030421宇宙是从大爆炸中诞生的吗(上)-何香涛-第2部分
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种福嫉阶芎康陌俜种浮？墒俏颐窍衷诓饬拷峁⑾钟钪嬷械暮し浅６啵嗟接卸嗌倌兀坑钪嬷械暮ご笤颊剂擞钪嬷凶茉氐乃姆种唬簿褪撬涤�25％是氦，70％多是氢，然后再加上其他的一些元素。那么这个问题就来了，这些氦是怎么产生的呢？就要问这个问题。
那么用正常的办法，我们把天上所有的恒星都把它整个都加起来，把它年龄也计算出来。然后产生了多少氦？我们可以算出来，用这些正常的手段是绝对产生不了宇宙中这么多氦的。那么最后的结论是什么呢？只有在当初通过一个非常时期，也就是说一次大爆炸的过程，那么在大爆炸过程中就会迫使很多氢聚变成氦，然后在造我们这个恒星的时候，就不单是纯粹由氢来造了。而是由氢再加上氦一起来造的这个恒星。所以恒星在造的时候，已经就含了好多个氦的元素含量已经多了，因此我们现在测出来宇宙中的元素含量才有了这么多的氦。所以我们概括起来大家就知道了，一个主要的观测事实呢，就是说宇宙是膨胀的。还有一个非常重要的观测事实呢，我们宇宙膨胀到现在，它的剩余温度正好和我们预算的一样，它的温度是多少呢？我们说是3度K或者说摄氏负270度。还有一条就是宇宙中有这么多的氦元素，也是通过大爆炸来产生的。所以我们总括起来，有哪些证据来支持大爆炸呢？就有这么多证据，第一个就是叫微波背景辐射。第二个就是哈勃定律，也就是说宇宙在膨胀。
除此之外还有一个很重要的理由，什么理由呢？就是我们宇宙的年龄，如果我们说宇宙的年龄是无限大，那就没有起始了，就没有大爆炸这一说了，现在我们测量的结果，宇宙的年龄是有限的，不但是有限的，而且我把年龄也测出来了。宇宙的年龄有多大呢？我们说小于二百亿年，我们宇宙的年龄小于二百亿年，目前倾向性的看法认为宇宙的年龄大约是一百五十亿年。我经常说这个年龄很好记，怎么记呢？你就把这个“亿”字去掉，就是一百五十年。那就是说我们努努力，科学发展以后，健康条件好了，有可能活到一百五十岁，差不多人的极限。我们知道太阳它的寿命大约是一百亿年。现在太阳已经活了差不多是五十亿年了，还有五十亿年，这就是宇宙的年龄，大约就是小于二百亿年。那么这四个证据，就证明了我们这个宇宙可能是通过一次大爆炸产生的。这就是大体上我给大家一个轮廓，有这么一个理论，有这么多观测事实。
大家肯定要问你这么大轮廓这么一说究竟怎么一炸就炸出个宇宙来？我就想像不出来。孙悟空从石头里边出来那毕竟是神话，一蹦就蹦出来了。你这个宇宙是我们所有的星球的居住地，就是包罗万象才叫宇宙了。怎么会这么一爆炸就爆炸出宇宙来，所以我必须回答你，就是说这个宇宙究竟是怎样一步一步来的。
那么最近我们国内流行一本书叫做《时间简史》，是由英国的一个物理学家和天文学家霍金写的，就描述了宇宙的演化，大家很感兴趣，实际上在他之前还有一本书也不错，叫做《最初三分钟》。那本书就是专门写我们这个宇宙最初的状态怎么来的，这个最初的状态听起来，那就有点更离奇，它物理的味道就更重。所以呢，大家得要好好听，要不然你就不可以理解，那么我也尽我最大的努力把这个事情给大家讲清楚。
那么最初怎么来的呢？我们说最初这个宇宙通过膨胀以后慢慢来产生，但是这个诞生的时间是非常非常快，有多快呢？三分钟造就一个宇宙，你信不信呢？我们来看一看三分钟就给你造就一个宇宙，那么宇宙最初始的时候，宇宙的年龄是多大呢？0。01秒。这时候的温度是多少度呢？是十的十一次方度，也就是说一千亿度。这个宇宙是个什么状态，我说这个宇宙是一团混沌。这团混沌是什么样子的，我有一个动画片可以给大家看一下，这就是我们那个宇宙最初的情况，那这宇宙是什么？这一团混沌就是比我们现在知道的这些个电子也好、中子也好、质子也好、原子也好，更基本的粒子，或者说这是一堆叫做夸克。所以有种说法，在最初的时候就是一个夸克星，就是一个夸克的海洋，就是一团混沌，什么都不是，都是造就物质的基本原料的温度是非常非常高，一千亿度，那么在这么高的温度下，这堆东西不可能产生任何东西，因为大家都是平权的，在里边就是自己在那儿漫游。那么这堆东西有一个特点，什么特点呢？它在不断地扩张，也是必然要扩张，为什么呢？温度很高，它一扩张的时候这个温度就降低了。那么我们看一下由0。01秒扩张到1秒，也就是1秒钟的工夫就膨胀了。膨胀了以后，它这个温度降到了十的十次方，一百亿度。这时候就出现电子、中子和质子，为什么呢？因为这时候温度降低以后，它里边的一些反应，就使得一些光子慢慢通过反应过程，光子就会变成电子，然后再可以聚合成中子和质子，这是温度降低以后。
如果我们的温度再降低降到3分钟，这时候的温度差不多十的九次方，也就是10亿度的样子。在这个温度下，这个宇宙出现一些轻的元素，什么元素呢？氢和氦。我们来看一下，由于温度降低，原初的这些东西就开始有一个聚合反应。你看一下，它们就聚合聚合，出现了一些什么呢？氢、氦这些元素就产生了。有了这个元素以后，就等于我们盖大楼一样，就有了基本的砖瓦了。这就是我们宇宙最主要的原材料，只要是有了氢再加上氦，我们这个宇宙就可以造起来了。我们这个宇宙由于温度在不断地降低，就造就了氢和氦。那么再稍微确切一点，到了3分45秒我们基本的元素就都造成了。换句话说，我们这个宇宙的雏形就产生了。因此我们说宇宙是最初三分钟，如果再说的确切一点，最初的3分45秒钟，我们这个宇宙的大厦就基本上奠基了，就可以了。你们想想我们宇宙造的怎么样？速度是够快的。你们学校里边要是盖一座大楼的话还得盖一年，我们宇宙三分钟宇宙的基石就奠起来了，剩下的工作就好办了，怎么叫好办了呢？因为我们宇宙中的基本原材料有了，氢也有了，氦也有了。以后我们就拿这些氢和氦再去造星球，慢慢我们的宇宙就一步一步就把它造起来了。
问：何老师您好，我想问一下，你说这个宇宙现在是在膨胀吗？我想问一下它到底是什么作用力使它在膨胀呢？
答：宇宙的膨胀呢，现在是一个事实，这个事实是什么原因呢，就是的的确确我们宇宙因为当初在不断地膨胀，现在没有力量把它拉住，拉不住。所以宇宙就不断地在膨胀下去，这是一个观测事实，那么这个宇宙会不会永远膨胀下去呢？现在我们知道拉住宇宙膨胀的惟一的力量还是靠引力，因此要想把宇宙不让它继续膨胀下去，把它拉住，那就只有增加宇宙中的引力。那这就是天文学家的一个任务，我们想法找到宇宙中更多的物质，增加了宇宙的相互吸引力，那它就会慢慢的膨胀一段时间以后就会收缩回来，现在我们还找不到其他的力来制止宇宙来膨胀，只有靠引力。
问：老师我想问一下宇宙的年龄是通过什么方法测量出来的？
答：这个问题问的很好，你怎么知道宇宙的年龄是一百五十亿年呢？我们有几种测量方法，其中一个方法呢，就是根据哈勃定律。我们说宇宙是在膨胀，而且这个膨胀的规律非常简单，就是一个线性的，距离越远膨胀速度越大，非常简单的一个线性关系。那么你这个膨胀的斜率，也就是哈勃常数，我把它倒过来，就是哈勃常数的倒数，正好就是宇宙从最初的一点膨胀到现在的时间。那么这个年龄呢，我们就管它叫做哈勃年龄，这是一个很重要的。用到现在， 那么哈勃常数也是越小的话，那就说这个年龄经历的越长。那哈勃常数就越大呢，这个年龄呢，这个年龄就越大，那么哈勃常数越大呢。这个年龄就越小，为什么呢？很简单，因为膨胀到现在了，你膨胀的速率慢，也就是哈勃常数小，膨胀到现在需要的时间呢就越长。所以天文学家一个很重要的任务，要想测量准宇宙的年龄，你就要把这个哈勃定律里边的哈勃常数来测准。我们放哈勃空间望远镜，很重要的理由就想把哈勃常数测准。那么现在测量的结果呢，这个哈勃常数还不是特别的小，所以我们宇宙的年龄也不是特别的大。大约是一百五十亿年，另外一个我们可以算一算，在宇宙中，一些星球的年龄，特别是我们可以算一算星团的年龄。就这个星团的年龄，就是好多星球组成在一起的我们叫做星团，我们把这个星团的年龄算一下，因为这个星团正好是从非常年轻的恒星，还有非常老的恒星，那么有刚生成的，还有很老的恒星。那么这一个星团的年龄我们是可以测出来的，我们通过它这个在一个图上的一个反应，我们可以测出来它年龄是一百多亿年。除此之外我们还有更直接的方法来测，怎么叫更直接的方法呢？就是通过同位素来测量，比方我们测量地球上边的铀的同位素，通过铀位素衰变的周期来测量地球的年龄。我们测量出来地球的年龄是四十多亿年，此外我们还可以从宇宙飞来的陨石里边测量它上边同位素的含量，也可以确定年龄。总之通过所有的这些因素我们加在一起，就估算出来这个宇宙的年龄不超过二百亿年，那么大家现在倾向于说一百五十亿年。
问：我想请问老师一下，因为宇宙它在0。01秒刚开始的年龄的时候，它所处的空间宇宙外部空间是一个什么样的状态？
答：这个问题问的也很好，那么宇宙在0。1秒钟的时候，或者在0。01秒的时候，宇宙空间非常非常小，那么小到多小呢？小到你想像它有多小就有多小，绝对比你想像的还要小。你把它想像的像一个米粒那么大，那么我这个宇宙比那个米粒小多了。大家经常在问这个问题，那么这个米粒外头是什么？我们不知道，因为我们就生活在我们这个宇宙里边，我们只知道我们这个宇宙，宇宙以外的事情我们不知道。很可能宇宙外边还有一个宇宙，那个宇宙是另外一个独立的宇宙。可惜目前我们这个宇宙和宇宙还没有连通，不要说宇宙和宇宙没有连通了，我们宇宙内部的星球之间都还没有沟通。所以宇宙外头的事情我们是一概不知，如果你要想知道的话，只能从理论上推测。那么还有一种说法就认为，我们这个宇宙看上去就是一个大黑洞，那外边这个宇宙呢，也是一个大黑洞。所以都是黑洞和黑洞，老死不相往来，谁也不知道谁。但是我们这个宇宙呢，就是从这么小的空间不断不断地膨胀，就是我们现在的就是我们现在的宇宙状态。
问：老师我想问一下，现在科学家能不能确定地球在宇宙空间中的位置？
答：这个很容易，现在天文学家把地球在宇宙空间的位置确定的非常的精确，精确到什么程度呢？大家从历史上来说，以为老子天下第一。就这个地球，地球就是中心，大家知道后来有一位哥白尼，就把我们的地球搬了搬家，地球不是中心。谁是中心呢？太阳是中心，那么天文家后来再一发现，对不起，太阳也不是中心。太阳也不过就是我们的银河系里非常普通的星球，离银河系的中心大概是五万光年，所我们就想，地球从宇宙的角度来看实在是太渺小了。
问：老师我想问一个问题，就是在一开始的时候，您提出了一个熵的概念，而根据熵增原理，熵越大这个体系就越稳定。而对于咱们这个宇宙，如果是处在一个熵增的过程当中，它会不会发展到最后就成所有的星球都发展成碎片？而如果以这样的说法看来，那它不就又回到了最初混沌的状态了吗？还有一个问题就是说现在宇宙的边缘的温度大概是2。7K。您又说，它会处在一个继续降温的过程当中，而降到一个温度之后，它又会有可能收缩，任何一个体系它都有趋向自我稳定的一个趋势，如果是这样的话，那它是不是有一个相对稳定的温度？
答：这个问题问的比较好，也比较深入，我们说现在从热力学的原理来讲，的确熵是增加了。这个增加这样，就因为呢，这个状态总是从有序到无序，这个熵的概念看起来很神秘，实际上在很多方面都可以用到熵，我可以给你引申一下，比方说我们可以用熵的概念描绘我们一个城市。我们城市来讲的话，一开始总是熵比较小，所谓熵比较小，就是我们城市供应的都是食品等等都是非常有序的。经过我们城市消化了以后等等，都变成垃圾了。那�
