转载：敞开宇宙和闭合宇宙

　　　阿西莫夫最新科学指南·宇宙学·宇宙的诞生

　　　　　　　　[美]I. 阿西莫夫　著　　朱　岚　译

大爆炸

　　假若宇宙一直在不断地膨胀，那么，可以合理地设想，它在
过去应该比现在小；而且在很久很久以前的某一时候，它是由一
个致密的物质核开始的。
　　1922年，苏联数学家A.A.弗里德曼首先指出这种可能性。那
时哈勃并未提出退行星系的证据，弗里德曼完全是从理论出发利
用爱因斯坦方程进行研究的。 可惜3年后仅37岁的A.A.弗里德曼
死于伤寒，因而他的成果鲜为人知。
　　1927年，比利时天文学家勒梅特，在显然不知道A.A.弗里德
曼成果的情况下，研究出了类似的膨胀宇宙学说。由于宇宙一直
在膨胀，所以在过去某一时刻它会相当小而密度非常大，勒梅特
称之为宇宙蛋。根据爱因斯坦方程，宇宙只能膨胀；而由于它的
巨大密度，膨胀一定是从超级爆炸的冲击开始的。今天的星系就
是宇宙蛋的一些碎片；而它们相互退行，就是很久以前那次爆炸
的回波。
　　勒梅特的成果也没有受到人们注意，直到更有名望的英国物
理学家爱丁顿提出这一成果，才引起科学家们的普遍关注。
　　直到20世纪30年代和40年代，俄国血统的美国物理学家伽莫
夫才真正普及了这个宇宙起源于爆炸的观念。他称这个起始的爆
炸为大爆炸。从此这个名字就流传开了。



图：宇宙膨胀

　　可是并不是每个人都同意大爆炸是膨胀宇宙的开始。1948年，
两位奥地利天文学家邦迪和戈尔德提出一种理论，承认膨胀宇宙
但否定大爆炸。后来英国天文学家霍伊尔发展并普及了这个理论，
在星系散开的过程中，星系之间又形成新的星系；形成新星系的
物质是无中生有的，而且运动的速度非常缓慢，用现在的技术无
法测出。结论是，宇宙自始至今基本上保持着同一状态。在过去
无数个纪元中，它看上去就是现在这个样；在未来的无数个纪元
中，它看上去还是现在这个样子，因此既没有开始也没有结束。
这种理论被称为连续创生论，由此形成一个稳恒态宇宙。
　　在十多年的时间里，大爆炸和连续创生论的争论非常激烈，
但没有实际的证据来决定哪一个对。
　　1949年，伽莫夫指出，假若大爆炸曾经发生，伴随而生的辐
射在宇宙膨胀过程中应该损失能量，而现在应该以射电辐射的形
式存在，作为一个均质背景从天空的四面八方射来。这种辐射在
绝对温度5K（-268℃）时应该是天体的特征。美国物理学家迪克
进一步发展了这一观点。
　　1964年5月， 德国出生的美国物理学家彭齐亚斯和美国射电
天文学家R.W.威尔孙接受迪克的建议，探测到与伽莫夫预见的特
征非常相似的射电波背景，它显示出宇宙的平均温度为绝对温度
3度。
　　大多数天文学家认为，射电波背景的发现为大爆炸理论提供
了结论性的证据。现在一般都接受大爆炸曾经发生的说法，而放
弃了连续创生论的观点。
　　但是大爆炸是何时发生的呢？
　　由于红移容易测量，所以我们相当确切地知道星系退行的速
度。但是我们还必须知道星系的距离。距离越大，作为退行速度
的结果，到达它们现在位置所需的时间也就越长。但距离并不容
易确定出来。
　　一般认为宇宙的年龄应为150亿年。假若一个纪元是10亿年，
那么大爆炸发生在15个纪元前，虽然也可能发生在10个纪元或20
个纪元前。
　　大爆炸以前的情况又是怎样的呢？宇宙蛋是从哪里来的呢？
　　有些天文学家猜测，宇宙实际上是由缓慢凝结而成的非常稀
薄的气体开始的，可能先形成恒星和星系，而后继续收缩，在一
次大紧缩中形成一颗宇宙蛋。宇宙蛋随即在大爆炸中炸开了，重
新形成恒星和星系，但现在正在膨胀中，直到某一天它将再一次
变成稀薄的气体。
　　事实可能就是如此，如果我们展望未来，宇宙将一直膨胀下
去而变得越来越稀薄，密度越来越小，越来越接近真空状态。如
果我们朝过去看，追溯到大爆炸以前，并设想时间向后推移，则
宇宙似乎也是一直在膨胀并趋向真空。
　　这种“一次收缩，一次膨胀”的宇宙叫做敞开宇宙。
　　现在没有（可能永远也不会有）一种方法，能够找到任何证
据，说明大爆炸以前发生的事情。有些天文学家甚至不愿意去思
考这件事，最近有些争论认为，宇宙蛋是无中生有的，因此没有
“一次收缩，一次膨胀”的宇宙，而只有一个“一次膨胀”的宇
宙——仍然是一个敞开宇宙。
　　根据这种假设，情况可能是这样，在一个空无一物的无垠大
海中，在不同的时间可能发生过无数次大爆炸，因此我们的宇宙
只是无限多个宇宙中的一个，每一个宇宙都有它自己的质量、自
己的发展点和自己的一套自然规律亦未可知。可能只有自然定律
的不寻常的组合才会形成星球、星系及生命，而我们处在一个如
此不寻常的状况中，就是因为我们不能在任何其他的宇宙里生存。
　　不用说，现在还没有宇宙蛋无中生有的证据，也没有多个宇
宙的证据，或许永远也不会有这种证据。但是，如果不让科学家
在缺乏证据的情况下进行一些富有想象力的猜测，宇宙将会是一
个粗糙的世界。
　　就此而言，我们能够肯定宇宙将永远膨胀下去吗？它是在抗
拒自身引力吸引的情况下膨胀的；而引力可能足以使退行的速度
减慢到零，最后造成收缩。宇宙可能先膨胀后收缩，形成大紧缩，
再次消失成一无所有——或者反转过来再度膨胀，然后有一天再
次收缩，形成无休止的振荡系列，无论是哪一种情况，我们都称
之为闭合宇宙。