首頁 斯蒂芬·霍金傳

宇宙的起源和霍金的宇宙論

在今天,我們對宇宙的描述都是基於兩個理論:愛因斯坦的廣義相對論和量子力學,霍金對於宇宙的描述就是基於後者。

關於宇宙,中國有“上下四方曰宇,古往今來曰宙”的說法,“宇宙”就是無限的空間和時間。早在人類的遠古時期,就有學者提出關於我們生活的宇宙的種種學說和設想。最早的時候,人們認為自己生存在一個“天圓地方”的世界當中,直至公元前340年,古希臘哲學家亞裏士多德在他的著作《天問》中,指出地球是一個球而非平板。1514年,哥白尼提出了日心說,人們對宇宙的認識更近一步。1609年,開普勒修正了哥白尼的日心說,對行星的運行軌道的認知由正圓矯正為橢圓。到了1687年,牛頓出版了《自然哲學的數學原理》,在這一書中,他完美地解釋了時間和空間的運動理論,還提出了著名的萬有引力定律。然而,這些理論隻是探討了宇宙的日常形態,關於宇宙的開端和演化卻一直沒有出現著名的學術作品和成果。

直到1781年,康德發表了《純粹理性批判》這部哲學著作,在書中,他提出並探討了宇宙之中時間是否有開端、空間是否存在界限的問題。為此,康德提出了一個矛盾的命題:假如宇宙是沒有開端的,那麽在宇宙當中,任何事情在發生之前必然是存在無限的時間(也可以說是在無限的時間當中,任何事情一直存在著,直到其發生)。當然,康德認為這是很荒謬的。在這個命題的基礎之上,還存在一個反命題:假如宇宙有一個開端,那麽在這個開端之前一定會存在著無限的時間,但是既然在開始之前就已經存在了時間,那麽宇宙為什麽要在一個特定的時刻才開始呢?這就如同奧古斯丁的疑問:上帝創造宇宙之前在做什麽?1929年,哈勃做出一個具有重大意義的觀測:不論從哪個方向觀測,所有的星係都在離我們飛奔而去,越來越遠。這就為後來的宇宙爆炸論和宇宙膨脹學說提供了重要依據。1927年,比利時數學家勒梅特提出了“大爆炸宇宙論”,到1948年,美國物理學家伽莫夫對宇宙爆炸進行了詳細的描述和勾勒,包括爆炸後的宇宙元素的演化、星球的形成、恒星的出現、生命的誕生等。