宇宙是怎麼來的？

記得前一段時間，發了篇《今天咋們一起旅遊吧，從10的負16次方到10的23次方》的文章，以一片葉子為起點，通過宏觀和微觀不同距離的圖片，描述了人類目前認識世界的距離邊界，以及不同距離展示出來的宏觀世界的波瀾壯闊，和微觀世界的精妙絕倫。

昨天發了個12年前寫的個人日誌，記敘了自己面對星空的所思所想，期盼著人類將來有一天，科學技師發展到某個程度，可以發明一種光學儀器，收集、整理來自宇宙的各種光線，通過還原成三維影像，來發現人類是怎麼來的？地球是怎麼來的？宇宙是怎麼來的？

對於這個問題，人類一種孜孜不倦的追問著，人類歷史是波瀾壯闊的，地球是多姿多彩的，宇宙是美妙絕倫的，那宇宙是如何演化的呢？對這個問題感興趣的，不妨看看吧。

大爆炸宇宙模型

自古以來,無數先哲和學者為揭開宇宙的創生和生命的起源提出了種種假設。相傳5000年前伏羲氏得《河圖》而創畫八卦。伏羲八卦方點陣圖的要義是:太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦,八卦生六十四爻。這就是說,天地宇宙是由簡單向複雜演化的。我們的祖先能在幾千年前對天地萬物的生長發展過程,提出這樣高度概括的哲學總結,實是難能可貴的。這種發現的宇宙觀,並不帶有上帝創造世界等神話迷信色彩。這是樸素的唯物論,也是人類歷史上最早提出了二進位記數制,直到今天仍有深遠的哲學意義。它和現代科學提出的大爆炸宇宙理論的哲學思想是一致的。

最先在1992年提出宇宙膨脹模型的是蘇聯數學家佛里德曼，隨後1999年美國天文學家哈勃發現宇宙處在膨脹之中,建立了哈勃定律。1948年俄裔美國物理學家伽莫夫在愛因斯坦1917年提出的《根據廣義相對論對宇宙所作的考查》的基礎上,以哈勃定律為根據,提出宇宙起源於熱爆炸的學說。這一學說認為宇宙的過去要比現在小得多,最初可能是一個溫度非常高、密度非常大的「原始火球」,通過大爆炸而迅速膨脹、溫度迅速降低,逐漸形成現在的宇宙。這一學說後來得到越來越多的實驗和理論支持,經過許多科學家的不斷改進,發展成為現在的大爆炸宇宙模型。

哈勃定律

哈勃定律是宇宙大爆炸模型的實驗根據。1929年哈勃在仔細研究了一批星系的光譜之後發現,絕大多數星系的譜線都表現出紅移,而且紅移量大致與星系和觀察者的距離成正比。如果將紅移解釋為多普勒效應,那就意味著所有星系都在離開我們而遠去,其退行速度正比於同我們的距離。這一關係稱為哈勃定律,比例常數稱為哈勃常數。如果確認我們在宇宙中並不處於特殊的中心位置,那麼哈勃定律對於任何一個星繫上的觀察者都是成立的。直接的推論就是:宇宙中所有的星系都在彼此遠離,而宇宙處於普遍的膨脹之中;如果星系目前仍在彼此遠離,那麼過去它們必定相互靠得較近。按照哈勃定律可以前推出距今約150億年前,全宇宙的物質應當處於極其高溫高密的狀態;也在那時發生了「大爆炸」,開始了宇宙的膨脹。

宇宙大爆炸理論也得到愛因斯坦相對論的支持它一舉將恆星演化理論和化學元素起源的學說納入到一個統一的理論框架。

宇宙大爆炸的開始

我們把「大爆炸」開始的時刻看作我們今天觀察到的宇宙的開端。宇宙學家稱這個開端為「奇點」,也可按伏羲氏把天地宇宙的開端稱為「太極」,或按恩格斯的《自然辯證法》,把宇宙的開端稱為混沌。奇點或太極或混沌,均是指集中全部宇宙廣義物質的極其高密、高溫,而又完全對稱的狀態。在太極這種狀態,即宇宙大爆炸的開始,那時不僅沒有任何天體,沒有物質粒子,也沒有時間和空間。理論物理學家把它叫做一種單純而對稱的「真空狀態」。但這裡真空的含義是高度抽象的,它是不含通常的物質,但卻孕育著全部宇宙「廣義物質」（這裡是指4種作用力統一的輻射場）和時空的原始狀態,是最高度密集的廣義物質,決不是空無一物的真空。

那為什麼理論物理學家叫它真空？如有一個密閉的容器,把空氣全部抽去,則容器中的空間稱為真空,在真空中,應該沒有任何物質粒子,但４種作用力場還是存在的。因此物理學家在此把沒有「物質」、只有輻射場的空間叫做真空。宇宙大爆炸的開端,正是沒有物質、只有輻射的狀態,所以物理學家叫它真空,但卻是一種能量密度非常大、溫度非常高的特殊狀態。

經常有人問,宇宙起源之前,物質世界又是怎樣的？這個問題若能成立,必定要求時間是絕對的,即時間有無限的過去和無限的未來,因為「之前」二字就是指過去的時間。但是按照愛因斯坦的相對論和宇宙大爆炸理論,時間和空間不是絕對的,它們和物質、運動（能量）這4個範疇是相互依賴而存在的。大爆炸之前,時間和空間還沒有分化出來,因而「之前」這個表示時間的名詞是沒有意義的。

宇宙進化的８個層次結構

宇宙的進化從大爆炸開始到現在的150億年間,可以分為8個層次結構

宇宙進化的8個層次開始的時間有先後,例如最初開始的是物理進化,其次是化學進化,然後依次是天體演化、地質演變、生物進化、社會進化、人工自然進化和大成智慧進化（由物質產生精神,又由精神反作用於物質）。以上８個層次的順序就是按開始時間的先後排列的,但每一層次終了的時間為無窮盡。這就是說,到現在宇齡150億年,8個層次都還在進化發展,因此它們之間就互相穿插交叉,形成一個最複雜的超級巨系統。茲分述如下。

第一層次是物理進化從大爆炸開始到3萬年,是宇宙的嬰兒時期。在嬰兒時期,宇宙由太極首先分化出時間和空間、場和物質,場又通過3次「一分為二」形成引力場、強場、弱場和電磁場,共4種作用力場。物質又分化為2種物質粒子（夸克和電子等輕子）,然後由夸克結合成中子和質子,再結合成核子,並和電子結合成原子。

第二層次是化學進化是在宇齡3萬年,即中性原子形成的時候開始的。它的主要特徵是從原子形成分子和原子與分子的聚集態,以及生物大分子。這是宇宙的幼童時期。

第三層次是天體演化從大爆炸後10～30億年開始,宇宙由原子分子雲凝聚成星雲、星系和現在夜空中燦爛的星星,這是宇宙的青春時期。

第四層次是地質演變從46億年前地球誕生開始,是地球的青年時期。

第五層次是生物進化從34億年前開始。從尚無生命的生物大分子到有生命的單細胞微生物,是由化學進化到生物進化的飛躍。

第六層次是社會進化從300～400萬年前有猿人開始。

第七層次是人工自然進化。

第八層次是由物質產生精神,形成文化和科學技術等,又由精神反作用於物質如果借用錢學森先生提出的「大成智慧學」,這一層次可稱為「大成智慧進化」。

以上每個層次又可分為若干時期,時期的劃分可粗可細,共計大約５０～７０個時期。這種由簡單向複雜的進化發展,大致和易經裡面「太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦,八卦生六十四爻」的「二進位」哲學觀點相符合。也和道德經裡面，道生一，一生二，二生三，三生萬物，天下萬物生於有，有生於無的觀點相合。

宇宙是怎麼來的？對於宇宙演化，沒有使用任何先進儀器來測量，就得出了和宇宙大爆炸近似的結論，不得不佩服我們的先祖的直覺思維，抽象思維的強大。

再複雜的事物，其實也是簡單的，只要你用心。