除了大爆炸論外,還有那些跟宇宙誕生有關的學說?

2007-04-28 5:03 am
目前,最廣為人接受的宇宙誕生學說是大爆炸論,但我聽說有50餘種其他學說,請問還有那些較著名的學說?

回答 (2)

2007-05-02 3:12 am
✔ 最佳答案
穩恒態宇宙觀: 此一論點是認為,宇宙在根本上隨時間不變,即是說,人們相信宇宙是穩恒的。可是,這一觀點從一開始就值得懷疑,熱力學第二定律和牛頓的引力定律都暗示了宇宙只可能運行有限的時間並且不可能處於穩恒狀態。然而,穩恒宇宙的思想的影響是如此之深,以至於在20世紀之前,都沒有人提到過,宇宙是在膨脹還是在收縮。就是那些意識到宇宙不可能保持穩恒的人,也總是試圖去修正牛頓的理論,而不去考慮宇宙有可能是變化的。牛頓本人是知道這個問題的,但是,他相信大致均勻的分佈在無限空間中的無限天體足以讓宇宙保持穩恒。甚至是愛因斯坦也沒有意識到宇宙的變化。愛因斯坦的廣義相對論本身預言了宇宙不是在膨脹就是在收縮,然而,愛因斯坦對穩恒宇宙的思想是如此的執著,以至於要在他的公式中加入一個宇宙常數用以抗衡引力。
  這個局面直到哈勃發現各星系正在以驚人的速度不斷分散之後才受到致命的打擊。尤其是在大爆炸理論推斷出奇點的存在,也就是宇宙必然存在一個開端,這個理論才逐漸銷聲匿迹。
連續創生論:因爲大爆炸理論並沒有被證明是真理,所以並不是每個人都會同意大爆炸理論。在近代宇宙學史上曾經和大爆炸理論抗衡的宇宙形成理論還有連續創生論。
  1948年,兩位奧地利天文學家邦迪和戈爾德提出一種理論,承認膨脹宇宙但否定大爆炸。後來英國天文學家霍伊爾發展並普及了這個理論,在星系散開的過程中,星系之間又形成新的星系;形成新星系的物質是無中生有的,而且運動的速度非常緩慢,用現在的技術無法測出。結論是,宇宙自始至今基本上保持著同一狀態。在過去無數個紀元中,它看上去就是現在這個樣;在未來的無數個紀元中,它看上去還是現在這個樣子,因此既沒有開始也沒有結束。
  這種理論被稱爲連續創生論,由此形成一個穩恒態宇宙。在十多年的時間裏,大爆炸和連續創生論的爭論非常激烈,但沒有實際的證據來決定哪一個對。
  1949年,伽莫夫指出,假若大爆炸曾經發生,伴隨而生的輻射在宇宙膨脹過程中應該損失能量,而現在應該以射電輻射的形式存在,作爲一個均質背景從天空的四面八方射來。這種輻射在絕對溫度5K(-268℃)時應該是天體的特徵。美國物理學家迪克進一步發展了這一觀點。
  1964年5月, 德國出生的美國物理學家彭齊亞斯和美國射電天文學家R·W·威爾遜接受迪克的建議,探測到與伽莫夫預見的特徵非常相似的射電波背景,它顯示出宇宙的平均溫度爲絕對溫度3度。
  大多數天文學家認爲,射電波背景的發現爲大爆炸理論提供了結論性的證據。現在一般天文學家都接受大爆炸理論,而放棄了連續創生論的觀點。所以,連續創生論已是明日黃花了。
霍金無邊界條件的量子宇宙論:根據量子力學的原理,物質的存在是以波的重合,也就是所謂的波動函數來表示,所以宇宙從什麼都沒有而突然出現的可能性是存在的。也就是說,存在於某個時刻裡的某個物質,有可能再其他時刻裡突然消失。當物體縮到10-31公分的大小時,其存在的或然率會比1還要小很多,所以可能會忽而出現,忽而消失。這就是1980年皮雷基恩所認為的宇宙起源。霍金認為這個說法很奇怪,所以提出了他自己的一套理論。
霍金在1982年提出了一種既自洽又自足的量子宇宙論。在這個理論中,他主張不要將宇宙的起源當作特殊的現象,宇宙中的一切在原則上都可以單獨地由物理定律預言出來,而宇宙本身是從無中生有而來的。這個理論建立在量子理論的基礎之上,涉及到量子引力論等多種知識。
  在他的理論中,宇宙的誕生是從一個歐氏空間向洛氏時空的量子轉變,這就實現了宇宙的無中生有的思想。這個歐氏空間是一個四維球。在四維球轉變成洛氏時空的最初階段,時空是可由德西特度規來近似描述的暴漲階段。然後膨脹減緩,再接著由大爆炸模型來描寫。這個宇宙模型中空間是有限的,但沒有邊界,被稱作封閉的宇宙模型。
  從霍金提出這個理論之後,幾乎所有的量子宇宙學研究都是圍繞著這個模型展開。這是因爲它的理論框架只對封閉宇宙有效。
  如果人們不特意對空間引入人爲的拓撲結構,則宇宙空間究竟是有限無界的封閉型,還是無限無界的開放型,取決於當今宇宙中的物質密度産生的引力是否足以使宇宙的現有膨脹減緩,以至於使宇宙停止膨脹,最後再收縮回去。這是關係到宇宙是否會重新坍縮或者無限膨脹下去的生死攸關的問題。
  可惜迄今的天文觀測,包括可見的物質以及由星系動力學推斷的不可見物質,其密度總和仍然不及使宇宙停止膨脹的1/10。不管將來進一步的努力是否能觀測到更多的物質,無限膨脹下去的開放宇宙的可能性仍然呈現在人們面前。
  可以想像,許多人曾嘗試將霍金的封閉宇宙的量子論推廣到開放的情形,但始終未能成功。今年2月5日,霍金及圖魯克在他們的新論文“沒有假真空的開放暴漲”中才部分實現了這個願望。他仍然利用四維球的歐氏空間,由於四維球具有最高的對稱性,在進行解析開拓時,也可以得到以開放的三維雙曲面爲空間截面的宇宙。這個三維雙曲面空間遵循愛因斯坦方程繼續演化下去,宇宙就不會重新收縮,這樣的演化是一種有始無終的過程。
2007-04-28 5:32 am
說到著名,我想「神造論」比起其他理論更廣為人知。


收錄日期: 2021-04-12 20:27:27
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