人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)
一般說(shuō)來(lái),對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)是指對(duì)大尺度的時(shí)間和空間中物質(zhì)存在形式的認(rèn)識(shí).人們自然要間：宇宙是什么呢?宇宙有多大?宇宙存在有多久了?宇宙中的物質(zhì)是從哪里來(lái)的?宇宙有沒(méi)有起源和演化?
古人對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)
古代自然哲學(xué)家們對(duì)宇宙問(wèn)題的探討,大多是在大地和天空的相互關(guān)系問(wèn)題上.隨著科學(xué)的發(fā)展,后來(lái)又進(jìn)入到地球和太陽(yáng)之間的關(guān)系上.
中國(guó)古代天文中有豐富的關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的設(shè)想.遠(yuǎn)在人類社會(huì)的早期,中國(guó)古代就逐漸形成“天圓如張蓋,地方如棋局”的樸素的直觀見(jiàn)解.到了3000年前的西周時(shí)代,又逐漸形成了“蓋天說(shuō)”.蓋天說(shuō)認(rèn)為,大地不是平整方形,而是拱形,天空如一個(gè)斗笠,大地猶如一個(gè)倒扣的盤子.戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的尸佼在《尸子》一書中對(duì)宇宙概念明確寫到“四方上下曰宇,往古來(lái)今曰宙.”意思是：宇表示東南西北上下六個(gè)方向,即表示空間.宙表示過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái),即表示時(shí)間.東漢著名天文學(xué)家張衡在《渾天儀圖注》一書中載有：“渾天如雞子,天體圓如彈丸,地如雞中黃,孤居于內(nèi),天大而地小,天表里有水,天之包地,猶殼之裹黃.”這里描述的是渾天說(shuō).這個(gè)學(xué)說(shuō)最大成就是肯定了大地是球形的,同時(shí)大地是懸在空間的球體.
古代各民族都有自己對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)和想象.它們帶有深刻的民族特點(diǎn).比如,古代埃及人認(rèn)為大地是漂浮在水上的；古希臘人則認(rèn)為大地下有支柱支撐著；古印度想象大地是馱在大象背上的；…….公元2世紀(jì),古希臘天文學(xué)家托勒密在總結(jié)前人對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,提出“地球中心說(shuō)”的宇宙模式.1543年,波蘭天文學(xué)家哥白尼又建立了“太陽(yáng)中心說(shuō)”的宇宙模式.到17世紀(jì),牛頓的萬(wàn)有引力定律,奠定了經(jīng)典的宇宙學(xué)基礎(chǔ).以上這些宇宙觀基本上只是局限于太陽(yáng)系范圍,還稱不上宇宙結(jié)構(gòu).
現(xiàn) 代 宇 宙 學(xué)
進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái),由于人類科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,天文觀測(cè)手段出現(xiàn)一次又一次的革命性的進(jìn)展,觀測(cè)到了上百億光年的宇宙空間,了解到天體的上百億年的時(shí)間演化.天文學(xué)家們對(duì)這樣的大尺度空間和悠久的時(shí)間里的物質(zhì)演變產(chǎn)生了濃厚的興趣.如何解釋已觀測(cè)到的許許多多客觀事實(shí),如何利用現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)這許許多多觀測(cè)事實(shí)給予科學(xué)的說(shuō)明?這些就是現(xiàn)代宇宙學(xué)的任務(wù),它是天文學(xué)中的一個(gè)分支.也就是說(shuō),現(xiàn)代宇宙學(xué)從整體上研究大尺度的時(shí)空性質(zhì),物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.它是當(dāng)代天文學(xué)中最活躍的前沿陣地之一.現(xiàn)代宇宙學(xué)的最大特征是必須尊重觀測(cè)到的客觀事實(shí),不能憑想象.而且必須能在理論物理學(xué)的基礎(chǔ)上給予科學(xué)的說(shuō)明.它涉及到恒星的起源和演化,星系的起源和演化,元素的起源和演化等多方面的基礎(chǔ)理論問(wèn)題.人們最想知道的是：宇宙是什么樣子呢?宇宙有多大?宇宙的結(jié)構(gòu)如何?宇宙有沒(méi)有誕生之日和終結(jié)之時(shí)?
20世紀(jì)以來(lái),天文學(xué)家們建立起多種宇宙模型.概括起來(lái)主要有兩大派別：一類叫穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型,它認(rèn)為宇宙在大尺度上的物質(zhì)分布和物理性質(zhì)是不隨時(shí)間變化的,穩(wěn)恒不變.不僅在空間上是均勻的,各向同性的,而且在時(shí)間上也是穩(wěn)定的.這是1948年英國(guó)天文學(xué)家邦迪（Hermann Bondi;）等人提出的；另一類叫演化態(tài)模型,它認(rèn)為宇宙在大尺度上的物質(zhì)分布和物理性質(zhì)是隨時(shí)間在變化的.這是1922年,蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家弗里德曼（Friedmann）在解愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程時(shí)得到的.在眾多的宇宙模型中,目前影響較大的是熱大爆炸宇宙學(xué)說(shuō).
熱大爆炸宇宙學(xué)認(rèn)為,大約在150億年前,在一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)發(fā)生了驚人的熱大爆炸.這場(chǎng)爆炸后,形成迅速的膨脹,逐漸形成了我們今日可見(jiàn)的宇宙.這就告訴我們,不僅宇宙間的萬(wàn)物在演化,大尺度的宇宙本身也是演化的主體.那么,現(xiàn)在有沒(méi)有觀測(cè)到的事實(shí)來(lái)支持這個(gè)觀點(diǎn)呢?上面介紹的有關(guān)星系的紅移現(xiàn)象和哈勃定律等,都支持了宇宙還在膨脹之中的論點(diǎn).另外,20世紀(jì)60年代天文學(xué)中的四大發(fā)現(xiàn)之一的微波背景輻射認(rèn)為,星空背景普遍存在著2.7K微波背景輻射,這種輻射在天空中是各向同性的.這同由理論預(yù)言的熱大爆炸遺留下的余熱相符,有利地支持了大爆炸宇宙學(xué)的觀點(diǎn).但是,熱大爆炸宇宙學(xué)也有些根本性問(wèn)題沒(méi)解決.如大爆炸前的宇宙是什么樣,大爆炸是怎么引起的、宇宙的膨脹未來(lái)是什么結(jié)局?…….關(guān)于宇宙的問(wèn)題雖然沒(méi)有解決,但是,我們可以看到兩個(gè)偉大的事實(shí)：一、人是宇宙物質(zhì)演化的結(jié)果.而人的思維又反過(guò)來(lái)認(rèn)識(shí)宇宙間的萬(wàn)物,充分體現(xiàn)了人的智慧和力量的偉大；二、人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí),特別是近幾十年來(lái)在觀測(cè)事實(shí)和理論分析中都有巨大的飛躍,它預(yù)示著未來(lái)會(huì)有突破性的偉大成就,這是人類社會(huì)和科學(xué)發(fā)展的規(guī)律,我們每個(gè)人都不是局外人.
探 索 宇 宙 的 奧 秘
當(dāng)人類還處于原始社會(huì)時(shí)期,就注意到天象與周圍環(huán)境的變化關(guān)系,日升日落,月缺月圓,寒來(lái)暑往,斗轉(zhuǎn)星移,形成了人們最初的日、月、季節(jié)、年的時(shí)間概念,并由此開(kāi)始了對(duì)天的觀測(cè),專門觀測(cè)天空的場(chǎng)所——天文臺(tái)和各種觀測(cè)儀器也隨之建立和發(fā)明.從古老的觀天遺址到現(xiàn)代的天文臺(tái),從最初的目視觀測(cè)到現(xiàn)在巨大的光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡和射電天線陣,這期間經(jīng)歷了幾千年的漫長(zhǎng)歷程.伴隨著天文觀測(cè)工具的發(fā)明和不斷改進(jìn),以天文觀測(cè)為基礎(chǔ)的古老天文學(xué),得到了飛速的發(fā)展.用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)裝備起來(lái)的現(xiàn)代天文臺(tái)和太空探測(cè)器,為人類打開(kāi)了一個(gè)個(gè)嶄新的宇宙窗口,借助于這些現(xiàn)代化的觀測(cè)工具,人類正在探索茫茫宇宙的奧秘.