[{"data":1,"prerenderedAt":152},["ShallowReactive",2],{"article-big-bang-theory-origin-of-universe-zh-tw":3},{"id":4,"name":5,"keywords":4,"slug":6,"author":7,"status":4,"defaultLang":4,"ogImage":8,"ogType":9,"updateDate":10,"createDate":11,"isDeleted":4,"availableLangs":4,"i18nMeta":12,"relatedBlogs":23},null,"大爆炸理论：现代科学所讲述的世界起源故事","big-bang-theory-origin-of-universe","卜可","https://image.big-history.online/000125/000125_1734506520749_origin-of-the-universe.jpg","article","2026-03-01T12:12:30","2024-12-18T14:46:35",{"name":13,"h1Title":14,"title":15,"subtitle":4,"keywords":16,"content":17,"overview":4,"description":18,"ogTitle":19,"ogDescription":20,"preface":4,"note":4,"langCode":21,"updateDate":10,"createDate":11,"priority":22,"author":7},"宇宙的起源","現代科學所講述的世界起源故事","現代科學所講述的世界起源故事|從神話到大爆炸宇宙學","宇宙起源,大爆炸理論,奇點,宇宙學標準模型,世界的起源","## 我們從哪裡來?\n\n對「世界起源」的探索,事實上是在回答「我們從哪裡來」這個終極的哲學問題,從辯證唯物主義的觀點出發,這也涉及到人類如何認識宇宙、認識自身等重要問題,它也和我們世界的未來息息相關。\n\n從人類社會最初形成的時候,關於這個問題就存在著各種樸素的答案,這一點任何文明概莫能外。 毫無疑問,它涉及到人類自身和整個世界方方面面的基本層面,對人類社會的文化、科學、哲學、宗教,包括每個人類個體存在的意義和價值來說,它都有著極其重要的影響力。\n\n現今世界中,人類早已被科技、經濟等全球化因素連接成了一個共同體,問題是我們能否為這個共同體尋找到一個基於理性認知的情感紐帶? 這條紐帶所需要的點綴,依賴於人類社會那些重要的思想成就,包括偉大的神話、信仰、宗教,現代科學與技術,以及那些它們最終演化出的認知成果。 這些成果是真正的「往聖之絕學」,慢慢地、必然地,人類也終將實現這些「智者」的願望。\n\n這篇文章的寫作之日是公元 2023 年 6 月。\n\n作為人類僅存的物種,智人的社會是唯一的也是最後的人類共同體;從超生物的角度看,人類的「未來」取決於她的「思維」,通過過去所有歷史所構建起來的思維。 因此,人類的歷史既是人類的經驗,歷史也從來都是和未來糾纏在一起的。 因此對歷史的思索和探究也必將伴隨人類本身的存在,當然這個歷史是廣義的歷史,它所提出的第一個問題也正是我們的這個標題。\n\n現在,我們還是要先回到技術角度, 因為「我們從哪裡來」是個極其抽象和龐大的命題,這個小小網站的作者顯然沒有能力去觸碰它;但它又如此重要,因此值得將它放置在一個顯眼的位置,為後續的故事開啟一個思索的起點......\n\n## 傳統的起源故事\n\n「就人類史的大部分內容來說,關於萬物起源的敘述,基本上都取決於富於想象的猜測或直覺,或取決於許多人體驗到的「啟示」--神靈的竊竊私語或內在的「聲音」。 不過,宇宙是如何形成的這個問題如此重要,以至於所有社會的人們似乎都會提到它。 在提出這個問題之後,人們也就得出了各種各樣的答案。」\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-article\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/000125/000125_1699328113083.jpg\" alt=\"创世纪第六天，上帝创造动物、亚当和夏娃\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:\u003Ca href=\"https://www.metmuseum.org/art/collection/search/423741\" target=\"_blank\">紐約大都會博物館\u003C/a>\n  \u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">創世紀第六天,上帝創造動物、亞當和夏娃。 這幅藝術作品表述了西方一個很有影響的起源故事。 作品描述上帝正在賦予亞當和夏娃(即人類)生命。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n澳大利亞北部阿納姆地(Arnhem Land)的「彩虹蛇」,原住民認為這個巨大的蛇神具有職掌天雨和創造世界的能力。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-article\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/000125/000125_1699328344575.jpg\" alt=\"澳洲土著人的彩虹蛇好比中国的女娲，都是创造世界万物和人类的神明\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源網絡。 侵刪\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">彩虹蛇擁有銅質的身體,外表如長蛇,是超越一切善惡的至高無上的神,澳大利亞原住民認為這個巨大的蛇神具有偉大的意志,能夠掌管氣候和創造世界。 彩虹蛇深眠於聖泉之中,如果所處的泉水遭受污染,虹蛇便會因而發怒而引發洪水。 澳洲土著人的彩虹蛇好比中國人的女媧,與女媧同樣有蛇身,還有一個共同點就是,他們都是創造人類的神明。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n摘自亞利桑那州東北部霍皮人的起源故事 :\n> 第一個世界是 Tokpela(無盡的空間)。 據說,一開始只有創世者,即塔洛瓦(Talowa)。 剩下的,就是無盡的空間。 沒有開始、沒有結束、沒有時間、沒有形狀,也沒有生命。 只有一個無垠的空間,它的開始和結束、時間、形狀,以及生命等,都存在於創世者塔洛瓦的頭腦中。\n\n盤古開天闢地:\n> 天地混沌如雞子,盤古生其中。 萬八千歲,天地開闢,陽清為天,陰濁為地。\n\n摘自公元前 1200 年前後印度《梨俱吠陀》 :\n> 那時既沒有'無'也沒有'有',既沒有空界,也沒有空之外的天界。 什麼覆蓋著? 在哪兒呢? 誰給予庇護? 是無垠而深不可測的水嗎? 那時沒有死,也沒有不死。 既沒有夜的標誌,也沒有晝的標示。 '那'以自己的自然之力無風呼吸,此外沒有任何其他東西。\n\n摘自索馬利亞的伊斯蘭起源故事:\n> 時間之前,有神在。 他既不會生,也不會死。 若他渴望某物,只需說'在',於是它就存在了。\n\n摘自《舊約·創世記》:\n> 「起初神創造天地。 地是空虛混沌;淵面黑暗;神的靈運行在水面上。」\n\n## 故事中未能回答的問題\n\n以上這些關於起源的故事,如果從外族或非本地文化觀點的角度出發,可能會顯得天真和簡單化。 它們也缺乏情感力量來打動外人。 它們也缺乏情感力量來打動外人。 然而,我們不要忘記一點,即在講述這些故事的社會中,這些故事可能具有強大的、幾乎不可思議的力量,就像基督教社會中基督誕生的故事,或者佛教社會中佛陀涅槃或覺悟的故事那樣。 這些故事是人類文明最早期的表現形式之一,也是人類開始認識、改造自然的開端,是人類文明的種子,孕育著今後的文明。\n\n另外,以上這些文字都是詩性的。 無論何時,當人類試圖描繪難以形容的事物時,他們必定會訴諸比喻、故事和寓言,訴諸那些能夠比簡單直接的散文傳達更多內容的表達。 因此,僅僅從字面意思來理解起源故事是錯誤的做法,這些故事的講述者可能並非總是把它們當作嚴格的事實。 起源故事試圖描述的,乃是言語永遠無法充分表達的事物,用佛教的隱喻,就是「指月示人」。 請注意這個表述是如何激起好奇心的。 它就像宇宙本身一樣神秘,儘管我們能夠了解很多事物,但是永遠不可能充分了解萬物。 這就解釋了為何人們在打算解釋像宇宙起源這類神秘的事物時,他們往往使用複雜的、詩性的和比喻性的語言。\n\n最後,這些故事總會留下一個惱人的問題:**創世者本身是如何被創造出來的? 或者更寬泛地說,一些事物如何從虛無中出現?**\n\n遺憾的是,我們恐怕永遠無法從「根本上」解答這個問題,但這並不妨礙我們通過現代科學的手段來對萬物的起源做出實事求是的敘述。 這也是大爆炸宇宙學(宇宙學標準模型)所要面對的首要問題。\n\n## 現代科學所講述的起源故事:「大爆炸宇宙學」\n\n**現代科學中,關於宇宙起源最權威,或者說最為普遍接受的理論是「大爆炸宇宙學」**,我們在這個網站中將會對它做詳細的描述。\n\n但是儘管作為現代宇宙學中最有影響力的一種學說,事實上它也具備傳統起源故事的特性:\n\n首先,它看上去同樣非常「瘋狂」,在約138億年前,宇宙竟然「爆發」於一個體積無限小、密度無限大的「點」!\n\n其次,它也是「詩性的」。 科學家在講述類似難以形容的事務時,也不得不使用一些具有詩性或比喻的描述方式。 比如,「大爆炸」這個表達本身就是一種比喻,對於任何一個嚴肅的現代天文學家來說,都不大可能真正地認為宇宙出現時存在一次所謂的「大爆炸」。 因此「宇宙大爆炸」只是一種抽象描述,大家千萬不要把所謂的「爆炸」具體化,不要將它想象成類似手榴彈那樣的爆炸。\n\n最後,即便現代宇宙學(對宇宙演化的研究)也無法解決起始悖論。 儘管宇宙學家通常熱衷於思考大爆炸之前存在什麼,但是,事實上,我們現在根本不清楚宇宙為何從虛無中出現。 我們甚至不知道大爆炸之前是否空無一物。 一個晚近受到重視的推測認為,此前存在一個宇宙,這個宇宙收縮成為虛無,然後再次爆炸形成一個新的宇宙。 另外還有一個現在受到更嚴肅對待的推測,它認為存在一個龐大的多維度的「多元宇宙」(Multiverse),在其內部,宇宙不斷出現,每一個都具有明顯的特徵;這樣,我們的宇宙或許只是無數宇宙中的一個。 但是以上這些都只是推測或猜測,因為還沒有任何確鑿的證據和實驗結果來支撐這些觀點。\n\n與朴素的傳統故事所不同的是,現代物理學渴望人們認真的對待我們這個世界和它的起源故事,把它當作是對大約 138 億年前真實發生的事情的描述。 它完全不是為了彌補無知而做出的詩意嘗試,而是在現有的技術條件下,對歷史的開端做的精確敘述,這些敘述是建立在經歷了許多世紀而產生、得到反復檢驗的眾多證據之上,也就是說,它是建立在嚴謹的、經過仔細檢驗的科學理論之上的。\n\n它是唯一一個受到全世界絕大部分科學家認可的起源故事。\n\n不過,由於它建立在證據之上,而新的證據又會不斷湧現,因此,這些科學家也很清楚,它的許多細節在未來會發生變化。\n\n因此,區別於傳統的起源故事,這套理論並不是固定不變的、絕對的故事,它也從不會宣稱自己是完美或者終極的。\n\n## 大爆炸宇宙學的起源\n\n與神話故事不同,學說講述的是有「理論支撐」的故事,這個完整的故事需要包括起因、論點、論據、過程和結論等等,儘管有時候,這些因素並不是絕對有效、嚴謹的。\n\n我們希望了解現代大爆炸宇宙學在過去許多世紀的演化,從而更容易地去理解它。 世界各地科學家現在都贊同的一些宇宙學觀念,形成於現代歐洲科學革命傳統之中。 不過,這些觀念的根源,可以回溯到起源於古代美索不達米亞、埃及、印度、古典希臘和羅馬以及穆斯林世界的數學、科學和宗教思想。 現代宇宙學利用了來自非洲-歐亞大陸大多數地區的思想、技術和傳統。\n\n### 宇宙的年齡\n\n在中世紀歐洲,對宇宙起源的解釋主要基於兩大傳統,即基督教神學以及古埃及和古羅馬的天文學作品。\n\n基督教是一神論宗教,它承認一位至高無上的上帝的存在,世間萬物皆是上帝的作品。 從基督教在羅馬帝國廣泛傳播的時候,即公元 3 世紀起,一些神學家便試圖確定上帝創世的日期。 他們的努力「過程」是「科學的」,因為這種努力建立在他們所知道的最權威的書面文獻,比如《聖經》之上。 通過使用這種資料,一些早期基督教學者試圖通過計算《舊約》所記載的世代來推定創世的時刻。\n\n17世紀50年代的愛爾蘭大主教詹姆斯·厄謝爾(James Ussher,1581-1656)對創世日期給出了精確計算。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-figure-v1\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/category-figure/figure_1699328746472.jpg\" alt=\"詹姆斯·厄谢尔，认为世界诞生于公元前4004年10月21日礼拜天\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Bing\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">詹姆斯·厄謝爾(James Ussher,1581-1656),愛爾蘭天主教會大主教,也是一位歷史學家,在他的著作《厄謝爾年表》(Ussher chronology)中,根據聖經記載及曆法考證,認為世界創造於公元前4004年10月21日禮拜天。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n**這些估算得出的結論為:上帝在公元前 4000 年創造了地球和宇宙。**這意味著,在羅馬帝國全盛期(中國漢代),宇宙只存在了 4000 多年。\n\n### 宇宙運行的規律-地心說\n\n地心說(The geocentric theory)是一種認為地球位於宇宙中心的理論。 這並不奇怪,在此之前,不要說地球了,很多文化都認為自己所在的區域便是世界的中心。 地心說經歷了古埃及、古希臘和古羅馬的步步傳承,最初由米利都學派形成初步理念,後由古希臘學者歐多克斯提出,然後經亞里士多德、托勒密(古希臘地理學家、數學家和天文學家)等人的進一步發展,而逐漸建立和完善起來的。\n\n早期的希臘學者認為太陽是宇宙的中心,地球和行星圍繞太陽旋轉,托勒密拒絕了這一模型。 托勒密認為,地球處於宇宙中心靜止不動。 從地球向外依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星,在各自的軌道上繞地球運轉。 其中,行星的運動要比太陽、月球複雜些:行星在本輪上運動,而本輪又沿均輪繞地運行。 在太陽、月球、行星之外,是鑲嵌著所有恆星的天球「恆星天」。 再外面,是推動天體運動的「原動天」。\n\n基督教神學家保留了地心說,並且還認為地球是一個有罪的和不完美的地區;不過,在托勒密的模型中,圍繞地球旋轉的是一個完美的區域。 天層由一些完美無瑕的、晶瑩剔透的圓圈構成,其中有恆星、太陽、行星和其他天體。 這些圓圈以不同速率旋轉,由此解釋了從地球上看到的天體運動。\n\n地心說是世界上第一個系統化的行星體系模型。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-article\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/000125/000125_1699329107759.jpeg\" alt=\"托勒密宇宙模型\" />\n  \u003Cspan>\n  \u003Cp class=\"description\">托勒密宇宙模型\u003C/p>\n  \u003C/span>\n\u003C/div>\n\n在基督教世界,大多數學者接受托勒密模型長達 1500 多年。 部分原因在於,它得到天主教會的支持。 不過,它也很好地解釋了天體運動。 它也十分符合我們的強烈直覺,即地球是靜止不動的。 畢竟,如果地球是運動的,你難道不該感覺到這種運動嗎?\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-article\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/000125/000125_1699329470735.jpg\" alt=\"托勒密宇宙模型\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:\u003Ca href=\"https://wellcomecollection.org/collections\" target=\"_blank\">Wellcome Collection\u003C/a>\n  \u003C/span>\n\u003C/div>\n\n### 來自科學的挑戰\n\n然而,到了16世紀,托勒密的模型在幾個方面受到批評。 宗教改革削弱了天主教會的權威。 更重要的,乃是托勒密天文學受到了科學的批判。 尼古拉斯·哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473-1543)是波蘭天文學家,他復興了一個古老觀念,即宇宙的中心是太陽而不是地球。 他也能夠證明,這個觀念可以解決托勒密體系中一些重大的異常現象。 比如說,托勒密天文學對行星的「反向」運動--行星的軌道每年似乎有一點點改變--做出了某種不自然的解釋。 哥白尼表明,如果地球與其他行星都繞太陽旋轉,那麼,那種反向運動就是意料之中的事情。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-figure-v1\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/category-figure/figure_1699329632081.jpg\" alt=\"哥白尼，著作《天球运行论》，提出日心说\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Bing\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">尼古拉斯·哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473-1543),波蘭天文學家、數學家、教會法博士、神父。 他提出了日心說,其著作《天球運行論》 改變了人類對自然和自身的看法,也更正了人們的宇宙觀。 哥白尼也是歐洲文藝復興時期的一位巨人。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n此外,德國天文學家約翰內斯·克卜勒(Johannes Kepler,1571-1630)證明,行星的軌道並不是托勒密宇宙學所要求的那種完美圓圈,而是橢圓或受到擠壓的圓圈。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-figure-v1\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/category-figure/figure_1699329761862.jpg\" alt=\"开普勒，发现了行星运动三大定律\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Bing\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">約翰內斯·克卜勒(Johannes Kepler,1571-1630),德國天文學家、數學家與占星家。 開普勒發現了行星運動三大定律,分別是軌道定律、面積定律和周期定律。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n最後,意大利學者伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564-1642)終結了天上地下截然有別的觀念。 伽利略是最早通過望遠鏡觀察天空的天文學家之一。 這樣,他就能夠指出,太陽的表面根本就不是完美無瑕的,而是帶有一些黑點,而木星有著自己的衛星。 這兩個事實都與托勒密模型相悖。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-figure-v1\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/category-figure/figure_1699334775363.jpg\" alt=\"伽利略，意大利天文学家，近代自然科学的创始人\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Bing\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564-1642),意大利天文學家、物理學家和工程師,歐洲近代自然科學的創始人。 伽利略被稱為「觀測天文學之父」、「現代物理學之父」、「科學方法之父」,「現代科學之父」。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n伽利略還解釋了我們為何不能感覺到地球運動。 他指出,如果地球上所有事物都向著一個方向(勻速直線)運動,我們就覺得它好像沒有運動一樣。 這一點在當時並不好理解,因為那時並沒有能夠穩定、勻速前行的交通工具。 現在則不同,比如在飛機或高鐵上,我們很容易忘記速度的存在。 另外很顯然,如果你坐在飛機上,並將一顆球拋向空中,它不會以每小時800千米的速度射向後方;而是會垂直落回到你手中,因為你們共享著飛機的向前運動。 因此,儘管地球以每小時112000千米的速度在太空運動,我們卻感覺不到它在動。\n\n臨近17世紀末期,英國物理學家和數學家艾薩克·牛頓(Isaac Newton,1642-1727)表明,理解宇宙根本就不需要托勒密那種複雜的、虛構的天體體系。 相反,人們只需要依據少數簡單方程式,就能夠解釋天上和地上物體的運動,不管是行星運動還是蘋果落地。 他指出,宇宙間存在一種普遍的力,他稱之為引力。 這種力將所有實物彼此拉近,它的強度與物體的質量成正比,與它們之間的距離成反比。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-figure-v1\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/category-figure/figure_1699334888580.jpg\" alt=\"牛顿，他的万有引力定律解释了天体运动和地球上的物体运动，为天体物理学和航天领域的发展奠定了基础\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Bing\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">艾薩克·牛頓(Isaac Newton,1642-1727)爵士,英國皇家學會會長,英國著名的物理學家、數學家,百科全書式的「全才」,著有《自然哲學的數學原理》、《光學》等改變人類科學史的巨著。 牛頓是公認的近代物理學和數學奠基人之一,提出了力學定律和萬有引力定律,發現了微積分原理。 在力學方面,貢獻了三個基本定律。 其中,萬有引力定律解釋了天體運動和地球上的物體運動,為天體物理學和航天領域的發展奠定了基礎。 此外,牛頓還在光學領域作出了突出的貢獻,提出了色散理論並研究了光的折射和反射。 他的成就不僅影響了科學,而且對於人類文明的進展同樣也起到了重要的推動作用。 牛頓被譽為科學史上最偉大的人之一。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n在所有的科學成就之中,牛頓運動法則是最偉大的成就之一,它們提供了極其簡單的方式解釋一切運動。 許多人認為,這些法則似乎是理解宇宙的關鍵。\n\n到1700年,很少有科學家把托勒密的宇宙模型當回事。 他們都承認,地球繞太陽旋轉。 他們也相信,整個宇宙可以用牛頓闡述的那種簡單科學法則來解釋。\n\n到了19世紀初,天文學家們開始使用天文測距技術來測量恆星的視差。\n\n德國著名的數學家和天文學家弗里德里希·威廉·貝塞爾(Friedrich Wilhelm Bessel,1784年7月22日-1846年3月17日, 現代天文學的奠基人之一)於1838年測出了離地球最近的恆星--半人馬座α星(比鄰星)的距離,測量的結果突破了以前的天文學理論認知,人們意識到,宇宙比以前認為的要大的多。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-figure-v1\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/category-figure/figure_1699335772767.jpg\" alt=\"弗里德里希·威廉·贝塞尔（1784－1846），德国天文学家，数学家，天体测量学的奠基人之一\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Bing\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">弗里德里希·威廉·貝塞爾(1784-1846),德國天文學家,數學家,天體測量學的奠基人之一。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n20 世紀20年代,美國天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Powell Hubble,1889-1953)綜合了多普勒效應和恆星測距等技術來繪製宇宙全景,由此得到的圖景完全出乎人們意料。 第一個奇特之處在於,宇宙似乎是不穩定的。 宇宙中大多數遙遠的天體似發生紅移(red-shifted)。 換句話說,它們似乎正在遠離地球而去。 這一點是人們沒有料到的,因為自牛頓生活時代以來,大多數天文學家認為宇宙是穩定的。\u003Cdiv class=\"img-container-figure-v1\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/category-figure/figure_1699335866285.jpg\" alt=\"埃德温·哈勃发现了大多数星系都存在红移的现象，被称为星系天文学之父\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Bing\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">埃德溫·哈勃(1889-1953),美國著名天文學家,研究現代宇宙理論最著名的人物之一,河外天文學的奠基人和提供宇宙膨脹實例證據的第一人。 他發現了大多數星系都存在紅移的現象,建立了哈勃定律,被認為是宇宙膨脹的有力證據。 同時,他也是星系天文學的創始人和觀測宇宙學的開拓者,被稱為星系天文學之父。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n哈勃把對這些天體的運動評估和它們的距離估算結合在一起,發現了更加不同尋常的現象:天體離得越遠,紅移就越大;換言之,更遠的天體似乎在以更快速度遠離我們。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-article\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/000125/000125_1699335989820.jpg\" alt=\"天体离我们越远，它似乎也更快地离我们远去，证明了我们的宇宙正在扩张\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:《大歷史》\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">哈勃使用加州帕薩迪納威爾遜山天文台的望遠鏡研究遙遠的星系。 他發現,天體離我們越遠,它似乎更快地離我們遠去。 這是一項重要發現,證明我們的宇宙正在擴張。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n這意味著什麼呢? 這意味著,當在非常大的尺度上觀察時,宇宙不同部分似乎正在彼此分離。 我們現在知道,引力強大到足以將不同星系團匯聚在一起。 就包括銀河系和仙女座星系(距離銀河系最近的大星系)在內的星系團來說,確實如此,因此,仙女座星系沒有離我們遠去。 不過,哈勃觀測的天體更加遙遠,在這種更大規模上,星系團彼此之間的距離似乎越來越遠。 這表明宇宙似乎正在擴張。 宇宙各部分就好像手榴彈爆炸產生的碎片一樣彼此遠離。\n\n**如果宇宙是動態膨脹的,那麼也就意味著它有一個變化的歷史**,如果回溯這個歷史,即將時間不斷向前推,曾經的宇宙也會越來越小,當時間趨近於 0 時,宇宙將縮小為一個「點」!\n\n## 大爆炸宇宙學\n\n### 一個令人無比震驚卻又符合邏輯的猜想\n\n托勒密的宇宙是微小而穩定的,牛頓的宇宙是龐大和穩定的,而哈勃所描繪的宇宙是十分不穩定的。 哈勃的宇宙最初極小,然後不斷膨脹,直到它變得非常巨大。\n\n哈勃對宇宙做出現實的描述了嗎? 或者他的結論只不過是一種光學幻覺? 最初,沒有人能夠給出確定的回答。 不過,如果他的描述是現實的,那麼,它對我們理解宇宙的歷史有著重要影響。 1927 年,比利時天文學家、天主教教士喬治·勒梅特(Georges Lemaitre,1894-1966)指出,如果宇宙正在擴張,那麼,這意味著它有歷史。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-figure-v1\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/category-figure/figure_1699336146198.jpg\" alt=\"乔治·勒梅特，大爆炸理论的创始人之一\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Bing\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">喬治·勒梅特(Georges Lemaitre,1894-1966),比利時天文學家和宇宙學家,大爆炸理論的創始人之一。 曾任魯汶天主教大學的物理學教授,他也是一位羅馬天主教神父。\u003C/p>\n\u003C/div>\n宇宙學不是對宇宙的靜態描述;它是一門歷史性學科,就像人類史那樣。 他進一步指出,我們還可以就那種歷史的形態表達一些重要看法。 如果宇宙正在擴張,那它過去肯定比現在小很多。 在某個遙遠的過去時刻(當時間等於0時),宇宙中的一切事物都被壓縮在原子大小的空間中。 勒梅特稱之為原始原子(primeval atom)。\n\n在天文學家看來,這絕對是一個令人震驚的結論。 勒梅特描述了宇宙如何發端於無法想象的一小束能量。 如果宇宙的確在膨脹,那麼他無疑是正確的。\n\n儘管哈勃的研究為現代大爆炸宇宙學奠定了基礎,不過,直到幾十年之後,大多數天文學家才接受他的觀點。 部分原因在於,他的結論初看上去肯定是瘋狂的。 事實上,英國天文學家弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle,1915-2001)於1950年不懷好意地將那種觀點描述為大爆炸。 霍伊爾從來沒有接受大爆炸宇宙學,他只是在一次電台採訪中諷刺性地使用了「大爆炸」這個術語。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-figure-v1\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/category-figure/figure_1699336243329.jpg\" alt=\"弗雷德·霍伊尔，英国著名天文学家，稳态宇宙学的主要倡导者之一\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Bing\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle,1915-2001),英國著名天文學家,穩態宇宙學的主要倡導者之一,曾擔任英國皇家天文學會會長,1972年獲封爵士。 他的主要成在於闡明了重元素在恆星內部的產生原理(為他反對的大爆炸宇宙學提供了一個重要的補充)。 另外,他也是大爆炸理論的主要反對者。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n一開始,很少有天文學家了解哈勃的發現所包含的內容。 早期宇宙是什麼樣的? 20 世紀40年代,為建造原子武器而進行的研究,導致逐漸對基本粒子的本質以及它們在極端壓力和高溫下的活動產生了一些新想法。 如果哈勃和勒梅特的模型是對的,那麼,那種環境在宇宙歷史上肯定早就存在過。\n\n現在的問題是,科學家如何驗證早期宇宙的極端環境?\n\n答案是大型強子對撞機。\n\n### 大型強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)\n\n在粒子物理學中,基本粒子是組成世界的最基本的構成單元,我們可以通過探測它們的相互作用和特性來研究物質和空間的基本性質。 強子對撞機能夠在非常高能的情況下讓質子或重離子碰撞,以產生不同類型的基本粒子,特別是產生一些暫時性的、不穩定的粒子。\n\n通過研究粒子的軌跡、能量、電荷等多個性質,科學家可以了解它們的作用方式,驗證或推翻物理定律和理論模型,對宇宙的起源和演化做出更深入的研究。\n\n此外,暴露在高能量下的物質行為也反映了宇宙空間在極端環境下的特性;通過對宇宙中發生的高能粒子碰撞和衰變的研究,也可以了解宇宙的起源和演化過程。\n\n\u003Cdiv class=\"img-container-article\">\n  \u003Cimg src=\"https://image.big-history.online/000125/000125_1699336363912.jpg\" alt=\"欧洲大型强子对撞机\" />\n  \u003Cspan>\n圖片來源:Research Gate\n\u003C/span>\n  \u003Cp class=\"description\">歐洲大型強子對撞機是目前世界上最大的粒子物理實驗設施,它位於瑞士和法國交界的歐洲核子研究中心(CERN)內,上圖中黃圈標出了 LHC 的位置,黃圈上方是日內瓦機場。\u003C/p>\n\u003C/div>\n\n大爆炸理論認為宇宙在「奇點」時刻開始膨脹,最終進化成我們現在的宇宙結構。 而大型強子對撞機用於加速和碰撞質子和重離子,以此來模擬宇宙誕生之初的極端條件。 具體地說,為了模擬宇宙誕生之初的極端條件,亞原子粒子在接收器中被以接近光速的碰撞所擊碎,以便發現它們的構成。 這好比讓兩輛高速行駛的汽車發生劇烈碰撞,進而觀察汽車的內部構造。 在這些實驗中,物理學家們試圖探查各種基本粒子之間的相互作用和性質,以及各種新的物理現象和規律。 這些研究有助於理解宇宙結構的形成和演化過程,進而驗證或反駁大爆炸理論的各種假設和預測。\n\nLHC目前已經取得了多項和大爆炸宇宙學相關的成果,以下是其中的一些:\n\n- 發現了希格斯玻色子:希格斯玻色子是大爆炸理論中的一個基本粒子,它被認為是賦予其他粒子質量的關鍵因素。 2012年,LHC的兩個主要探測器分別發現了希格斯玻色子的信號,這是一個里程碑式的發現,對大爆炸理論的驗證起到了重要作用。\n\n- 研究宇宙背景輻射:宇宙背景輻射是大爆炸(約38萬年)時產生的強烈輻射,它是探索宇宙早期演化的重要手段。 LHC的一項實驗利用宇宙背景輻射的偏振特性,研究了夸克-膠子等離子體的形成和性質,進一步驗證了宇宙早期大爆炸模型的一些假設。\n\n- 探索暗物質:暗物質是宇宙學中的一個重要研究方向,LHC的實驗也對其做出了一些貢獻。 研究表明暗物質可能是由一種或多種未知的基本粒子構成,而LHC的一些實驗也探測到了一些潛在的暗物質信號,這為暗物質的研究提供了一種新的思路。\n\n大型強子對撞機是研究宇宙的一種手段,而大爆炸理論則是一種解釋宇宙形成演化的理論框架,兩者相互促進。\n\n隨著大爆炸理論的不斷完善,以及大型強子對撞機實驗所取代的成果,物理學家已經可以講述一個非常完整的故事了......\n\n一個關於宇宙起源的故事!\n\n\n\u003Cbr>\n\n## 参考资料\n\n《大历史：虚无与万物之间》大卫·克里斯蒂安；刘耀辉[译]；北京联合出版公司 2016-08\n\n\u003Cbr>\n\n---\n\n","從各文明起源神話到現代宇宙學,本文系統講述人類如何認識世界起源:地心說、日心說、哈勃膨脹、大爆炸理論與現代科學證據。","大爆炸宇宙學:現代科學所講述的世界起源故事","人類從神話走向科學,用大爆炸宇宙學回答:宇宙從哪裡來? 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