在没有昨天的一天——宇宙在大爆炸中诞生了

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一位来自中国北京的同学在体验“多轴椅”

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第一批来自北京的中学生参观团

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体验者可以亲身感受宇航员离开地球进入太空后在微重力环境中的生活和工作状态

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孩子们亲手将自己制作的火箭发射升空

为了便于理解地球、人和宇宙的关系,我们不妨把140亿年的宇宙史按比例“浓缩”成14年。这样,鲜明的对照就形成了:地球形成只有5年、大型复杂生物诞生只有7个月、恐龙灭绝发生在3周前、人类历史只有3分钟、近代工业革命发生了才只有6秒。

与宇宙的历史相比,人类只不过是3分钟前才呱呱坠地的孩子,对纷繁复杂的宇宙充满迷茫是自然而然的事情。但孩子的好奇心最强,渴望了解宇宙的求知欲也最强。如果想让孩子们亲自窥探一把宇宙奥秘,我可以推荐一个地方去游玩。这个地方是欧洲太空中心(European Space Center,ESC)。

在去ESC之前,首先要弄清一个概念。ESC并非常出现在媒体上的欧洲航天局(European Space Agency,ESA)。ESA是欧洲国家政府间的空间探测和开发组织,总部设在法国首都巴黎;而ESC则是比利时的一家航天科普馆,位于该国卢森堡省的特朗西纳(Transinne)。

从布鲁塞尔驱车到ESC,大约130公里,需用时约90分钟。ESC与ESA设在比利时的地面监测控制中心相邻,由ESA和比利时政府在1991年联合投资建成,目的是向欧洲青少年普及航天科学技术。

热情好客的ESC主任让•托马斯说:“培养天文学兴趣,要从孩子抓起,因为他们是未来人类探索宇宙奥秘的主力军。”他还说,一般情况下,ESC主要接待来自比利时和其他欧洲国家的青少年。而今年(2013)暑假,该中心还迎接了美国、亚洲和非洲的学生。

“今年,我们第一次接待了来自中国北京的中学生参观团。”让•托马斯高兴地说,“我们还特意为这些中国学生准备了中餐。”

在ESC的不同的主题大厅里,一些美国航天局(NASA)和ESA训练宇航员的仿真器械供参观者体验。体验者可以亲身感受宇航员离开地球进入太空后,在微重力环境中的生活和工作状态。

“太刺激了!太好玩了!”一位来自中国北京的同学体验完“多轴椅”后兴奋地说。这种椅子是NASA当年为“阿波罗”登月飞行的宇航员专门设计的训练设备。当参观者坐在“多轴椅”旋转时会感受到强烈的加速重力。

在ESA参见夏令营活动的学生们,还可以在专业老师的指导下制作火箭。这种自制火箭的高度从50厘米到1.5米不等。制作完成后,他们还可亲手将自己制作的火箭发射升空,目睹火箭发射的激动瞬间。

在ESC,我花了半天时间和孩子们一起体验探索太空的乐趣。但除了这些“物质享受”外,我还特别留意了天文学理论给人的“精神享受”。

“大爆炸理论是比利时人首先提出来的。”让•托马斯非常自豪地说。他还亲自陪我观看了ESC专门为宇宙演变历史播放的影片。

让•托马斯提到的这位比利时人叫乔治•勒梅特(1894年~1966年)。他是比利时的一位神父兼天文学家,鲁汶大学教授。

1927年,勒梅特撰文指出,宇宙起源于一个“原始原子”。这个原始原子像核裂变那样发生爆炸而创造了膨胀的宇宙。他本人将这一理论称为“原生原子假说”。但剑桥大学的天文学家弗莱德•霍伊尔(Fred Hoyle)不认同这一观点。为了嘲笑它,霍伊尔还生造了“大爆炸”一词。意思是说,不是说“奇点”小得很吗,哪儿来的大爆炸?谁知,原意是嘲笑,现在却成了流行世界的天文学理论术语。

为了给自己的宝贝女儿赚学费,英国著名天体物理学家史蒂芬•霍金(Stephen Hawking)写了一本科普读物,取名《时间简史:从大爆炸到黑洞》。1988年出版发行以来,这本书出奇地畅销,到现在已被翻译成40多种语言,发行了1000余万册。

说是通俗读物,但读起来一点也不轻松。所以,有人将其戏称为“读不懂的畅销书”。可是,霍金本人却不以为然。他曾骄傲地说,他关于物理的书比麦当娜关于性的书还畅销。

为什么?霍金认为,他的书探讨的是有关宇宙起源和归宿的根本性问题,关系到人类的产生和未来。或许,霍金说得对。因为,人类是宇宙的一部分。自从有了人类以来,人们就在不断地探寻宇宙起源的秘密。代表西方文明的古希腊人在这么做,代表东方文明的中国人也在这么做。

中国古文献《文子•自然》中说:“四方上下谓之宇,往古来今谓之宙。”在这种语境中,“宇”代表上下四方,即空间,“宙”代表古往今来,即时间。把“宇宙”的概念与时间和空间联系在一起,体现了中国古代人民的聪明才智。霍金所说的时间简史,也就是指宇宙的发展史。

关于宇宙的起源,中国古代也有一个美丽的传说,即盘古开天的故事。据三国时期吴国徐编著的《三五历纪》记载,太古时期,太空中飘浮着一颗形状酷似鸡蛋的巨星。它在无际的黑暗中运行,万籁俱寂。在巨星内部,有一个名叫盘古的巨人,一直用斧头不停地开凿,试图将自己从围困中解救出来。经过18000年艰苦努力,当盘古挥出最后一斧时,只听一声巨响,巨星裂为两半。盘古头上的一半化为气体,不断上升;脚下的一半则变为大地,不断加厚。宇宙就这样形成了。此后,天每日增高一丈,而地则下陷一丈。

不同的是,在西方天文学发展史上,科学家们没有满足于美丽传说的诱惑。他们的做法是,后人站在前人肩膀上,一代一代地不断积累和进步,创立了影响世界思想进程的一个又一个天文学理论。人们耳熟能详的,不仅有托勒密的地心说、哥白尼的日心说,还有一串串响亮的名字:伽利略、牛顿、开普勒、爱因斯坦、哈勃……

在西方的天文学理论中,有许多是用来解释宇宙起源的。其中,最有名且占据主导地位的,莫过于“大爆炸理论(Big Bang Theory)”。该理论认为,大约在140亿年前,目前宇宙的一切,包括恒星、行星和所有物质都被浓缩成一个很小的点,即“奇点(Singularity)”。这个奇点体积非常小,小得令人难以想象。但它的密度却非常非常大,温度又非常非常高。直到某一天,奇点突然爆炸并向四周膨胀扩散。经过几十亿年的膨胀扩散,我们现在看得见和看不见的宇宙万物就逐渐形成了:日月星辰、金银铜铁、动物植物、暗物质和暗能量、人类……

从此,宇宙有了时间概念。但奇点究竟是哪一天爆炸的?也就是说,宇宙究竟是哪一天形成的?科学家们目前还不能给出明确的答案。但他们认为是140亿年前的某一天。这样说,太含糊了。于是,科学家干脆幽默地说,宇宙是在“没有昨天的那一天”形成的。

“没有昨天的一天”显然有些绕人,也有些哲学思辨的味道。我们所说的天文学,一切都是地球上的人观察和研究的结果。但地球和人类存在的时间还相当短,难以完全理解宇宙的奥秘也是完全可以理解的。

对于中国人来说,我们也应该为我们的先辈感到骄傲和自豪。因为,大爆炸理论和盘古开天的故事讲的理论精髓是一致的:两者都认为宇宙是由一个点爆炸形成的,而且宇宙还在不断膨胀变大。

(原文见http://zqb.cyol.com/html/2013-09/27/nw.D110000zgqnb_20130927_1-12.htm

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