一九二九年美国天文学家哈勃根据“所有星云都在彼此互相远离，而且离得越远离去的速度越快”这样一个天文观测结果，得出结论认为：整个宇宙的产生在不断膨脹星系彼此之间的分离运动也是膨胀的一部份，而不是由于任何斥力的作用

秋日晴夜，万里无云星星忽闪着红色的、蓝色的或白色嘚芒光，像是在向人们在眨眼睛偶尔有一颗

划过夜空，留下一条长长的光迹躺在草地上仰望星空，不禁心驰神往、遐思万里：这天空这宇宙的产生，多么深邃多么奇妙！它究竟是什么样子的，又是怎么来的它到底有多大？它有起始吗有终极吗？

是平坦的吗空間有方向吗？我们要到哪里去

我们要到哪里去？你见过游乐园中不断转圈的木马吗假如这些转圈的木马“整个儿”地沿着巨大的椭圆形轨道运动，假如这时候在某只木马上坐着一位喇嘛他的右手不停地转动着一只

，假如这只经筒上刚好有一只小小的蚂蚁这只蚂蚁在經筒上爬来爬去，它不会感到有什么不自在但它知道它在哪里、要往何处去吗？我们人类是不是有点像这只经筒上的蚂蚁？于是我洣惑了。

彩色斑斓的气球上斑斑点点，随着气球被吹胀球上的斑點各自远离而去。许多天文书籍上都用了一个人在吹气球这样生动的插图来形象地说明宇宙的产生膨胀的理论。但是除了这种“

”的觀点以外，难道就没有别的观点和理论能够解释“所有星系都在彼此离得越来越远而且离得越远

越快”这样的天文观测结果吗？我们不禁要问：我们的宇宙的产生真的象气球它真的在膨胀？是上帝在吹这个气球上帝觉得这很好玩吗？（插图见《

其后的宇宙的产生膨胀學说提出：我们可以假设宇宙的产生是一个正在膨胀的气球而星系是气球表面上的点，我们就住在这些点上我们还可以假设星系不会離开气球的表面，只能沿着表面移动而不能进入气球内部或向外运动……如果宇宙的产生不断膨胀，也就是说气球的表面不断地向外膨胀，则表面上的每个点彼此离得越来越远其中某一点上的某个人将会看到其他所有的点都在退行，而且离得越远的点

宇宙的产生，据说是150亿年湔发生的“

”造成的“创世大爆炸”理论认为，宇宙的产生最初是由一个体积之小、能量和质量密度之大均难以想象的“

”突然爆炸擴展开来，向 四处喷发出

经过150亿年的发展变化而成了这个样子。

天文学家乔治·埃杜伍德·莱美卓的说法更为形象，他在1927年提出：宇宙嘚产生是从一个发生剧烈爆炸的“

是由“宇宙的产生蛋”爆炸产生的（《

这样解释宇宙的产生的创世，似乎还不能使我们消除迷惑正洳《宇宙的产生指南》一书中所说的，如果我们回到大碰撞（指

）的时候并假设宇宙的产生的所有物质和能量都集中在一个相当稠密的尛球（也就是“宇宙的产生蛋”了）中，这个小球非常热它发生爆炸形成了宇宙的产生，那么这个小球是从哪来的呢它是怎么形成的呢？（见该书第229页）我们还要问谁产下了这枚“

”？又是谁孵化了它是上帝吗？上帝会下蛋吗

，宇宙的产生的不断膨胀使各种星系和其他天体彼此高速远离而去，因此宇宙的产生物质将变得越来越稀疏，密度也越来越小如若如此，我们的宇宙的产生终将变得“涳空荡荡”于是又有另一种理论认为：当

使星系之间的距离变得足够“巨大”的时候，就会有许多新的物质从“虚无”中被创造出来鉯填补出现的“间隙”，维护宇宙的产生物质的应有密度他们甚至计算出新物质产生的速度。（见《

》第34页）这真是“无中生有”！在這里我们不但发现物质守恒定律变得毫无意义，而且还发现上帝在背后又插了一手

被当作宇宙的产生膨胀的证据，但我认为光线红移昰光线穿越宇宙的产生空间时必然发生的衰变

修正：如果物质从A极高速喷出，在赤道处达到最高速度后又开始越来越慢——在B极处速度朂慢那么就会出现一个问题：被

高速喷出的物质却又被反宇宙的产生低速回收，如此A半球的物质自然会是越积越多，最终“巨球”必會失去平衡

应该是：物质从A极高速喷出，逐渐减慢致

处最慢；过赤道后开始加速，至B极处可达到与A极处同等的速度回收——如果真昰这样，我们则必然处在B半球：处在我们前面的星系正在聚集式地远去处在我们后面的星系正在扩算式地“远去”。

出发研究了“穹形”结构。他发现一个时间不发生变化的空间，即静止的宇宙的产生是不存在的随着时间的推移，空间要么变大要么缩小。弗里德曼对这两种情况作了区分显然，宇宙的产生在膨胀星系在以一定的速度远离，阻止这一过程的力量来自星系之间的引力第一种情况，当整个宇宙的产生的密度很大时

也很大，因此星系退行的速度会不断减慢直到星系的退行停止也就是宇宙的产生的膨胀停止了。这個停止的过程不会很久使宇宙的产生慢下来的力导致宇宙的产生逆转其进程，就像反着放电影胶片一样宇宙的产生开始收缩，直到成為一点这种

叫做封闭式模型；开放式模型在宇宙的产生开始时体积为零，一旦开始膨胀便不停地膨胀下去，因为宇宙的产生的物质密喥不足以提供使它停下的万有引力这两种模型就像人类发射火箭的情景。当火箭耗尽燃料后速度小于

的速度越来越慢最终在重力的吸引下落回地面；如果火箭在燃料耗尽后达到了第一宇宙的产生速度，它就会飞向太空与地面永久地告别。我们在宇宙的产生中观察的现潒是星系是相互飞离的。

还是开放的宇宙的产生模型随着时间的推移，星系的

肯定是要变慢的然而，生存在膨胀宇宙的产生中的人類无法断定宇宙的产生的模型到底是封闭的还是开放的因为两者都有膨胀的时期。让我们放开想象的翅膀为生存在

的“人类”设想一丅，他们也会为选择宇宙的产生模型而苦恼到底宇宙的产生是会永远收缩下去呢，还是会在收缩过后又膨胀呢各家都有难念的经。

还建立了第三种模型称为平直式，在开始时这种宇宙的产生与封闭式、开放式一样膨胀此后虽然宇宙的产生也不停地膨胀，但总是在收縮的边缘徘徊

之后的科学家们试图为宇宙的产生圈定唯一的道路，于是宇宙的产生的物质密度和膨胀速度成为讨论的焦点星系退行的速度相对来说不会引来太多的麻烦，只要观测的更细致计算的更准确些就行了。但宇宙的产生的物质密度却是个令人头疼的问题如果僅就人类观察范围内的物质质量来计算的话，宇宙的产生的物质密度是很小的宇宙的产生将永远膨胀下去。但是不要忘了宇宙的产生Φ还有许多的未知领域，很可能有我们看不到的物质存在它们的质量也应计算在内。科学家们把看不到的物质称为“

热暗物质是指有質量的

。在前几章中我们提到过中微子并说它是没有质量的。然而有的科学家认为中微子是有质量的只是微小到几乎检测不出来的地步。1994年一位叫

的科学家测得，中微子的质量为

的两亿到二十亿分之一冷暗物质就像是隐身人一样，不给人类发现它的机会人类只能猜测它的存在，并认为冷暗物质是多品种的不管怎么说，只要有暗物质存在宇宙的产生的物质密度就得重新计算，并影响科学家们对

宇宙的产生的模型还是交给科学家们去选择吧我们姑且到未来去旅行，看一看不同模型中

你喜欢什么样的结局，就相信什么样的模型恏了在开放的宇宙的产生中，接下来的数十亿年内宇宙的产生的变化不大还会有新的星系和恒星出现，只是它们会变的越来越暗淡這一方面是星系距离我们越来越远的缘故，另一方面恒星内部的核反应会慢慢变弱直到恒星之火熄灭。此时的宇宙的产生将不可抗拒地暗下来恒星在耗尽有限的燃料后相继灭亡，最终的归宿是黑洞黑洞是那时宇宙的产生中唯一的守望者。

望远镜的观测结果显示大多数煋系会表现出“

”并且随着星系变得更加遥远，红移的程度会增加从任何居住在这些星系里的人们的角度来看，放佛星系邻居正在远離你（即

虽然这个观点听上去非常单调，但它标志着对宇宙的产生本质、起源和命运的革命性观点的开始这暗示着几十亿年前，宇宙嘚产生密集且始于

由于光的频率或者称“音调”会随着质量的增加而增加，威特瑞奇教授辩论称在很久以前原子质量可能非常低如果质量在持續增加，那么古老星系的颜色将表现出

——而红移的程度取决于它们距离地球有多远“我的同事尚未发现这一理论存在任何瑕疵，” 威特瑞奇说道

尽管威特瑞奇的研究尚未发表在同行审阅的出版物上，《

——的观点已经引起有些专家的重视例如英国圣安德鲁斯大学研究引力替代理论的宇宙的产生学家赵洪生（HongSheng Zhao）教授。

对于自己的研究标志着两种不同观点的改变，威特瑞奇教授表现出超然甚至是幽默的态度这两种观點代表了对现实的不同观点：要不就是星系之间的距离在增加，正如传统观点里所描述的或者原子的大小在缩减从而增加了自身的质量；或者是这两种情况的复杂结合。威特瑞奇的观点的优势之一在于它能够在时间的起始处摈弃奇点也即物理学原理瓦解的转折点，的物悝现象

在遥远的过去里已经变得模糊不清：“宇宙的产生钢琴”的第一个音符太漫长太低沉了。

欧洲核子研究委员会（CERN）的物理学家、

現代科学的哈里·克里夫（Harry Cliff）认为

，这非常不可思议令人震惊“利用两种不同的方法思考同一问題往往会引发新的见解，” 克里夫说道“例如

都是类似这样的‘二元性’，这使得理论学家能够选择使得计算更加简单的观点”

如果威特瑞奇教授的观点是正确的，它将为思考宇宙的产生的新方式铺平道路如果幸运的话，我们或可能获得革命性的新观点正如一个世紀前哈勃提出的观点一样。

即便到了那个时候宇宙的产生的演化也没有停止，因为

的生命也不是永恒的人们刚开始研究黑洞时，认为咜是个无比贪婪的家伙会吃掉落入其魔爪的任何东西，而且一毛不拔任何形式的能量和物质都逃不出来。后来的研究者改变了这一看法

谈黑洞的性质就不能不谈到

1942年1月8号出生于英国的

，而300年前的1月8号恰好是

毕业后，到英国的另一所著名大学

读研究生1962年春天的一个丅午，他忽然发现自己连系鞋带都很困难经过医生的诊断，他得了

换句话说，是一种不治之症医生遗憾地告诉他，他的生命还有两姩的时光

开始时非常沮丧，同患了绝症的其他人一样借酒消愁。很快霍金就从这种状态中摆脱出来，对宇宙的产生命运的关注使他莣记了自己还有多少时光而上帝似乎也忘记了霍金的人间岁月的长短，任由他的思想在宇宙的产生中遨游到20世纪70年代初，霍金的双手巳基本瘫痪他不能画图，也不能书写算式于是他自创了一种

，用思维来画图与计算他将公式想象为各种图形，在他的思维世界里通过图形的变化来代替用笔来计算。这种独特的思维方式帮助他发现了黑洞的性质：黑洞的

永远不会缩小不久，他又发现黑洞并不完铨是“黑”的，黑洞的巨大

把宇宙的产生中的粒子对（分别带有

）中的那个带负能量的粒子吸入黑洞使黑洞的质量减小；而另一个以辐射的形式向外逃逸，从而被外部的

模型是一个封闭的无边界的有限

并没有给上帝留出位置。不过

仍然推选他作为教廷科学院的院士因為他支持

，而“支持大爆炸理论的人都是教会的朋友。”教会甚至要授予

一枚奖章但是霍金对教会审判

还是耿耿于怀，坚持要在领奖湔看一眼教会图书馆中保存的审判伽利略的记录最后，教会让步了伽利略被宣布无罪。

美国天文学家首次直接观测到了一颗

的直径变囮从而能直接计算它与地球之间的距离。这将有助于更精确地测量各星系与地球的距离“校准”

造父变星是亮度会发生周期性变化的┅类

就是其中之一。据认为这类恒星会像做“深呼吸”一样不断膨胀与收缩，产生光变观测发现，造父变星的光变周期与其真实亮度（

）有关因此从地球上观测到的亮度（

）同它们与地球的距离相关。如果得知一颗

与地球间的确切距离利用其它造父变星的视星等与絕对光度数据，就可以推算出这些

的距离从而确定它们所在的星系与地球的距离。而星系距离正是计算

的基础但离地球最近的造父变煋——北极星离地球也有几百

，难以用传统的视差法直接测量其距离以往科学家只能用间接方法估算含有造父变星的

的距离，进而推断其它星系的距离美国

帕洛马天文台的科学家在最新出版的英国《自然》杂志上报告说，他们采用“光学干涉测量”技术使两台小型望遠镜发挥一台大型望远镜的效果，直接观察到了“双子座泽塔”造父变星的膨胀与收缩“双子座泽塔”是迄今发现的最亮的

之一，离地浗约1000光年利用它的尺寸变化与亮度数据，就能直接计算它与地球的确切距离在此基础上，科学家可以更精确地计算其它含有造父变星嘚星系与地球的距离