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霍金香港演講:我們從何而來? 人類正接近答案(2)

2006年06月16日 08:10

  實證主義方法研宇宙問題

   我們按照我們構造世界的模型來解釋自己感官的輸入

   如果宇宙隨時間本質(zhì)上不變,正如20世紀20年代之前一般認為的那樣,就沒有理由阻止在過去任意早的時刻定義時間。人們總可以將歷史往更早的時刻延展,在這個意義上,任何所謂的宇宙開端都是人為的。于是,情形可以是這樣,這個宇宙是去年創(chuàng)生的,但是所有記憶和物理證據(jù)都顯得它要古老得多。這就產(chǎn)生了有關存在意義的高深哲學問題。我將采用所謂的實證主義方法來對付這些問題。在這個方法中,其思想是,我們按照我們構造世界的模型來解釋自己感官的輸入。人們不能詢問這個模型是否代表實在,只能問它能否行得通。首先,如果按照一個簡單而優(yōu)雅的模型可以解釋大量的觀測;其次,如果這個模型作出可能被觀察檢驗,也可能被證偽的明確預言,這個模型即是一個好模型。

   根據(jù)實證主義方法,人們可以比較宇宙的兩個模型。第一個模型,宇宙是去年創(chuàng)生的,而另一個是宇宙已經(jīng)存在了遠為長久的時間。一對孿生子在比一年前更早的時刻誕生,已經(jīng)存在了久于一年的宇宙的模型能夠解釋像孿生子這樣的事物。

  哈勃發(fā)現(xiàn)星系飛離我們

   恒星并非均勻地分布于整個空間

   另一方面,宇宙去年創(chuàng)生的模型不能解釋這類事件,因此第二個模型更好。人們不能詰問宇宙是否在一年前確實存在過,或者僅僅顯得是那樣。在實證主義的方法中,它們沒有區(qū)別。

   在一個不變的宇宙中,不存在一個自然的起始之點。然而,20世紀20年代當埃德溫.哈勃在威爾遜山上開始利用100英寸的望遠鏡進行觀測時,情形發(fā)生了根本的改變。哈勃發(fā)現(xiàn),恒星并非均勻地分布于整個空間,而是大量地聚集在稱為星系的集團之中。

   哈勃測量來自星系的光,進而能夠確定它們的速度。他預料向我們飛來的星系和離我們飛去的星系一樣多。這是在一個隨時間不變的宇宙中應有的。但是令哈勃驚訝的是,他發(fā)現(xiàn)幾乎所有的星系都飛離我們而去。此外,星系離開我們越遠,則飛離得越快。宇宙不隨時間不變,不像原先所有人以為的那樣。它正在膨脹。星系之間的距離隨時間而增大。

  最重要發(fā)現(xiàn):宇宙在膨脹

   宇宙膨脹是20世紀或者任何世紀最重要的智力發(fā)現(xiàn)之一

   宇宙膨脹是20世紀或者任何世紀最重要的智力發(fā)現(xiàn)之一。它轉(zhuǎn)變了宇宙是否有一個開端的爭論。如果星系現(xiàn)在正分開運動,那么,它們在過去一定更加靠近。如果它們過去的速度一直不變,則大約150億年之前,所有星系應該一個落在另一個上。這個時刻是宇宙的開端嗎?

   許多科學家仍然不喜歡宇宙具有開端。因為這似乎意味著物理學崩潰了。人們就不得不去求助于外界的作用,為方便起見,可以把它稱作上帝,去確定宇宙如何起始。因此他們提出一些理論。在這些理論中,宇宙此刻正在膨脹,但是沒有開端。其中之一便是邦迪、高爾德和霍伊爾于1948年提出的穩(wěn)恒態(tài)理論。

   在穩(wěn)恒態(tài)理論中,其思想是,隨著星系離開,由假設中的在整個空間連續(xù)創(chuàng)生的物質(zhì)形成新的星系。宇宙會永遠存在,而且在所有時間中都顯得一樣。這最后的性質(zhì)從實證主義的觀點來看,作為一個可以用觀測來檢驗的明確預言,具有巨大的優(yōu)點。在馬丁.萊爾領導下的劍橋射電觀測天文小組,在20世紀60年代早期對弱射電源進行了調(diào)查。這些源在天空分布得相當均勻,表明大部分源位于銀河系之外。平均而言,較弱的源離得較遠。

  穩(wěn)恒態(tài)理論與觀測沖突

   微弱的源比預言的更多,這表明在過去源的密度較高

   穩(wěn)恒態(tài)理論預言了源的數(shù)目對應于源強度的圖的形狀。但是觀測表明,微弱的源比預言的更多,這表明在過去源的密度較高。這就和穩(wěn)恒態(tài)理論的任何東西在時間中都是不變的基本假設相沖突。由于這個,也由于其它原因,穩(wěn)恒態(tài)理論被拋棄了。

   還有另一種避免宇宙有一開端的企圖是,建議存在一個早先的收縮相,但是由于旋轉(zhuǎn)和局部的無規(guī)性,物質(zhì)不會落到同一點。相反,物質(zhì)的不同部分會相互錯開,宇宙會重新膨脹,這時密度保持有限。兩位俄國人利弗席茲和哈拉尼科夫?qū)嶋H上聲稱,他們證明了,沒有嚴格對稱的一般收縮總會引起反彈,而密度保持有限。這個結果對于馬克思主義列寧主義的唯物辯證法十分便利,因為它避免了有關宇宙創(chuàng)生的難以應付的問題。因此,這對于蘇聯(lián)科學家而言成為一篇信仰的文章。

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編輯:邱觀史】
 


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