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(四)奥伯斯佯谬 
  静态宇宙的观念是如此之强,以致于那些意识到引力理论导致宇宙不可能静态
的科学家们并没有提出宇宙在膨胀,而是试图去修正他们的理论。甚至爱因斯坦于
1915年发表其广义相对论时,还非常肯定宇宙是静态的。因此他不得不在他的方程
中引进一个所谓的宇宙常数来进行修正。他引入一个"反引力",这个力是无源的,
是空间-时间结构所固有的。他宣称,空间-时间内在膨胀的趋势,刚好可以平衡宇
宙间各物质的相互吸引,结果形成了静态的宇宙。这个理论在以后被爱因斯坦称为
是"一生中最不可原谅的错误"。 
  
  对于无限静止的宇宙首先发难的通常归功于德国哲学家亨利希·奥伯斯。1823年,
他提出了著名的"奥伯斯佯谬"。他指出,如果宇宙是无限静止的和均匀的,那么观察
者每一道视线的终点必将会终结在一颗恒星上。那么我们不难想象,整个天空即使是
在夜晚也会象太阳一样明亮。有人提出反驳:远处恒星的光线被它经过的物质所吸收
而减弱。其实这看似有理的反驳是站不住脚的,因为吸收光线的物质将最终被加热到
发出和恒星一样强的光为止。无限静态宇宙只有一种情形能避免夜空象白天一样明亮,
那就是:恒星不是在无限久远以前就开始发光。在这种情形下,光线所经过的物质尚
未被加热,或者远处的恒星光线尚未到达地球。我们于是又面临着一个问题:是什么
使恒星第一次发光?这就是人类探索了无数世纪的问题--宇宙起源。 
  
  1781年,哲学家伊曼努尔·康德在他的里程碑式的著作《纯粹理性批判》中,深
入的辨析了宇宙在时间上有无开端、空间上有无极限的问题,他称这个问题是纯粹的
二律背反(即矛盾)。他论证道:如果宇宙没有开端,则任何事件前都必有无限的时
间,这是荒谬的;而如果宇宙有一个开端,那么宇宙开端前是什么时间呢?康德认为
正反两方面都存在令人信服的论据。事实上他的论证基于了一个隐含的假设,即不管
宇宙是否存在了无限久,时间都可以无限地倒溯回去。但即将谈到的大爆炸学说将让
我们理解:在宇宙开端之前的时间概念是没有意义的。 
  
   

(五)宇宙在膨胀 


  
  20世纪的天文学家们利用恒星的光谱来研究恒星。由于每一种元素都有其特定的
吸收谱线,使科学家们得以从恒星光谱分析出恒星的组成元素及温度。科学家们在研
究这些光谱时发现了一个奇特的现象:所有光谱的线族都向光谱的红端移动了相同多
的量。这意味着什么呢? 
  
  我们都有如下的经验,当鸣笛疾驶的汽车朝我们开过来的时候,笛声是高亢刺耳
的;当车远离时,声调则变得低沉,这是因为声音的频率变高和变低所造成的。这个
描述速度与频率之间关系的多普勒效应是不难理解的。光是电磁波,低频率出现在光
谱的红端,而高频率在蓝端。光谱向蓝端移动,表明我们接收到的恒星的光波频率变
高,这意味着恒星在向我们而来;如果光谱红移,则说明恒星离我们远去。 
  
  这里不得不提到一位伟大的人物--埃得温·哈勃。1924年,他通过观测证明了我们
的星系并不是唯一的星系,他还算出了星系间的距离。 
  
   在做了大量的观测之后,他对这些星系的光谱进行了分类和统计。人们预料会发
现与红移一样多的蓝移光谱,然而,哈勃的发现令所有的人跌破了眼睛--几乎所有的
星系光谱都是红移的,而且红移的量也极有规律,与星系离开我们距离的平方成正比。
也就是说,星系离开我们远去的速度与离开我们的距离成正比。星系越远,则离开我
们的速度就越快。 
  
   人们惊讶地发现:宇宙在膨胀! 
  
  星系相对于地球的远离速度是如此的完美,以致于地球似乎又成了宇宙的中心,
难道我们又退回到亚里士多德的理论了吗?其实不然。首先我们通过计算可以得出,
物质的密度与距离的尺度无关,天体在大尺度上的分布非常均匀,天文观测也越来越
证明了这一点。其次,通过伽利略变换(不同坐标系之间运动的变换)不难得出,在
宇宙的任何一点都会看到,其它的星体在离该点远去,并且远去的速度和距离的平方
成正比。这就象一个吹涨的气球,球上的任意两点都在相互离去,并且两点间的距离
越大,它们彼此远去的速度就越快,但没有任何一点可以看作是膨胀的中心,事实上
膨胀是非常均匀的。因此我们得出:"在宇宙中没有特殊的位置。每一个观察者看到
的现象都是一样的。"这被称作"哥白尼原理"。 

摘自:网易  作者:徐冬松 
  
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