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>21.宇宙大爆炸和黑洞理论
在谈论宇宙大爆炸之前,先让我们普及一下宇宙学的基本知识。
最先,有人提出了地心宇宙观,接着又有人提出了日心宇宙观。
时间进入20世纪,通过不断地探索和研究,专家们发现太阳就是一颗普通的恒星。
在古代,人们都认为地球是宇宙的中心,但是,到了1543年,哥白尼否认了这种说法:地球可能不是宇宙的中心。
于是,哥白尼宇宙原理诞生了,被人称为宇宙论的基石。
有位美国天文学家希尔克曾说:“哥白尼宇宙学原理是大爆炸理论的基础。
大爆炸理论实际上先于宇宙膨胀的发现。
按照大爆炸理论,宇宙在过去一定要比现在致密得多炽热得多。”
在霍金研究宇宙大爆炸的时候,很多天体物理学家都研究过希尔克研究的这个问题。
宇宙学中的大问题是什么呢?那就是宇宙有没有起始。
围绕这个问题,许多科学家不停地展开辩论,有很多科学家对这个观点都提出反对的意见。
后来,霍伊尔提出了稳态理论。
关于稳态理论,霍金在他的自传《我的简史》中说:“人们提出了两种可选择的场景。
一种就是稳态理论,在该理论中,随着宇宙膨胀,暗物质被连续地创生以使得密度在平均上不变。
因为稳态理论需要一个负能量场去创生物质,所以它从未拥有非常坚实的理论基础。
这会使它不稳定并容易导致物质和负能量无法控制地产生。
但这个理论有一个巨大优点:它能给出确定的能够由观测来检验的预言。”
到了1963年,卡文迪许实验室的马丁·赖尔的射电天文学小组经过观测,发现了稳态理论存在问题。
霍金教授在他的著作《我的简史》中用专业的语言对稳态理论进行了科学的分析,那就是:“这些源在整个天空分布得相当均匀。
这表示它们可能在我们的星系外面,因为否则的话它们会沿着银河系的方向集中。
但是源的数目和源强度对比图跟稳态理论预言不相符合。
存在太多的微弱的源,表明源密度在遥远的过去曾经较高。”
1965年,有专家发现了微波辐射的微弱背景,这给稳态理论带来了沉重打击。
霍伊尔想出了很多办法,但他不能解释清楚关于辐射的问题。
霍金得知这件事情以后,庆幸自己没做霍伊尔的学生,如果霍伊尔收留了他,到现在,他一定会去支持稳态理论,即使明明知道这个理论是根本不可能站稳脚跟的。
霍金在《我的简史》这本书中写道:“我起初不理解要点是什么。
彭罗斯证明了,濒临死亡的恒星一旦收缩到一定的半径,就会不可避免地存在奇点,空间和时间在奇点处终结。
我想,我们确实已经知道,没有任何东西可阻止大质量冷的恒星在其引力的作用下坍缩,直至它达到无限密度的奇点。”
后来,霍金认为:他和彭罗斯的奇点定理很原始,他们假设宇宙有个柯西面。
但是,随着他们进一步研究,他们发现了一个重要的问题。
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