博文
“加速膨胀论”对宇宙观的影响
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文/赵 煦
2011年10月4日，本年度的诺贝尔物理学奖揭晓，美国和澳大利亚的三位科学家Saul Perlmutter、Brian P. Schmidt和Adam G. Riess获奖，理由是“通过观测遥远超新星发现宇宙在加速膨胀”。这可能使得人们对世界的信念产生一次观念性的变革。
1 加速膨胀的宇宙
“宇宙在加速膨胀”这一事实的发现是惊人的，因为它至少产生了三个方面的影响：（1） “宇宙大爆炸”理论正面临着一次转变：完善或者被抛弃。因为常规的“爆炸”概念与“加速膨胀”现象不符，所以“宇宙大爆炸”理论必须要对自身进行修正，否则将可能会有替代理论出现；（2） 人们对世界的信念将再次发生根本性的转变：宇宙万物之间的距离将越来越大，而且这种状态还会一直这样延续下去；（3） 该理论在一定程度上与暗能量和暗物质理论相符合，即它从一个侧面表明了暗能量和暗物质的存在，向人类揭露了未知宇宙的一角——占宇宙近96%的部分的存在。因为如果用存在暗能量解释宇宙的加速膨胀，那么宇宙的73%左右由暗能量构成，22%是暗物质，而可通过常人的直觉和经典理论观测、描述、印证的物质只占4%多一点。正是暗能量和暗物质在起作用，宇宙才会加速膨胀，否则其膨胀速度不可能越来越大。
有关宇宙的新图景已在一定程度上深入人心。不管人们对该研究的理论与对象——超新星是否理解，就如同当初人们对待爱因斯坦的相对论一样，即使不明白其中的奥秘，也会深信不疑。
2 对“大爆炸”理论的冲击及其价值
在宇宙学发展的历史进程中，宇宙加速膨胀论无疑是一个新的转折点。因为自近代科学以后，自然界中物与物之间的关系吸引了大量的关注。基于绝对时空观之上，牛顿力学体系表明，物与物之间通过万有引力维系相互关系，产生了一个静止的世界。但沿着这条道路走下去，虽然力的作用的存在是毋庸置疑的，但爱因斯坦相对论却显示，静止的世界是不存在的，且哈勃发现的红移现象正好可与之相印证。在此背景下，宇宙大爆炸理论应运而生，并成为解释世界的主导。
此番“宇宙在加速膨胀”的现象被发现后，“宇宙大爆炸”理论所面临的问题至少有如下几点：（1） 此处的“爆炸”概念是什么？（2） 它与常规“爆炸”概念相同吗？（3） 如果相同，那么人们将引入什么因素，作为对“宇宙加速膨胀”现象的解释，或者说，“宇宙加速膨胀”的动因是什么？如果不同，此处的“爆炸”概念将如何重新定义？（4） 抑或人们将抛弃“爆炸”概念，用其他概念替代之？以上四个问题，是“宇宙在加速膨胀”理论目前必须解答的问题。
事实上，除此以外，该理论还将引发一些新的有价值的问题，比如：它可为暗能量和暗物质的存在提供可靠的依据吗？事实上，这一问题似乎比“宇宙在加速膨胀”理论本身更有价值，因为现有的理论显示，目前人类可以直接或间接观测到的事物只占物质总量的4%左右，因此，“宇宙在加速”现象涉及到宇宙的96%的下落问题，它昭示着宇宙学的未来发展方向。
3 宇宙观的历程
1998年，宇宙在加速膨胀的结论刚刚得出时，许多人一时之间难以接受。因为人们一直以为宇宙的膨胀速度要么是恒定的，要么就在不断地减速。尤其是在伽莫夫提出的“大爆炸理论”得到广泛认可之后，由于爆炸给人们的直观印象是：爆炸物从最初高速运行到最后减速下落。因此，人们普遍认为，宇宙的膨胀可能是减速的。事实上，在刚刚过去的短短几百年间，人们对于自己置身于其中的世界的信念已经历了几次革命性的转化：地心说、日心说、本质静止的世界、爱因斯坦的相对论、减速或恒速膨胀的宇宙，直至现在加速膨胀的宇宙。
早在古希腊时期，亚里士多德就基于纯思辨之上，奠定了地心说理论的基础。特别是后来托勒密的宇宙模型可精确预言天体在天空中的位置，使得人们对地心说更加深信不疑。虽然那时“已经知道天体的周期运动是很多的”，“需要用到近八十个圆周来解释它们的运动。”人们对世界信念的这一状况一直持续到哥白尼时为止。
此后，人们宇宙观的转变又发生了几次。牛顿的万有引力定律表明，宇宙中的任一物体都处于和其他事物的相互吸引之中。在万有引力的作用下，太阳也在运动着。其原理和地球围绕太阳转，没有本质区别。不过，在牛顿的理论中，除了引力之外，还有相互排斥的力存在。当引力和斥力相互平衡时，一个静止的世界就产生了。而爱因斯坦的相对论则推翻了牛顿的绝对时空，颠覆了那个静止的世界，使得人们对世界的看法再次发生彻底的转变。当然，更加难以想象的是，哈勃把我们带入了一个不断膨胀着的宇宙之中，2011年度的诺贝尔物理学奖又告诉我们，宇宙膨胀的速度是越来越快的。
4 余论
人们似乎总是非常厌恶一个动荡的世界，总喜欢把自己所生存的空间往稳定的方向上解释，但自然界却偏偏在事实上是千变万化的。牛顿力学体系的巨大成功曾使得拉普拉斯坚信有一个确定的世界，爱因斯坦、霍金等对大统一理论的追求，以及当下持标准模型论的科学家们对“上帝粒子”的寻找，都旨在找到一个可解释一切的一劳永逸的终极理论。我们不要忘记，19世纪物理学上空的那两朵小小的“乌云”引发的巨大风暴。“吾生也有涯，而知也无涯。”或许一切对世界终极真理的追求都是徒劳的，人类永远都只能在不断进步的过程中寻找乐趣。（责任编辑 王芷）
1 加速膨胀的宇宙
“宇宙在加速膨胀”这一事实的发现是惊人的，因为它至少产生了三个方面的影响：（1） “宇宙大爆炸”理论正面临着一次转变：完善或者被抛弃。因为常规的“爆炸”概念与“加速膨胀”现象不符，所以“宇宙大爆炸”理论必须要对自身进行修正，否则将可能会有替代理论出现；（2） 人们对世界的信念将再次发生根本性的转变：宇宙万物之间的距离将越来越大，而且这种状态还会一直这样延续下去；（3） 该理论在一定程度上与暗能量和暗物质理论相符合，即它从一个侧面表明了暗能量和暗物质的存在，向人类揭露了未知宇宙的一角——占宇宙近96%的部分的存在。因为如果用存在暗能量解释宇宙的加速膨胀，那么宇宙的73%左右由暗能量构成，22%是暗物质，而可通过常人的直觉和经典理论观测、描述、印证的物质只占4%多一点。正是暗能量和暗物质在起作用，宇宙才会加速膨胀，否则其膨胀速度不可能越来越大。
有关宇宙的新图景已在一定程度上深入人心。不管人们对该研究的理论与对象——超新星是否理解，就如同当初人们对待爱因斯坦的相对论一样，即使不明白其中的奥秘，也会深信不疑。
2 对“大爆炸”理论的冲击及其价值
在宇宙学发展的历史进程中，宇宙加速膨胀论无疑是一个新的转折点。因为自近代科学以后，自然界中物与物之间的关系吸引了大量的关注。基于绝对时空观之上，牛顿力学体系表明，物与物之间通过万有引力维系相互关系，产生了一个静止的世界。但沿着这条道路走下去，虽然力的作用的存在是毋庸置疑的，但爱因斯坦相对论却显示，静止的世界是不存在的，且哈勃发现的红移现象正好可与之相印证。在此背景下，宇宙大爆炸理论应运而生，并成为解释世界的主导。
此番“宇宙在加速膨胀”的现象被发现后，“宇宙大爆炸”理论所面临的问题至少有如下几点：（1） 此处的“爆炸”概念是什么？（2） 它与常规“爆炸”概念相同吗？（3） 如果相同，那么人们将引入什么因素，作为对“宇宙加速膨胀”现象的解释，或者说，“宇宙加速膨胀”的动因是什么？如果不同，此处的“爆炸”概念将如何重新定义？（4） 抑或人们将抛弃“爆炸”概念，用其他概念替代之？以上四个问题，是“宇宙在加速膨胀”理论目前必须解答的问题。
事实上，除此以外，该理论还将引发一些新的有价值的问题，比如：它可为暗能量和暗物质的存在提供可靠的依据吗？事实上，这一问题似乎比“宇宙在加速膨胀”理论本身更有价值，因为现有的理论显示，目前人类可以直接或间接观测到的事物只占物质总量的4%左右，因此，“宇宙在加速”现象涉及到宇宙的96%的下落问题，它昭示着宇宙学的未来发展方向。
3 宇宙观的历程
1998年，宇宙在加速膨胀的结论刚刚得出时，许多人一时之间难以接受。因为人们一直以为宇宙的膨胀速度要么是恒定的，要么就在不断地减速。尤其是在伽莫夫提出的“大爆炸理论”得到广泛认可之后，由于爆炸给人们的直观印象是：爆炸物从最初高速运行到最后减速下落。因此，人们普遍认为，宇宙的膨胀可能是减速的。事实上，在刚刚过去的短短几百年间，人们对于自己置身于其中的世界的信念已经历了几次革命性的转化：地心说、日心说、本质静止的世界、爱因斯坦的相对论、减速或恒速膨胀的宇宙，直至现在加速膨胀的宇宙。
早在古希腊时期，亚里士多德就基于纯思辨之上，奠定了地心说理论的基础。特别是后来托勒密的宇宙模型可精确预言天体在天空中的位置，使得人们对地心说更加深信不疑。虽然那时“已经知道天体的周期运动是很多的”，“需要用到近八十个圆周来解释它们的运动。”人们对世界信念的这一状况一直持续到哥白尼时为止。
此后，人们宇宙观的转变又发生了几次。牛顿的万有引力定律表明，宇宙中的任一物体都处于和其他事物的相互吸引之中。在万有引力的作用下，太阳也在运动着。其原理和地球围绕太阳转，没有本质区别。不过，在牛顿的理论中，除了引力之外，还有相互排斥的力存在。当引力和斥力相互平衡时，一个静止的世界就产生了。而爱因斯坦的相对论则推翻了牛顿的绝对时空，颠覆了那个静止的世界，使得人们对世界的看法再次发生彻底的转变。当然，更加难以想象的是，哈勃把我们带入了一个不断膨胀着的宇宙之中，2011年度的诺贝尔物理学奖又告诉我们，宇宙膨胀的速度是越来越快的。
4 余论
人们似乎总是非常厌恶一个动荡的世界，总喜欢把自己所生存的空间往稳定的方向上解释，但自然界却偏偏在事实上是千变万化的。牛顿力学体系的巨大成功曾使得拉普拉斯坚信有一个确定的世界，爱因斯坦、霍金等对大统一理论的追求，以及当下持标准模型论的科学家们对“上帝粒子”的寻找，都旨在找到一个可解释一切的一劳永逸的终极理论。我们不要忘记，19世纪物理学上空的那两朵小小的“乌云”引发的巨大风暴。“吾生也有涯，而知也无涯。”或许一切对世界终极真理的追求都是徒劳的，人类永远都只能在不断进步的过程中寻找乐趣。（责任编辑 王芷）
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