問:老師我想問一下,現在科學家能不能確定地球在宇宙空間中的位置?
答:這個很容易,現在天文學家把地球在宇宙空間的位置確定的非常的精確,精確到什麼程度呢?大家從歷史上來説,以為老子天下第一。就這個地球,地球就是中心,大家知道後來有一位哥白尼,就把我們的地球搬了搬家,地球不是中心。誰是中心呢?太陽是中心,那麼天文家後來再一發現,對不起,太陽也不是中心。太陽也不過就是我們的銀河系裏非常普通的星球,離銀河系的中心大概是五萬光年,所我們就想,地球從宇宙的角度來看實在是太渺小了。
問:老師我想問一個問題,就是在一開始的時候,您提出了一個熵的概念,而根據熵增原理,熵越大這個體系就越穩定。而對於咱們這個宇宙,如果是處在一個熵增的過程當中,它會不會發展到最後就成所有的星球都發展成碎片?而如果以這樣的説法看來,那它不就又回到了最初混沌的狀態了嗎?還有一個問題就是説現在宇宙的邊緣的溫度大概是2。7K。您又説,它會處在一個繼續降溫的過程當中,而降到一個溫度之後,它又會有可能收縮,任何一個體系它都有趨向自我穩定的一個趨勢,如果是這樣的話,那它是不是有一個相對穩定的溫度?
答:這個問題問的比較好,也比較深入,我們説現在從熱力學的原理來講,的確熵是增加了。這個增加這樣,就因為呢,這個狀態總是從有序到無序,這個熵的概念看起來很神秘,實際上在很多方面都可以用到熵,我可以給你引申一下,比方説我們可以用熵的概念描繪我們一個城市。我們城市來講的話,一開始總是熵比較小,所謂熵比較小,就是我們城市供應的都是食品等等都是非常有序的。經過我們城市消化了以後等等,都變成垃圾了。那熵怎麼樣?就增加了,那你要想這個城市維持得好,就需要在這城市裏邊注入負熵,也就是讓它更有序化。這樣的話不使得這個城市越來越混亂,都變成垃圾了,這就是熵的一個基本的概念。我們的宇宙也是這樣,目前的宇宙的的確確是處在熵增加的狀態,熵在不斷地增加。但是我説了,可能增加到一定程度以後,會由無序又逐漸的走向有序,也就是説它可能又凝聚。凝聚以後原來小的一些星球都可能凝聚成更大的星球,使得更有序,那熵就減小了,這種可能是存在的。
大爆炸持續了多長時間呢?僅僅持續了三分多鐘,也就説我們的宇宙基本框架就形成了。下面我們看,三分鐘以後宇宙怎樣演化,怎樣一步一步的演化到我們現在的星球,現在的宇宙狀態。那麼我就要問一個最簡單的問題,也是最通俗的來問,是先有的雞還是先有的蛋?我要回答什麼問題呢?我要回答的是星系是怎樣形成的這個問題。
的的確確現在有兩種理論,那麼哪兩種理論呢?我們來看一下,這個圖就是一個典型的宇宙從一開始大爆炸以後,逐步演化的一個示意圖。那麼一開始呢,那一點就是大爆炸,大爆炸以後呢,宇宙不斷膨脹,同時溫度也在不斷地降低。那麼中間的那一部分,就是我們現在看到的宇宙的背景輻射,或者叫做微波背景輻射,那麼再往外邊看到,宇宙在一點一點降低以後,物質慢慢就溫度就越來越降低,越降低以後呢,物質的分子結構就越來越大。換句話説呢,這個物質就開始大家往一塊靠,就開始形成一些小的團塊,這些團塊在再慢慢聚合,一步一步地就形成後邊大家看到的,這個星系。也就説由一點一點聚合,就聚合成星系了。
如果按照這個順序的話,不管怎麼説,後邊這一段是由小的團塊一點一點形成大的團塊,那就相當於我們説的先有的蛋後有的雞,就變大了。但是還有一種可能,突然之間就先形成一些大的團塊,然後一點一點大的團塊再把它分裂,那就是説的先有的雞後有的蛋。那麼從什麼時間開始形成星系呢?就是這個宇宙的溫度我們説最初非常非常高,有一千億度,如果説再往回追溯的話呢,甚至比一千億度還要大。那麼在這麼高的溫度下,我們説它不可能形成物質團塊。那麼溫度降低到四千度的時候,這個時候這些物質的溫度就涼下來了,冷下來了。然後呢,大家有可能坐在一起來談了,就可以靠攏了,所以到了四千度的時候,宇宙中就開始形成物質團塊,換句話説,引力就開始起作用,這就是我們星系開始形成的時間,這個時間呢,大約是在宇宙爆炸之後的十億年,宇宙從爆炸以後,到了十億年,就開始形成物質團塊了。就按照這個圖,叫做top-down,就先形成非常大的團塊,宇宙一冷下來以後,突然之間這冷下來之後,大家就是非常的高興,非常的歡呼,原來都在激發狀態,誰也不得安寧,突然一冷下來以後所有物質成團了,只有成團了才能沉澱下來,先成團了一個很大很大的團塊,多大呢,就像一個大餅一樣,這個大餅成了以後,再慢慢慢慢分裂,就形成了下邊的一個一個的星系。這是一種可能,這就是説,先有的什麼?先有的雞後有的蛋,先形成大的團塊,然後再形成現在的星系。
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