上一节我们讨论了人类对宇宙模型的认识经历的几个大的变化。人类最开始认为天圆地方,宇宙并没有多大;后来有了地心论,认为整个宇宙是以地球为中心的;再后来知道了宇宙很大,得出了静态宇宙模型,认为宇宙无边无际,无始无终,从来就是这个样子。这里就不再赘述了,下面我们讨论一下标准宇宙模型的由来和科学性。

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爱因斯坦1905年发表了狭义相对论和广义相对论,1915年发表了广义相对论。这是一系列划时代关于宇宙时空的理论,给物理学带来了革命性的变化。但是那时候静态宇宙观占有绝对的统治地位,爱因斯坦的引力场方程却只能推断出一个从未停止运动的动态宇宙。爱因斯坦为了平衡这个关系,在自己的公式中加了一个“宇宙常数“,以能够与静态宇宙计算结果相同。这个方程表述为∧gμv+Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv,其中” ∧”为宇宙常数。

1922年,美国天文学家埃德温·哈勃观测到了“红移现象”,就是远方的星系是背离我们而去的,宇宙膨胀的观点开始形成;1929年,哈伯又发现了星系红移各向同性,就是不管往哪个方向看,远处的星系都是快速远离我们而去,速度是均匀的,与距离成正比,越远越快,越近越慢。

埃德温·哈勃正在观察天体

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这个重大发现具有里程碑意义,这意味着更早的时期,这些星系是相互靠近的,在很早的某一个时期,这些星系都应该在一个点上,这就暗示了在过去某一时刻,宇宙是从这个点爆炸开始。

根据引力场理论,这样一个点只能是一个体积无限小、曲率无限大、密度无限高、温度无限高的奇点。这个奇点是个超时空的东西,现代物理理论在那里全部失效,就是无法解释。

1948年,美国著名物理学家、天文学家乔治·伽莫夫(出生于俄国,1934年移居美国)建立了第一个热大爆炸宇宙论,