第三章 现代天文学基本知识(1)
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《时空医学》
第一节 宇宙概说
宇宙就是指无边无际的空间和无始无终的时间。所谓空间，就是人和万物所占的地位；所谓时间，就是万物变化所经历的过程。我们定义的宇宙包罗了所有客观存在的物质。由于物质的数量和宇宙的大小难以估量，因此我们的讨论只能从目前所知的可观测宇宙的情况入手。
一.
宇宙的起源
我们的宇宙是否有开始之日？如果有的话，它是怎样开始的？而又始自何日？
关于宇宙的演化，目前流行着两种主要理论。一种叫做大爆炸理论，这种理论假定了一种确定的规模巨大的发端。另一种理论叫做稳恒态理论，主张宇宙的年龄是无限的，因此没有什么开始和终结。
, http://www.100md.com (一).大爆炸理论
根据大爆炸理论，宇宙间的一切物质起初都聚集在一个原始核里，其密度可能与原子核的密度相等。原始核爆炸了。爆炸之后其温度立刻达到绝对温度2.5亿度。
随着宇宙继续膨胀，温度徐徐下降，一直到今天的- 3700F左右的总体温度。
根据当前宇宙的膨胀速率和宇宙的大小数据，就有可能追溯出爆炸的过程而求得日期。目前认为这次爆炸的日期大概是在100亿年以前。
宇宙的膨胀速率大概会随宇宙的膨胀而减慢，就象爆炸时在空气中四处飞开的石块速度也会减低一样。减慢的程度取决于宇宙的大小和质量，因为当宇宙膨胀时，星系的动能也就转变为势能。如果牛顿万有引力定律在这样的宇宙中仍然成立，则基本上有两种可能的膨胀模型。若宇宙膨胀得足够快，星系团的速度会超过宇宙的逃逸速度(所谓逃逸速度即指物质要从行星上逃逸而去所必须具备的速度)，于是它们就继续向四周离散下去。星系团的空间密度不断地减小，最后到某一未来的时候，从地球上看到的星系就会只剩下本星系团的了。另一方面，如果宇宙不以这种“灾难性”的速度膨胀，所有星系的相互引力就最终会使膨胀停止，并使过程反向进行。于是宇宙便开始收缩，直到返回原始核状态。而后也许还要再膨胀，两种过程交替下去便形成脉动宇宙。
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(二).稳恒态理论
稳恒态理论的见解是由宇宙学原理引申而来的。这种理论的倡导者认为，爱因斯坦证明了宇宙是一个四维时-空连续体。因此宇宙学原理应表述为：宇宙形象与观测者所处的时间和空间无关。也就是说除局部和很小的差异而外，无论观测者在何时何地--在哪个天文时期进行观察，宇宙显得都是一样的；总的看来，不论在50亿年以前还是以后，宇宙的样子都应是相同的。固然，一些恒星会已诞生和死亡，各个星系会发生变化，但宇宙的整体在空间和时间上是始终保持不变的。
稳恒态理论主张宇宙从未有过开始，或者更确切地说，宇宙乃是处于连续的创造过程之中。当宇宙膨胀时，总体密度减小，但是密度存在一个下限值，宇宙不会在密度低于此值的情况下存在。当宇宙接近这个下限值时，便会创造出更
多的物质来使密度再度升高。因此当宇宙不断地膨胀时，新的物质便连续创造出来以填补空隙。新形成的物质就是构成星系的氢。每个新星系团将随着宇宙的不断膨胀而逐渐衰老以致死亡，但又形成了新的星系团。新星系形成，老星系衰亡，但宇宙的总密度不变，并且总是存在有各种不同年龄的星系。因此宇宙无论在任何时期检验都是一样的。尽管个别星系团有所变化，但总体图象是始终如一的。这就是所谓无论在年龄上和空间上都是无限的稳恒态宇宙。, http://www.100md.com
宇宙就是指无边无际的空间和无始无终的时间。所谓空间，就是人和万物所占的地位；所谓时间，就是万物变化所经历的过程。我们定义的宇宙包罗了所有客观存在的物质。由于物质的数量和宇宙的大小难以估量，因此我们的讨论只能从目前所知的可观测宇宙的情况入手。
一.
宇宙的起源
我们的宇宙是否有开始之日？如果有的话，它是怎样开始的？而又始自何日？
关于宇宙的演化，目前流行着两种主要理论。一种叫做大爆炸理论，这种理论假定了一种确定的规模巨大的发端。另一种理论叫做稳恒态理论，主张宇宙的年龄是无限的，因此没有什么开始和终结。
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根据大爆炸理论，宇宙间的一切物质起初都聚集在一个原始核里，其密度可能与原子核的密度相等。原始核爆炸了。爆炸之后其温度立刻达到绝对温度2.5亿度。
随着宇宙继续膨胀，温度徐徐下降，一直到今天的- 3700F左右的总体温度。
根据当前宇宙的膨胀速率和宇宙的大小数据，就有可能追溯出爆炸的过程而求得日期。目前认为这次爆炸的日期大概是在100亿年以前。
宇宙的膨胀速率大概会随宇宙的膨胀而减慢，就象爆炸时在空气中四处飞开的石块速度也会减低一样。减慢的程度取决于宇宙的大小和质量，因为当宇宙膨胀时，星系的动能也就转变为势能。如果牛顿万有引力定律在这样的宇宙中仍然成立，则基本上有两种可能的膨胀模型。若宇宙膨胀得足够快，星系团的速度会超过宇宙的逃逸速度(所谓逃逸速度即指物质要从行星上逃逸而去所必须具备的速度)，于是它们就继续向四周离散下去。星系团的空间密度不断地减小，最后到某一未来的时候，从地球上看到的星系就会只剩下本星系团的了。另一方面，如果宇宙不以这种“灾难性”的速度膨胀，所有星系的相互引力就最终会使膨胀停止，并使过程反向进行。于是宇宙便开始收缩，直到返回原始核状态。而后也许还要再膨胀，两种过程交替下去便形成脉动宇宙。
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(二).稳恒态理论
稳恒态理论的见解是由宇宙学原理引申而来的。这种理论的倡导者认为，爱因斯坦证明了宇宙是一个四维时-空连续体。因此宇宙学原理应表述为：宇宙形象与观测者所处的时间和空间无关。也就是说除局部和很小的差异而外，无论观测者在何时何地--在哪个天文时期进行观察，宇宙显得都是一样的；总的看来，不论在50亿年以前还是以后，宇宙的样子都应是相同的。固然，一些恒星会已诞生和死亡，各个星系会发生变化，但宇宙的整体在空间和时间上是始终保持不变的。
稳恒态理论主张宇宙从未有过开始，或者更确切地说，宇宙乃是处于连续的创造过程之中。当宇宙膨胀时，总体密度减小，但是密度存在一个下限值，宇宙不会在密度低于此值的情况下存在。当宇宙接近这个下限值时，便会创造出更
多的物质来使密度再度升高。因此当宇宙不断地膨胀时，新的物质便连续创造出来以填补空隙。新形成的物质就是构成星系的氢。每个新星系团将随着宇宙的不断膨胀而逐渐衰老以致死亡，但又形成了新的星系团。新星系形成，老星系衰亡，但宇宙的总密度不变，并且总是存在有各种不同年龄的星系。因此宇宙无论在任何时期检验都是一样的。尽管个别星系团有所变化，但总体图象是始终如一的。这就是所谓无论在年龄上和空间上都是无限的稳恒态宇宙。, http://www.100md.com