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第三章 膨胀的宇宙(3 / 9)

和星系离开距离成正比。换句话讲,星系越远,则它离开们运动得越快!这表明宇宙不可能像原先人们所想像那样处于静态,而实际上是在膨胀;不同星系之间距离直在增加着。

宇宙膨胀发现是20世纪最伟大智慧g,m之。事后想起来,何以过去从来没有人想到这点?!牛顿或其他人应该会意识到,静态宇宙在引力影响下会很快开始收缩。然而现在假定宇宙正在膨胀,如果它膨胀得相当慢,引力会使之最终停止膨胀,然后开始收缩。但是,如果它膨胀得比某临界速率更快,引力则永远不足够强而使其膨胀停止,宇宙就永远继续膨胀下去。这有点像个人在地球表面引燃火箭上天时发生情形,如果火箭速度相当慢,引力将最终使之停止并折回地面;另方面,如果火箭具有比某临界值(大约每秒7英里)更高速度,引力强度不足以将其拉回,所以它将继续永远飞离地球。19世纪、18世纪甚至17世纪晚期任何时候,人们都可以从牛顿引力论预言出宇宙这个行为。然而,静态宇宙信念是如此之强,以至于直维持到20世纪早期。甚至爱因斯坦于1915年发表其广义相对论时,还是如此之肯定宇宙必须是静态,以使得他在其方程中不得不引进个所谓宇宙常数来修正自己理论,使静态宇宙成为可能。爱因斯坦引入个新“反引力”,这力不像其他力那样,不发源于任何特别源,而是空间——时间结构所固有。他宣称,空间——时间有内在膨胀趋向,这可以用来刚好去平衡宇宙间所有物质相互吸引,结果使宇宙成为静态。当爱因斯坦和其他物理学家正在想方设法避免广义相对论非静态宇宙预言时,看来只有个人,即俄国物理学家和数学家亚历山大·弗利德曼愿意只用广义相对论着手解释它。

弗利德曼对于宇宙作两个非常简单假定:们不论往哪个方向看,也不论在任何地方进行观察,宇宙看起来都是。弗利德曼指出,仅仅从这两个观念出发,们就应该预料宇宙不是静态。事实上,弗利德曼在1922年所做预言,正是几年之后埃得温·哈勃所观察到结果。

很清楚,关于在任何方向上宇宙都显得是假设实际上是不对。例如,正如们所看到们星系中其他恒星形成横贯夜空叫做银河系光带。但是如果看得更远,星系数目就或多或少显得是同样。所以假定们在比星系间距离更大尺度下来观察,而不管在小尺度下差异,则宇宙确实在所有方向看起来是大致。在很长时间里,这为弗利德曼假设——作为实际宇宙粗糙近似提供充分证实。但是,近世出现桩幸运事件所揭示事实说明,弗利德曼假设实际上异常准确地描述宇宙。

1965年,美国新泽西州贝尔电话实验室阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊正在检测个非常灵敏微波探测器时(微波正如光波,但是它波长大约为1英寸),他们检测器收到比预想还要大噪声。彭齐亚斯和威尔逊为此而忧虑,这噪声不像是从任何特别方向来。首先

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