也就是說一次大爆炸的過程，那么在大爆炸過程中就會(huì)迫使很多氫聚變成氦，然后在造我們這個(gè)恒星的時(shí)候，就不單是純粹由氫來造了。而是由氫再加上氦一起來造的這個(gè)恒星。所以恒星在造的時(shí)候，已經(jīng)就含了好多個(gè)氦的元素含量已經(jīng)多了，因此我們現(xiàn)在測(cè)出來宇宙中的元素含量才有了這么多的氦。所以我們概括起來大家就知道了，一個(gè)主要的觀測(cè)事實(shí)呢，就是說宇宙是膨脹的。還有一個(gè)非常重要的觀測(cè)事實(shí)呢，我們宇宙膨脹到現(xiàn)在，它的剩余溫度正好和我們預(yù)算的一樣，它的溫度是多少呢？我們說是3度K或者說攝氏負(fù)270度。還有一條就是宇宙中有這么多的氦元素，也是通過大爆炸來產(chǎn)生的。所以我們總括起來，有哪些證據(jù)來支持大爆炸呢？就有這么多證據(jù)，第一個(gè)就是叫微波背景輻射。第二個(gè)就是哈勃定律，也就是說宇宙在膨脹。

　　除此之外還有一個(gè)很重要的理由，什么理由呢？就是我們宇宙的年齡，如果我們說宇宙的年齡是無限大，那就沒有起始了，就沒有大爆炸這一說了，現(xiàn)在我們測(cè)量的結(jié)果，宇宙的年齡是有限的，不但是有限的，而且我把年齡也測(cè)出來了。宇宙的年齡有多大呢？我們說小于二百億年，我們宇宙的年齡小于二百億年，目前傾向性的看法認(rèn)為宇宙的年齡大約是一百五十億年。我經(jīng)常說這個(gè)年齡很好記，怎么記呢？你就把這個(gè)“億”字去掉，就是一百五十年。那就是說我們努努力，科學(xué)發(fā)展以后，健康條件好了，有可能活到一百五十歲，差不多人的極限。我們知道太陽它的壽命大約是一百億年。現(xiàn)在太陽已經(jīng)活了差不多是五十億年了，還有五十億年，這就是宇宙的年齡，大約就是小于二百億年。那么這四個(gè)證據(jù)，就證明了我們這個(gè)宇宙可能是通過一次大爆炸產(chǎn)生的。這就是大體上我給大家一個(gè)輪廓，有這么一個(gè)理論，有這么多觀測(cè)事實(shí)。

　　大家肯定要問你這么大輪廓這么一說究竟怎么一炸就炸出個(gè)宇宙來？我就想像不出來。孫悟空從石頭里邊出來那畢竟是神話，一蹦就蹦出來了。你這個(gè)宇宙是我們所有的星球的居住地，就是包羅萬象才叫宇宙了。怎么會(huì)這么一爆炸就爆炸出宇宙來，所以我必須回答你，就是說這個(gè)宇宙究竟是怎樣一步一步來的。

　　那么最近我們國(guó)內(nèi)流行一本書叫做《時(shí)間簡(jiǎn)史》，是由英國(guó)的一個(gè)物理學(xué)家和天文學(xué)家霍金寫的，就描述了宇宙的演化，大家很感興趣，實(shí)際上在他之前還有一本書也不錯(cuò)，叫做《最初三分鐘》。那本書就是專門寫我們這個(gè)宇宙最初的狀態(tài)怎么來的，這個(gè)最初的狀態(tài)聽起來，那就有點(diǎn)更離奇，它物理的味道就更重。所以呢，大家得要好好聽，要不然你就不可以理解，那么我也盡我最大的努力把這個(gè)事情給大家講清楚。

　　那么最初怎么來的呢？我們說最初這個(gè)宇宙通過膨脹以后慢慢來產(chǎn)生，但是這個(gè)誕生的時(shí)間是非常非?？欤卸嗫炷?？三分鐘造就一個(gè)宇宙，你信不信呢？我們來看一看三分鐘就給你造就一個(gè)宇宙，那么宇宙最初始的時(shí)候，宇宙的年齡是多大呢？0.01秒。這時(shí)候的溫度是多少度呢？是十的十一次方度，也就是說一千億度。這個(gè)宇宙是個(gè)什么狀態(tài)，我說這個(gè)宇宙是一團(tuán)混沌。這團(tuán)混沌是什么樣子的，我有一個(gè)動(dòng)畫片可以給大家看一下，這就是我們那個(gè)宇宙最初的情況，那這宇宙是什么？這一團(tuán)混沌就是比我們現(xiàn)在知道的這些個(gè)電子也好、中子也好、質(zhì)子也好、原子也好，更基本的粒子，或者說這是一堆叫做夸克。所以有種說法，在最初的時(shí)候就是一個(gè)夸克星，就是一個(gè)夸克的海洋，就是一團(tuán)混沌，什么都不是，都是造就物質(zhì)的基本原料的溫度是非常非常高，一千億度，那么在這么高的溫度下，這堆東西不可能產(chǎn)生任何東西，因?yàn)榇蠹叶际瞧綑?quán)的，在里邊就是自己在那兒漫游。那么這堆東西有一個(gè)特點(diǎn)，什么特點(diǎn)呢？它在不斷地?cái)U(kuò)張，也是必然要擴(kuò)張，為什么呢？溫度很高，它一擴(kuò)張的時(shí)候這個(gè)溫度就降低了。那么我們看一下由0.01秒擴(kuò)張到1秒，也就是1秒鐘的工夫就膨脹了。膨脹了以后，它這個(gè)溫度降到了十的十次方，一百億度。這時(shí)候就出現(xiàn)電子、中子和質(zhì)子，為什么呢？因?yàn)檫@時(shí)候溫度降低以后，它里邊的一些反應(yīng)，就使得一些光子慢慢通過反應(yīng)過程，光子就會(huì)變成電子，然后再可以聚合成中子和質(zhì)子，這是溫度降低以后。

　　如果我們的溫度再降低降到3分鐘，這時(shí)候的溫度差不多十的九次方，也就是10億度的樣子。在這個(gè)溫度下，這個(gè)宇宙出現(xiàn)一些輕的元素，什么元素呢？氫和氦。我們來看一下，由于溫度降低，原初的這些東西就開始有一個(gè)聚合反應(yīng)。你看一下，它們就聚合聚合，出現(xiàn)了一些什么呢？氫、氦這些元素就產(chǎn)生了。有了這個(gè)元素以后，就等于我們蓋大樓一樣，就有了基本的磚瓦了。這就是我們宇宙最主要的原材料，只要是有了氫再加上氦，我們這個(gè)宇宙就可以造起來了。我們這個(gè)宇宙由于溫度在不斷地降低，就造就了氫和氦。那么再稍微確切一點(diǎn)，到了3分45秒我們基本的元素就都造成了。換句話說，我們這個(gè)宇宙的雛形就產(chǎn)生了。因此我們說宇宙是最初三分鐘，如果再說的確切一點(diǎn)，最初的3分45秒鐘，我們這個(gè)宇宙的大廈就基本上奠基了，就可以了。你們想想我們宇宙造的怎么樣？速度是夠快的。你們學(xué)校里邊要是蓋一座大樓的話還得蓋一年，我們宇宙三分鐘宇宙的基石就奠起來了，剩下的工作就好辦了，怎么叫好辦了呢？因?yàn)槲覀冇钪嬷械幕驹牧嫌辛?，氫也有了，氦也有了。以后我們就拿這些氫和氦再去造星球，慢慢我們的宇宙就一步一步就把它造起來了。

　　問：何老師您好，我想問一下，你說這個(gè)宇宙現(xiàn)在是在膨脹嗎？我想問一下它到底是什么作用力使它在膨脹呢？

　　答：宇宙的膨脹呢，現(xiàn)在是一個(gè)事實(shí)，這個(gè)事實(shí)是什么原因呢，就是的的確確我們宇宙因?yàn)楫?dāng)初在不斷地膨脹，現(xiàn)在沒有力量把它拉住，拉不住。所以宇宙就不斷地在膨脹下去，這是一個(gè)觀測(cè)事實(shí)，那么這個(gè)宇宙會(huì)不會(huì)永遠(yuǎn)膨脹下去呢？現(xiàn)在我們知道拉住宇宙膨脹的惟一的力量還是靠引力，因此要想把宇宙不讓它繼續(xù)膨脹下去，把它拉住，那就只有增加宇宙中的引力。那這就是天文學(xué)家的一個(gè)任務(wù)，我們想法找到宇宙中更多的物質(zhì)，增加了宇宙的相互吸引力，那它就會(huì)慢慢的膨脹一段時(shí)間以后就會(huì)收縮回來，現(xiàn)在我們還找不到其他的力來制止宇宙來膨脹，只有靠引力。

　　問：老師我想問一下宇宙的年齡是通過什么方法測(cè)量出來的？

　　答：這個(gè)問題問的很好，你怎么知道宇宙的年齡是一百五十億年呢？我們有幾種測(cè)量方法，其中一個(gè)方法呢，就是根據(jù)哈勃定律。我們說宇宙是在膨脹，而且這個(gè)膨脹的規(guī)律非常簡(jiǎn)單，就是一個(gè)線性的，距離越遠(yuǎn)膨脹速度越大，非常簡(jiǎn)單的一個(gè)線性關(guān)系。那么你這個(gè)膨脹的斜率，也就是哈勃常數(shù)，我把它倒過來，就是哈勃常數(shù)的倒數(shù)，正好就是宇宙從最初的一點(diǎn)膨脹到現(xiàn)在的時(shí)間。那么這個(gè)年齡呢，我們就管它叫做哈勃年齡，這是一個(gè)很重要的。用到現(xiàn)在， 那么哈勃常數(shù)也是越小的話，那就說這個(gè)年齡經(jīng)歷的越長(zhǎng)。那哈勃常數(shù)就越大呢，這個(gè)年齡呢，這個(gè)年齡就越大，那么哈勃常數(shù)越大呢。這個(gè)年齡就越小，為什么呢？很簡(jiǎn)單，因?yàn)榕蛎浀浆F(xiàn)在了，你膨脹的速率慢，也就是哈勃常數(shù)小，膨脹到現(xiàn)在需要的時(shí)間呢就越長(zhǎng)。所以天文學(xué)家一個(gè)很重要的任務(wù)，要想測(cè)量準(zhǔn)宇宙的年齡，你就要把這個(gè)哈勃定律里邊的哈勃常數(shù)來測(cè)準(zhǔn)。我們放哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，很重要的理由就想把哈勃常數(shù)測(cè)準(zhǔn)。那么現(xiàn)在測(cè)量的結(jié)果呢，這個(gè)哈勃常數(shù)還不是特別的小，所以我們宇宙的年齡也不是特別的大。大約是一百五十億年，另外一個(gè)我們可以算一算，在宇宙中，一些星球的年齡，特別是我們可以算一算星團(tuán)的年齡。就這個(gè)星團(tuán)的年齡，就是好多星球組成在一起的我們叫做星團(tuán)，我們把這個(gè)星團(tuán)的年齡算一下，因?yàn)檫@個(gè)星團(tuán)正好是從非常年輕的恒星，還有非常老的恒星，那么有剛生成的，還有很老的恒星。那么這一個(gè)星團(tuán)的年齡我們是可以測(cè)出來的，我們通過它這個(gè)在一個(gè)圖上的一個(gè)反應(yīng)，我們可以測(cè)出來它年齡是一百多億年。除此之外我們還有更直接的方法來測(cè)，怎么叫更直接的方法呢？就是通過同位素來測(cè)量，比方我們測(cè)量地球上邊的鈾的同位素，通過鈾位素衰變的周期來測(cè)量地球的年齡。我們測(cè)量出來地球的年齡是四十多億年，此外我們還可以從宇宙飛來的隕石里邊測(cè)量它上邊同位素的含量，也可以確定年齡。總之通過所有的這些因素我們加在一起，就估算出來這個(gè)宇宙的年齡不超過二百億年，那么大家現(xiàn)在傾向于說一百五十億年。

　　問：我想請(qǐng)問老師一下，因?yàn)橛钪嫠?.01秒剛開始的年齡的時(shí)候，它所處的空間宇宙外部空間是一個(gè)什么樣的狀態(tài)？

　　答：這個(gè)問題問的也很好，那么宇宙在0.1秒鐘的時(shí)候，或者在0.01秒的時(shí)候，宇宙空間非常非常小，那么小到多小呢？小到你想像它有多小就有多小，絕對(duì)比你想像的還要小。你把它想像的像一個(gè)米粒那么大，那么我這個(gè)宇宙比那個(gè)米粒小多了。大家經(jīng)常在問這個(gè)問題，那么這個(gè)米粒外頭是什么？我們不知道，因?yàn)槲覀兙蜕钤谖覀冞@個(gè)宇宙里邊，我們只知道我們這個(gè)宇宙，宇宙以外的事情我們不知道。很可能宇宙外邊還有一個(gè)宇宙，那個(gè)宇宙是另外一個(gè)獨(dú)立的宇宙?？上壳拔覀冞@個(gè)宇宙和宇宙還沒有連通，不要說宇宙和宇宙沒有連通了，我們宇宙內(nèi)部的星球之間都還沒有溝通。所以宇宙外頭的事情我們是一概不知，如果你要想知道的話，只能從理論上推測(cè)。那么還有一種說法就認(rèn)為，我們這個(gè)宇宙看上去就是一個(gè)大黑洞，那外邊這個(gè)宇宙呢，也是一個(gè)大黑洞。所以都是黑洞和黑洞，老死不相往來，誰也不知道誰。但是我們這個(gè)宇宙呢，就是從這么小的空間不斷不斷地膨脹，就是我們現(xiàn)在的就是我們現(xiàn)在的宇宙狀態(tài)。

　　問：老師我想問一下，現(xiàn)在科學(xué)家能不能確定地球在宇宙空間中的位置？

　　答：這個(gè)很容易，現(xiàn)在天文學(xué)家把地球在宇宙空間的位置確定的非常的精確，精確到什么程度呢？大家從歷史上來說，以為老子天下第一。就這個(gè)地球，地球就是中心，大家知道后來有一位哥白尼，就把我們的地球搬了搬家，地球不是中心。誰是中心呢？太陽是中心，那么天文家后來再一發(fā)現(xiàn)，對(duì)不起，太陽也不是中心。太陽也不過就是我們的銀河系里非常普通的星球，離銀河系的中心大概是五萬光年，所我們就想，地球從宇宙的角度來看實(shí)在是太渺小了。

　　問：老師我想問一個(gè)問題，就是在一開始的時(shí)候，您提出了一個(gè)熵的概念，而根據(jù)熵增原理，熵越大這個(gè)體系就越穩(wěn)定。而對(duì)于咱們這個(gè)宇宙，如果是處在一個(gè)熵增的過程當(dāng)中，它會(huì)不會(huì)發(fā)展到最后就成所有的星球都發(fā)展成碎片？而如果以這樣的說法看來，那它不就又回到了最初混沌的狀態(tài)了嗎？還有一個(gè)問題就是說現(xiàn)在宇宙的邊緣的溫度大概是2.7K。您又說，它會(huì)處在一個(gè)繼續(xù)降溫的過程當(dāng)中，而降到一個(gè)溫度之后，它又會(huì)有可能收縮，任何一個(gè)體系它都有趨向自我穩(wěn)定的一個(gè)趨勢(shì)，如果是這樣的話，那它是不是有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度？

　　答：這個(gè)問題問的比較好，也比較深入，我們說現(xiàn)在從熱力學(xué)的原理來講，的確熵是增加了。這個(gè)增加這樣，就因?yàn)槟?，這個(gè)狀態(tài)總是從有序到無序，這個(gè)熵的概念看起來很神秘，實(shí)際上在很多方面都可以用到熵，我可以給你引申一下，比方說我們可以用熵的概念描繪我們一個(gè)城市。我們城市來講的話，一開始總是熵比較小，所謂熵比較小，就是我們城市供應(yīng)的都是食品等等都是非常有序的。經(jīng)過我們城市消化了以后等等，都變成垃圾了。那熵怎么樣？就增加了，那你要想這個(gè)城市維持得好，就需要在這城市里邊注入負(fù)熵，也就是讓它更有序化。這樣的話不使得這個(gè)城市越來越混亂，都變成垃圾了，這就是熵的一個(gè)基本的概念。我們的宇宙也是這樣，目前的宇宙的的確確是處在熵增加的狀態(tài)，熵在不斷地增加。但是我說了，可能增加到一定程度以后，會(huì)由無序又逐漸的走向有序，也就是說它可能又凝聚。凝聚以后原來小的一些星球都可能凝聚成更大的星球，使得更有序，那熵就減小了，這種可能是存在的。

下

　　上一講我們介紹了宇宙是怎樣通過大爆炸以后來誕生的，上一次我們只講了宇宙從大爆炸，然后呢，僅僅的持續(xù)了多長(zhǎng)時(shí)間呢？?jī)H僅持續(xù)了三分多鐘，也就說我們的宇宙基本框架就形成了。下面我們看，三分鐘以后宇宙怎樣演化，怎樣一步一步的演化到我們現(xiàn)在的星球，現(xiàn)在的宇宙狀態(tài)。那么我就要問一個(gè)最簡(jiǎn)單的問題，也是最通俗的來問，是先有的雞還是先有的蛋？我要回答什么問題呢？我要回答的是星系是怎樣形成的這個(gè)問題。

　　的的確確現(xiàn)在有兩種理論，那么哪兩種理論呢？我們來看一下，這個(gè)圖就是一個(gè)典型的宇宙從一開始大爆炸以后，逐步演化的一個(gè)示意圖。那么一開始呢，那一點(diǎn)就是大爆炸，大爆炸以后呢，宇宙不斷的膨脹，同時(shí)溫度也在不斷地降低。那么中間的那一部分，就是我們現(xiàn)在看到的宇宙的背景輻射，或者叫做微波背景輻射，那么再往外邊看到，宇宙在一點(diǎn)一點(diǎn)降低以后，物質(zhì)慢慢就溫度就越來越降低，越降低以后呢，物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)就越來越大。換句話說呢，這個(gè)物質(zhì)就開始大家往一塊靠，就開始形成一些小的團(tuán)塊，這些團(tuán)塊在再慢慢聚合，一步一步地就形成后邊大家看到的，這個(gè)星系。也就說由一點(diǎn)一點(diǎn)聚合，就聚合成星系了。

　　如果按照這個(gè)順序的話，不管怎么說，后邊這一段是由小的團(tuán)塊一點(diǎn)一點(diǎn)形成大的團(tuán)塊，那就相當(dāng)于我們說的先有的蛋后有的雞，就變大了。但是還有一種可能，突然之間就先形成一些大的團(tuán)塊，然后一點(diǎn)一點(diǎn)大的團(tuán)塊再把它分裂，那就是說的先有的雞后有的蛋。那么從什么時(shí)間開始形成星系呢？就是這個(gè)宇宙的溫度我們說最初非常非常高，有一千億度，如果說再往回追溯的話呢，甚至比一千億度還要大。那么在這么高的溫度下，我們說它不可能形成物質(zhì)團(tuán)塊。那么溫度降低到四千度的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候這些物質(zhì)的溫度就涼下來了，冷下來了。然后呢，大家有可能坐在一起來談了，就可以靠攏了，所以到了四千度的時(shí)候，宇宙中就開始形成物質(zhì)團(tuán)塊，換句話說，引力就開始起作用，這就是我們星系開始形成的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間呢，大約是在宇宙爆炸之后的十億年，宇宙從爆炸以后，到了十億年，就開始形成物質(zhì)團(tuán)塊了。就按照這個(gè)圖，叫做top-down，就先形成非常大的團(tuán)塊，宇宙一冷下來以后，突然之間這冷下來之后，大家就是非常的高興，非常的歡呼，原來都在激發(fā)狀態(tài)，誰也不得安寧，突然一冷下來以后所有物質(zhì)成團(tuán)了，只有成團(tuán)了才能沉淀下來，先成團(tuán)了一個(gè)很大很大的團(tuán)塊，多大呢，就像一個(gè)大餅一樣，這個(gè)大餅成了以后，再慢慢慢慢分裂，就形成了下邊的一個(gè)一個(gè)的星系。這是一種可能，這就是說，先有的什么？先有的雞后有的蛋，先形成大的團(tuán)塊，然后再形成現(xiàn)在的星系。

　　還有一種可能，叫bottom-up，就是先形成小的一些物質(zhì)，就是團(tuán)塊。然后這些小的物質(zhì)一點(diǎn)一點(diǎn)來凝聚，最后凝聚成什么？一個(gè)一個(gè)的星系，總之不管是由大塊變成小塊的，還由小塊的變成大塊的，總之要形成什么？形成我們現(xiàn)在的星系，也就是說，宇宙大爆炸之后，大約十億年，就開始出現(xiàn)形成了星系。

　　這個(gè)圖是一個(gè)模擬圖，就模擬一下這個(gè)星系是怎么形成的，現(xiàn)在就是做一個(gè)它的模擬過程。你看這些個(gè)團(tuán)塊在相互之間互相吸引，并合在一起，最后呢，形成了幾個(gè)星系，好，就形成這個(gè)星系，那么我們這個(gè)動(dòng)畫呢，最初看到幾個(gè)團(tuán)塊是由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝下來了，我們?nèi)缓竽M，那些團(tuán)塊根據(jù)我們這個(gè)模擬過程最后就形成這個(gè)星系。

　　那么現(xiàn)在宇宙中有多少星系呢？數(shù)也數(shù)不清，我們?cè)倏磶讉€(gè)，那么這就是真實(shí)拍下來的宇宙空間的一部分。你會(huì)看到什么，彌漫著很多的物質(zhì)，這些個(gè)物質(zhì)呢就在不斷地形成新的星球，不斷地形成新的星球，那么宇宙中和我們銀河系一樣的星系多不多，太多了，就宇宙中有很多很多和我們銀河系一樣的類似的星系，你要說我們銀河系漂亮不漂亮，跟這個(gè)星系比的話，可能還沒有這個(gè)星系漂亮，這個(gè)星系叫做漩渦星系，中間有一個(gè)核，是非常漂亮的，所以這個(gè)星系在那兒不停的旋轉(zhuǎn)，這就是一個(gè)和我們銀河系類似的一個(gè)河外信息。我們?cè)倏匆粋€(gè)，這也是一個(gè)星系，這個(gè)星系呢不那么旋轉(zhuǎn)，我們把它叫做橢圓星系。它是一個(gè)橢圓形的，但是這個(gè)星系個(gè)非常大，這個(gè)橢圓星系往往比漩渦星系個(gè)頭還要大。那么橢圓星系在宇宙中也非常多，我們?cè)倏匆粋€(gè)，你看這個(gè)星系有什么特點(diǎn)呢？一邊有旋轉(zhuǎn)，另外它中間那個(gè)核不是一個(gè)圓的，有點(diǎn)像一個(gè)棒槌一樣，所以我們管這個(gè)星系叫做棒旋星系。

　　這是另外一個(gè)星系，這個(gè)星系還有一個(gè)小兄弟。你看星系左邊它還帶著一個(gè)小的星系跟它連在一起，好像是一個(gè)大星系牽著一個(gè)小弟弟，兩個(gè)星系連在一起，樣子非常好看。就像一個(gè)大的手臂一樣，把那個(gè)小的星系牽在一起，這也是一個(gè)巨大的橢圓星系，這個(gè)就比星系的規(guī)模要大的多。你看上邊那些個(gè)點(diǎn)，每一個(gè)點(diǎn)就是一個(gè)星系，星系和星系組合在一起，是什么呢？叫做星系團(tuán)，就是星系和星系也可以組合在一起，成為一個(gè)更大的家庭，我們叫做星系團(tuán)。這個(gè)就是一個(gè)星系團(tuán)，這個(gè)星系團(tuán)是目前離我們銀河系最近的一個(gè)星系團(tuán)，叫做仙女座星系團(tuán)，離我們最近。

　　我們說了半天，我們銀河系是不是一個(gè)星系，當(dāng)然我們銀河系是一個(gè)星系，有人就問了，那你告訴我銀河系星系是什么樣子的。這非常困難，因?yàn)槲覀冊(cè)谶@個(gè)星系里邊，是無法看到我們星系全部的面目，我們只能看一部分，看看太陽這邊的是什么狀態(tài)，再看看太陽那邊是什么狀態(tài)，然后我們大體上就把我們的銀河系描繪出來了。那么描繪的結(jié)果，有一個(gè)星系和我們的銀河系應(yīng)該是非常相像的，就是這個(gè)星系，這個(gè)星系叫做仙女座大星云，這個(gè)大星云也是離我們最近的星云之一，這個(gè)星云不但是我們的姊妹星云，而且這個(gè)星云在歷史上立了很大的功勞。

　　我在上一講提到了，哈勃證明了我們的銀河系之外還有銀河系，和我們銀河系一樣的，怎么證明的呢？就是通過這個(gè)星系來證明的，具體說它在這個(gè)星系里邊找到了單個(gè)的星，不但找到了這個(gè)星，而且通過這個(gè)星測(cè)出了仙女座大星云的距離，發(fā)現(xiàn)這個(gè)仙女座大星云，絕對(duì)不會(huì)是處在我們銀河系里邊，那么在哈勃之前大家有一種看法，這個(gè)就是我們銀河系里邊的一些星云，所以當(dāng)初把它叫混了，我們管它叫仙女座大星云。而這個(gè)仙女座就不然了，它是我們銀河系一樣的一個(gè)星系。首先有星系，然后星系里邊再誕生了各種的恒星，那么恒星周圍再有星星的家族。那這樣的話，我們這個(gè)宇宙就慢慢誕生了，包括人類也就通過宇宙的演化，各種的高等生命，也就誕生了。

　　我們談到這個(gè)地方以后大家會(huì)想到，你談了這么多，談到了現(xiàn)在了，你能不能談?wù)勎磥?，我們的宇宙將來怎么辦？所以問題就變成我們的宇宙會(huì)終結(jié)嗎？雖然我們說宇宙的終結(jié)離我們是非常非常遙遠(yuǎn)的事情，但是你不得不考慮。特別是作為科學(xué)家來講，作為天文學(xué)家來講一定要回答這個(gè)問題，我們的宇宙會(huì)不會(huì)有終結(jié)？我們?cè)倩剡^來看一下宇宙的演化，你看宇宙從最初一點(diǎn)，一步一步往下演化。我剛才說了，那么到了圖的右邊你就看到，通過星云以后，最后形成了很多星系，星系里邊有恒星，那么恒星周圍可能有行星，有可能誕生高等生命。那么宇宙還要往下膨脹，這個(gè)宇宙會(huì)不會(huì)無休止的膨脹下去呢？這是擺在天文學(xué)家面前一個(gè)非常嚴(yán)肅的問題，你必須回答，不然的話，你這個(gè)天文學(xué)研究可以說研究得不夠徹底，對(duì)宇宙的了解還非常有限。天文學(xué)家正在努力去回答這個(gè)問題，那么通過反復(fù)地研究，我們發(fā)現(xiàn)我們的宇宙的走向大概是這個(gè)樣子：我們先說一下這個(gè)圖，這個(gè)圖的橫坐標(biāo)就是時(shí)間，這個(gè)縱坐標(biāo)就是宇宙的大小，那么靠近坐標(biāo)軸的這個(gè)地方的綠線就是我們目前的狀態(tài)，就是我們目前宇宙的位置。我們宇宙有三種可能，第一種可能就是最上邊那個(gè)紅線，這個(gè)可能就是我們的宇宙一直膨脹下去，一直膨脹下去，而且膨脹的速度是越來越快，往外膨脹，這是的宇宙一種可能。那么中間呢，第二種可能宇宙也是在膨脹，但是它膨脹的速度比較慢一點(diǎn)，比較平坦，也在膨脹，也會(huì)是不斷地膨脹下去。那么第三種狀態(tài)，就是最下邊那條藍(lán)線，它說呀我們目前的宇宙的確是在膨脹，但是我們宇宙膨脹以后呢，還會(huì)收縮，就是說從最初出發(fā)以后，膨脹一段時(shí)間以后，經(jīng)過若干若干年以后，還會(huì)要收縮回來。

　　這個(gè)理論告訴我們，宇宙有這么三種可能性，天文學(xué)家就回答了，哪一種是正確的？怎么來回答呢？那么現(xiàn)在要回答這個(gè)問題，從理論上講很簡(jiǎn)單，從實(shí)測(cè)上來講很困難，為什么說從理論上很簡(jiǎn)單呢？這個(gè)宇宙究竟是繼續(xù)膨脹下去，或者是膨脹的速度很快，或者是膨脹的速度很慢，還是膨脹膨脹以后就收縮回來，主要取決于我們宇宙中的平均物質(zhì)密度，也就是說我們宇宙中到底有多少物質(zhì)。如果我們宇宙中平均的物質(zhì)密度比較高，那么它的引力的作用就會(huì)越來越大，那就有可能膨脹一段以后呢，就收縮回來。那么宇宙中如果物質(zhì)密度比較低，沒法拉住，咱們宇宙就一直膨脹下去，就是這樣，從理論上講就這么簡(jiǎn)單，但是還有一個(gè)問題需要天文學(xué)家注意，就是宇宙中的暗物質(zhì)。大家知道我們國(guó)家著名的物理學(xué)家李政道教授在他的演講就提到，他說21世紀(jì)物理學(xué)的一個(gè)重要的任務(wù)之一就是研究宇宙中的暗物質(zhì)。

　　因此這些暗物質(zhì)非常重要，那么事情是不是到此為止呢？沒有。事情到此還沒有截止，怎么沒有截止呢？最后我們觀測(cè)發(fā)現(xiàn)還有更嚴(yán)重的矛盾，就是把宇宙中的這些暗物質(zhì)加進(jìn)來，我們算出來宇宙的年齡也不對(duì)，還不正確，還必須有其他的物質(zhì)，才能造成我們目前的宇宙的狀態(tài)，年齡才能符合。那還有什么物質(zhì)？一種是看得見的，一種是看不見的，那么看不見的總之它還在那兒存在。我們現(xiàn)在不但看不見，而且現(xiàn)在我們認(rèn)為還沒有存在的物質(zhì)就是真的不存在，這個(gè)問題就很嚴(yán)重了。有沒有呢？現(xiàn)在的回答說可能有，而且有的可能性是越來越大。這個(gè)物質(zhì)說來很有意思，這最早是誰提出來的呢？最早是愛因斯坦提出來的，愛因斯坦在他的廣義相對(duì)論方程里邊隨便加了一下，再加上一項(xiàng)我這個(gè)方程才能平衡，加的是個(gè)什么東西呢？愛因斯坦也說不清，大家就在他加的那一項(xiàng)里邊在那兒做游戲。做了半天，愛因斯坦表示很歉意，說我這個(gè)宇宙中加的這一項(xiàng)，宇宙常數(shù)加錯(cuò)了，他說我這一生中犯的一個(gè)最大的錯(cuò)誤，就是在我的方程里邊加了個(gè)宇宙常數(shù)?？墒菦]想到我們愛因斯坦過世半個(gè)世紀(jì)了，我們現(xiàn)在沒辦法了，又把他這個(gè)救命的稻草又拿來了。應(yīng)該加進(jìn)去，說愛因斯坦老先生沒錯(cuò)，還是應(yīng)該加進(jìn)去，不但應(yīng)該加進(jìn)去而且十分重要，有可能在真空里邊就有物質(zhì)，真空里面可以取出物質(zhì)來，那你們想一想如果天文學(xué)家把這個(gè)事情真正證實(shí)了，那我們這個(gè)物質(zhì)的來源呢，那就比過去想象的要豐富的多。我們的真空里邊就可以取出物質(zhì)來，而且這個(gè)物質(zhì)的含量甚至比我們看到的物質(zhì)的含量還要多，還要豐富，那可真是取之不盡，用之不竭。你就隨便取吧，探囊取物，想取多少就取多少。當(dāng)然這個(gè)問題還是比較復(fù)雜，需要天文學(xué)家包括物理學(xué)家共同來解決，天文學(xué)家從觀測(cè)上找到他存在的證據(jù)。所以說，李政道教授預(yù)言的這個(gè)是非常正確的，宇宙中21世紀(jì)物理學(xué)的一個(gè)重要的課題，可能就是研究宇宙中的暗物質(zhì)。

　　那么如果說真的宇宙中有足夠的暗物質(zhì)，物質(zhì)非常多，那就會(huì)出現(xiàn)什么狀態(tài)呢？就像這個(gè)圖上所描述的，就是最下邊的一個(gè)狀態(tài)。什么狀態(tài)呢？我們的宇宙目前是在膨脹，膨脹膨脹以后怎么樣，就慢慢就收縮了，就又收縮到一點(diǎn)。

　　那么現(xiàn)在天文學(xué)家有一個(gè)很重要的任務(wù)之一，就是不斷地來研究宇宙中總的質(zhì)量究竟有多少，大家知道我們放了空間望遠(yuǎn)鏡，還放宇宙飛船，不僅觀測(cè)它的光學(xué)波段，還觀測(cè)它的X射線波段，還不夠，還觀測(cè)它的γ射線波段。所有這些目的之一，就想真正了解一下我們宇宙中究竟有多少物質(zhì)，最重要的是回答我們的宇宙究竟要到那里去，什么時(shí)間終結(jié)，會(huì)不會(huì)終結(jié)，會(huì)不會(huì)收縮到一起再重新開始。

　　我講了這些以后我不用問你們，你們自然有很多問題。這個(gè)實(shí)在是太玄妙了，不可思議，肯定有很多不可思議的問題。比方說這個(gè)宇宙到底有多大呀？你說了半天，這個(gè)宇宙有沒有邊呀，宇宙是大爆炸，大爆炸開始是怎么回事？大爆炸之前是個(gè)什么東西呀？大爆炸的空間有多大呀？那么大爆炸的時(shí)候，這么大一個(gè)宇宙裝在那么一個(gè)小的空間里邊裝得下嗎？諸如此類的問題太多了，我先回答一個(gè)問題。什么問題呢？我們的宇宙有沒有邊，這個(gè)宇宙到底有多大，那么天文學(xué)家會(huì)告訴你，這個(gè)宇宙是無限大的，你走不到盡頭，走多遠(yuǎn)都走不到。你就不相信，我到任何一個(gè)地方去，我從這個(gè)地方到另外一個(gè)地方去，那么走的時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)我總能走到，最遠(yuǎn)是繞著地球轉(zhuǎn)一圈。我也可以轉(zhuǎn)過去，怎么走不到頭呢？我先給大家最簡(jiǎn)單的演示一下，你看這是一張紙，我把這個(gè)紙稍微彎一下，彎成這么一個(gè)環(huán)。大家知道這個(gè)環(huán)，你看這個(gè)面上如果有一個(gè)小螞蟻在這個(gè)面上走，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它怎么樣？它走得到頭走不到？走不到。它轉(zhuǎn)著圈就回來了。你說這個(gè)面有幾個(gè)面？你仔細(xì)看一下，這只有一個(gè)面。這就說明什么呢？這我就告訴你一件事情，只要我這個(gè)空間把它彎曲了，你就會(huì)出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象，就不會(huì)再走到頭了。就這么簡(jiǎn)單的事情，你放上一個(gè)螞蟻它在上面走，永遠(yuǎn)也走不到頭。所以說空間只要一彎曲你就走不到頭了。這就是我剛才彎的曲面的一個(gè)卡通片，你看這個(gè)螞蟻在這個(gè)面上走來走去，它會(huì)怎么感覺，它認(rèn)為能不能走到盡頭？永遠(yuǎn)走不到盡頭，這個(gè)宇宙永遠(yuǎn)走不到盡頭。

　　那么回過來說為什么永遠(yuǎn)走不到盡頭？就因?yàn)樵谖覀兡壳斑@個(gè)宇宙中，我們量宇宙的距離是通過什么來量呢？是通過光線，根據(jù)廣義相對(duì)論這個(gè)光線在宇宙中是彎曲的，而這個(gè)彎曲已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了。就說通過日全食的觀測(cè)已經(jīng)證明了光線的確是彎曲的，因此我們看這個(gè)宇宙是永遠(yuǎn)看不到盡頭，所以我們的宇宙是無限的。

　　另外一點(diǎn)我們要說，你總是想找誰是宇宙的中心？誰是宇宙的邊緣？這個(gè)不存在。我們說在這個(gè)宇宙中根據(jù)這個(gè)理論，我們宇宙中的任何一點(diǎn)都是平權(quán)的。我們說哥白尼把地球?yàn)橹行陌岬教枮橹行?，我們就引用他這個(gè)名字，把這個(gè)原理叫做哥白尼原理。哥白尼原理用在宇宙上怎么說？就在宇宙中各點(diǎn)都是平權(quán)的，都是一樣的。我們宇宙的話，你站在任何一點(diǎn)來觀測(cè)宇宙，得到的效果都是一樣的，大家都是平權(quán)的。這就是說我們的宇宙是一個(gè)不會(huì)有一個(gè)邊界宇宙，不會(huì)有一個(gè)特殊的位置。

　　那么還要回答一個(gè)問題，你說宇宙從大爆炸起始的，那么大爆炸之前是什么？我剛才圖里演示了，但是一種可能大爆炸之前也是一個(gè)宇宙，它收縮了以后開始大爆炸。那么也可能是有其他的可能性，這個(gè)可能性我們目前實(shí)事求是的說不是太了解。而且宇宙最初這個(gè)物理狀態(tài)這么極端，我們研究透了沒研究透，也實(shí)事求是的說也沒有研究透，這個(gè)狀態(tài)還是非常特殊。但是不管怎么說，這個(gè)大爆炸理論到目前為止無論從理論上還是從觀測(cè)上已經(jīng)被大部分人都接受了。所以有種說法，我們管目前的大爆炸理論叫做標(biāo)準(zhǔn)的宇宙。由于這個(gè)大爆炸它是一個(gè)熱的大爆炸，而不是一個(gè)冷的，所以我們管這個(gè)模型叫做熱大爆炸宇宙模型。這個(gè)熱大爆炸宇宙模型，目前呢，已經(jīng)被廣泛地接受了。

　　雖然是說廣泛地接受了，但是畢竟有好多不盡如人意的地方，想想起來非常困難。特別是我在介紹宇宙最初三分鐘的時(shí)候你們都很難想像，說是0.01秒我們整個(gè)宇宙都裝進(jìn)去，你會(huì)想到不要說整個(gè)宇宙把地球裝進(jìn)去都很困難。所以不見得令人那么滿意，那么就問了？有沒有更理想、更令人滿意的學(xué)說呢？這個(gè)回答應(yīng)該說是有。盡管有的學(xué)說還沒有被完全的普遍的接受，但是也不無道理。這樣的學(xué)說很多，我來介紹其中的一個(gè)就是霍伊爾的學(xué)說?；粢翣柺怯?guó)的一位天文學(xué)家，他前年去世的，這個(gè)人的在天文學(xué)上面有很多重要的貢獻(xiàn)。那么其中他就創(chuàng)立了一個(gè)學(xué)說，叫什么學(xué)說呢？叫穩(wěn)恒態(tài)學(xué)說。他說我簡(jiǎn)直就不可思議，你這個(gè)宇宙起始的時(shí)候就那么一個(gè)大爆炸，這個(gè)不可思議是兩方面：一方面你這個(gè)物理狀態(tài)就不可思議。你說是夸克湯，哪來這么多夸克湯？誰來煮這個(gè)夸克湯能煮出這么一鍋來？所以這個(gè)物理狀態(tài)不可思議。另外一個(gè)他說你這個(gè)物理規(guī)律也不可思議，在那樣極端的條件下，目前我們理解的物理規(guī)律在那個(gè)地方大概早就破壞了。所以他說你那個(gè)學(xué)說不對(duì)，我現(xiàn)在建立另外一個(gè)學(xué)說，叫什么學(xué)說呢？叫穩(wěn)恒態(tài)學(xué)說。

　　它有兩層含義，我們以前介紹的時(shí)候，往往講的不是很清楚。哪兩層含義呢？就說我們這個(gè)物質(zhì)，目前宇宙的物理狀態(tài)是比較穩(wěn)定的，不會(huì)有大的起伏，不會(huì)有破壞性的，是一個(gè)穩(wěn)恒的狀態(tài)。第二層含義，這個(gè)宇宙不管怎么演化，從最初到現(xiàn)在到將來，它的物理規(guī)律都是一致的，就是說宇宙的最初演化到現(xiàn)在，這個(gè)物理規(guī)律應(yīng)該是保持不變的。他說我們現(xiàn)在的宇宙模型不錯(cuò)，是在膨脹的，原來的宇宙呢？也是這個(gè)樣子，只不過比現(xiàn)在小了一點(diǎn)。那么小了一點(diǎn)的話，里邊的物質(zhì)怎么樣呢？他就說也少了一點(diǎn)，那過去那個(gè)物理狀態(tài)怎么樣？就比現(xiàn)在的密集，所以過去要小的話，里邊的物質(zhì)也少，現(xiàn)在比較大了，物質(zhì)就增加了。如果我這個(gè)宇宙在膨脹，那物質(zhì)就增加。人家就問了你這個(gè)物質(zhì)怎么來的？他說很簡(jiǎn)單，怎么個(gè)簡(jiǎn)單法呢？這個(gè)宇宙一邊膨脹，物質(zhì)就一邊產(chǎn)生，隨著宇宙的膨脹，我這物質(zhì)就不斷地在那兒產(chǎn)生。這個(gè)理論過去說起來呀，那是大逆不道，我們說我們有種看法認(rèn)為物質(zhì)是不生不滅等等，那你物質(zhì)無中生有，那不是大逆不道是什么？現(xiàn)在看來也不無道理，既然真空中都可以產(chǎn)生物質(zhì)，那就一邊膨脹，就一邊有物質(zhì)產(chǎn)生。這就是霍伊爾的宇宙觀的基本思想。那么他這個(gè)理論曾經(jīng)遭到過一些非議，但是，支持的人也大有人在。有很多觀測(cè)想支持他這個(gè)理論，他本人也很聰明，想了很多辦法去解釋。

　　我講了這么多，現(xiàn)在我講講我們中國(guó)古代的天文觀念。我們中國(guó)人很聰明，不光在現(xiàn)在，古代我們就想了很多模型。我們來看一下，這個(gè)圖片就告訴我們，我們中國(guó)人古代想出的宇宙，那么這個(gè)你看這個(gè)模型很簡(jiǎn)單，但是我要告訴你，這是周朝時(shí)候就想出來的，你就覺得不簡(jiǎn)單了。它像一個(gè)鍋蓋一樣，叫做什么學(xué)說？蓋天說，像一個(gè)鍋蓋蓋在那個(gè)地方，天上有好多星星，而且在這個(gè)基礎(chǔ)上編了很多故事。我們這個(gè)鍋蓋可能有好多柱子在那兒支著，有八個(gè)柱子，一開始說有四個(gè)柱子，后來說四個(gè)柱子支的鍋蓋支不住，八個(gè)柱子還支不住，所以那個(gè)女媧氏，她怎么辦？去補(bǔ)天，她補(bǔ)一補(bǔ)。所以我們想像力很豐富，這是我們的什么說？蓋天說。后來發(fā)現(xiàn)蓋天說有不足之處，到了春秋戰(zhàn)國(guó)的時(shí)候我們又想了一個(gè)，叫什么說？不光有一個(gè)鍋蓋蓋在上面，下邊還有，叫做什么說？混天說，就是我們整個(gè)宇宙就混混沌沌這么一個(gè)大圓球，我們地球像蛋黃一樣，在這個(gè)宇宙中間，就叫混天說。所以我們想像力很豐富，根據(jù)混天說就造了混儀，這就是通過混天說的觀點(diǎn)造的混儀，我們古代這位天文學(xué)家叫做張衡。說到這個(gè)地方，我就想到這么一個(gè)事情，就是天文學(xué)有沒有用？有多大的用處？

　　我講了半天，似乎大家感覺呢，非常的深?yuàn)W，有沒有現(xiàn)實(shí)意義呢？我可以回答你這個(gè)天文學(xué)雖然是非常深?yuàn)W，但是天文學(xué)正是我們?nèi)祟惤佑|自然科學(xué)里邊的第一門學(xué)科。我說人類接觸自然的第一門科學(xué)就是天文學(xué)，為什么那么說呢？古代人要耕作，耕作的話你要知道春夏秋冬，他怎么知道春夏秋冬？通過什么來知道？就是通過看天上的星象，那么日月我們看一般的每日每月，這個(gè)季節(jié)呢？它就通過看天上的星象，什么星星出來了，到了什么什么季節(jié)了，也就是季節(jié)的劃分等等都是靠著天文學(xué)。所以從最早的話，人類依靠的自然科學(xué)就是天文學(xué)，所以說這個(gè)天還是非常美麗的。研究宇宙呢！還是很有意義的。你看這個(gè)小姑娘，在目視著天空，在想宇宙的各種可能的模型以及我們宇宙的發(fā)展未來。謝謝大家