网站导航|设为首页|加入收藏
您当前的位置:首页 > 外国小说 > 长篇小说

上帝与新物理学

时间:2014-02-24 22:44:08  来源:  作者:保罗·戴维斯  [ 下载本书 ]
简介:上帝是什么、存在吗?宇宙何以存在?世界的本质是什么?,,,,诸如此类的问题在本书中将进行深入细致的讨论。《上帝与新物理学》不是谈宗教的书。《上帝与新物理学》谈的是新物理学——从牛顿经典力学到相对论再到量子力学再到大统一理论——对以前的属于宗教的问题产生的影响。《上帝与新物理学》也不是一纯科学的书。《上帝与新物理学》从哲学的角度发问,是关于科学及其广泛含义的书。...
  三、人择原理
  假如一个宇宙充斥着黑洞,或充斥着大尺度的非均匀运动,那么,这样的宇宙是不可能有助于生命形成的。于是,现今的宇宙的均匀性就显然给人择原理留出了地盘。假如用弱人择原理解释宇宙的均匀性,我们就可以设想有一个由无数个宇宙构成的集合,包含了宇宙起始膨胀运动以及物质分布的所有的可能选择。生命和观察者只能形成于极少数的宇宙中,这些宇宙的排列接近于我们现在所观察的宇宙。各向异性的或高度非均匀的宇宙是不可认识的。
  要使这一解释成为一种成功的解释,就得证明宇宙的非规则性增加哪怕一丁点也会对生命有害。很可能,原初状态发生微小的变化,都会使宇宙现在的物理环境面目全非。例如,假如质子不会衰变,那么,原初的宇宙一点点各向异性也能产生大量的热,使生命不可能存在。宇宙的背景温度仅增加 100倍,也会造成我们所知的生命的毁灭。然而,现在尚未有人对此进行详细的计算,因而人择说就容易受到我们在前面一章里所说过的批评。
  四、暴涨
  有人在最近对宇宙的均匀性提出了一种全新的解释。这种解释源自大统一理论,然而,其至关重要的立论基础却是若干有待商榷的关于超高能物质的假设。这些假设在任何情况下都是难以证实的。不过,这一解释生动地说明,基本物理学的进展可以改变我们对宇宙秩序起源的整个看法。
  我们还记得,当宇宙从大爆炸冷却下来的时候,大自然的三种基本力——电磁力、弱核力和强核力——由当初没有分别的状态被“冻结”成现在的不同形式。这个从一种状态变到另一种状态的转换近似于蒸汽变成水或水变成冰。两种状态不仅有力的性质的差别,而且它们的引力作用也有所不同。把那大统一力分裂为不同的电磁力和核力的机制,也产生了巨大的推斥性引力。
  某种宇宙斥力存在的可能性,实际上是爱因斯坦在1917年提出的,尽管爱因斯坦本人实际上一直不喜欢这一概念,而且现在在天文学上也没有任何证据显示有这样一种力存在。不过,大统一理论认为,在灼热的宇宙原初阶段,宇宙斥力的存在必然是不可避免的。那是约在宇宙年龄为10-35秒之前,当时,宇宙温度高得不可想象,为1028K(绝对温度)。麻省理工学院的艾伦·古斯指出,宇宙斥力的存在会对原初宇宙的结构产生巨大而深远的影响。
  当宇宙膨胀并冷却下来的时候,斥力似乎很可能压过通常的具有吸引性的引力,致使宇宙开始进入无法控制的剧烈暴涨状态。在极短极短的时间里,一块极小极小的空间区域会以指数的方式膨胀至宇宙大小,大约每10-35秒体积就增加1倍。这种势不可挡的膨胀会一直持续到某一时刻,那时,宇宙就会突然进入另一个“冻结”状态,在这种状态中,大统一力分成不同的力,斥力不复存在。在没有斥力这一股强大的力存在的情况下,空间的指数增长就会在剧烈的放热中停下来,宇宙就会进入更为正常的缓慢减速膨胀,而今天,这种减速膨胀活动的残迹仍然存在。
  暴涨宇宙理论一举解决了好几个主要的宇宙学难题。例如,它说明了为什么宇宙如此均匀。任何起始的不规则都会因这种巨大的暴涨而被大大地“冲淡”。一块体积不过质子大小的空间可能会暴涨至现在可以观察到的宇宙体积的很多倍。因而,宇宙中的质子尺度或质子尺度以上的不规则性就会在我们可以观察到的宇宙中被拉长至不足道的程度。
  暴涨理论也能解释大爆炸的外冲力与宇宙物质的引力之间奇迹般的平衡。古斯认为,来了指数暴涨时,宇宙膨胀速度的过量或不足就被消灭了,这同时阻止了可怕的黑洞在宇宙原初阶段形成。到了宇宙从那指数暴涨里退出的时候,宇宙膨胀速度的过量或不足就会被降至非常接近于零。(尽管显然不恰好为零,因为星系现在仍能形成。)
  最后,暴涨也解决了视界问题。天各一方的宇宙区域,通常被看作是没有因果联系的,然而,它们实际上在暴涨阶段之前有过短暂的因果联系。我们所观察的一切(还有很多我们观察不到的东西)在暴涨开始时,都挤在狭小的空间区域里。视界并不存在(至少不存在于我们以前所想的地方。)预言视界的存在,是基于假设宇宙创生以来的膨胀一直是平稳地减速,而没有考虑到指数增长的时期。
  暴涨说干净利落地说明了宇宙学的几个由来已久的问题,然而,这一学说也不是没有滞碍难通之处。其主要滞碍是所谓的“优雅退场”问题。暴涨若要现出其魔术,那么,指数增长的时间就必须足够长,以使宇宙膨胀10的很多次幂。宇宙突然大规模地膨胀,使温度几乎立刻降至很接近于绝对零度。在我们看来,似乎没有什么能来阻止“冻结”即时发生,这样一来,暴涨还没有正式开始就被阻挡住了。
  古斯在早期的暴涨理论中提出,宇宙很可能经历过一个所谓过冷的时期。物理学家们知道在日常生活中有这种过冷现象。例如,假如水是纯净的,便可以仔细小心地把它冷却到冰点以下而不结冰。然而,假如稍有扰动,过冷的水就会突然变成冰。而宇宙的过冷能够使宇宙在高温(统一力)阶段停留足够长的时间,使暴涨得以进行。但冻结发生时便来了问题。新的(“冻结的”)状态的“小泡泡”似乎可能会随机地出现,而且会开始以光速生长。在这些小泡泡里面没有暴涨,因为暴涨式生长的能量被转移到泡壁上了。最后,这些小泡泡会大到相互交叉的程度。具有高能的泡壁相互碰撞便会引发大规模的非均匀和非规则的东西,而这些非均匀、非规则的东西恰恰是暴涨说本来要解释过去的东西。
  物理学家们仍在继续进行研究,以避开这乱麻一样的难题,使之不再困扰暴涨理论。有人提出一个见解,认为冻结状态的小泡泡会在暴涨中变得如此之大,足以包容整个的宇宙和很多其他的东西,因而,尽管在很大的尺度上,宇宙是不规则的、骚动不安的,但我们所观察到的宇宙则是其中的一块相对均匀、静止的区域。还有人提出,过冷阶段过去之后不是随即出现冻结状态的小泡泡,冻结过程很可能是慢吞吞的,这样,就能赶在宇宙从过冷状态转入冻结状态之前,留出相对长的时间使暴涨得以发生。这一理论的很多细节是高度依赖模型的。现在尚不能说,优雅退场的问题是否会得到满意的解答。
  • 上一部:《了不起的盖茨比》
  • 下一部:《无人生还》
  • 来顶一下
    返回首页
    返回首页
    按长短分类
    专题阅读
    国外小说网站
      Error:Change to use e:indexloop
    栏目更新
    栏目热门
    【本站所发布的资源来源于互联网,内容观点不代表本站立场;为保障原创者的合法权益,部分资源请勿转载或商业利用,谢谢配合!】
    网站xml地图
    站长信箱:smf101@163.com
    Powered by www.tclxh.com
    苏ICP备15052759号