“宇宙的起源是一场大爆炸。它爆炸了空间，创造了时间。星系、行星、地球、空气、水和生命都是在这个时间和空间中逐渐形成的。”这是一个连爱因斯坦都相信的理论。然而，这个理论在过去的一两周内受到了严重的挑战和质疑。如果大爆炸理论是正确的，那么这个空间中的所有物质都应该是在大爆炸之后诞生的，这是一种因果关系。虽然爱因斯坦的相对论原则上不需要绝对的时间和空间，但如果宇宙有起源，它就有绝对时间的起源，摧毁了时间的相对性，所以这种因果关系是一个绝对定律。最近，美国的哈勃太空望远镜观察到一些现象，表明这种绝对因果关系有问题。换句话说，宇宙可能没有起源，就像相对论的空间一样，时间没有起源，时间也不是绝对的。

哈勃太空望远镜的观测表明，如果宇宙真的是由大爆炸引起的，那么从爆炸到现在的时间比许多旧行星的年龄都要短。最古老的行星可能有160亿年的历史，但是观察显示爆炸最多发生在120亿年前。这一发现上周发表在英国杂志《自然》上，引起了天体物理学的巨大震动。

自20世纪初以来，包括爱因斯坦在内的大多数天体物理学家都认为宇宙是由大爆炸创造的。由于质能交换的原理，爆炸的能量最终转化为物质。这个理论基于三个重要的基石。首先，从数学上证明了广义相对论只允许一个解。这个数学解是时间的起源。整个宇宙的大小是一个点。大爆炸爆炸了一个三维空间。随着空间以一定的速度膨胀，整个空间的瞬时大小也给时间一个索引和定义。这就像武侠小说中的“半柱香时刻”。用一根香柱的长度来衡量时间也是一样的。第二个基石是爱因斯坦发明相对论20年后，美国天文学家哈勃发现宇宙正在膨胀，星系膨胀得越深，膨胀得越快。这一发现与相对论的数学解大致一致。第三个基石至关重要。20世纪70年代，美国天文学家发现了宇宙的背景辐射。由于宇宙的膨胀，大爆炸期间的热能应该下降到绝对温度的几度，这与2.7度的观测结果是一致的。从那以后，天体物理学家开发了一套标准模型来解释这个膨胀空间中所有物质的起源。但是哈勃不能确定宇宙膨胀的速度。这个缺点为未来的天体物理学家保留了一些空间来发展另一个不同于爱因斯坦相对论的理论。但是这些理论并不是主流。美国哈勃太空望远镜的主要任务是弥补当年哈勃观测的不足，并确定单位距离内宇宙当前的膨胀速度。恒星在膨胀空间中的分布就像膨胀气球表面的一些点的分布。点与点之间的距离会因膨胀而增加。分离的速度不仅与气球膨胀的速度成正比，还与点之间的距离成正比。两点之间的距离越大，它们之间的分离速度就越快。所以如果你不知道任何两点之间的距离，你就不能仅仅通过知道两点分开的速度来知道整个气球的膨胀速度。同样，为了确定宇宙的膨胀速度，我们不仅需要知道行星之间的分离速度，还需要知道恒星之间的距离。天文学家可以利用所谓的多普勒效应来测量任何远离地球的行星的速度。然而，行星和地球之间的距离不容易确定。因此，哈勃常数(单位距离的膨胀率)很难确定。

上周发表在《自然》杂志上的这一发现是室女座星团中成千上万的造父变星。变星是光度周期性变化的恒星。变星越大，周期越慢，但恒星越大越亮。因此，变星的周期与绝对亮度之间有一定的关系，造父变星的周期与绝对亮度之间的关系可以非常准确地确定。然而，行星离地球越远，它看起来就越暗，所以观察到的亮度不是行星本身的绝对亮度。如果有办法知道行星的绝对亮度，加上观测到的测量亮度，就可以知道行星的距离。从天文学上来说，距离不能直接测量。造父变星为测量距离提供了极好的机会。天文学家可以测量遥远的变星的周期，大致是几十天的光谱，来确定变星本身的绝对亮度。与观测到的亮度相比，可变恒星和地球之间的距离是可以确定的。

这个有腔的星系团离地球相当远，大约有几千万光年远，所以它的膨胀速度非常快，而且可以利用多普勒效应精确测量。如果它的距离也能精确测量，哈勃常数就能精确确定，大爆炸和现在之间的时间上限也能确定。上周公布的造父变星允许天文学家精确地确定哈勃常数。宇宙以每百万光年每单位距离27公里的速度膨胀。这也意味着大爆炸早在120亿年前就发生了。然而，天文学家也知道银河系中一些古老的恒星已经有160亿年的历史了。这意味着这个星球需要在大爆炸之前诞生。这个结果不符合因果定律，所以大爆炸标准模型受到质疑。这一发现也为非主流理论提供了发展空间。

事实上，在逻辑结构上，非主流学派的主流理论可与爱因斯坦的相对论相媲美。如上所述，宇宙相对论认为空间是相对的，没有起源，但时间是绝对的，有起源。相对论的宇宙观还认为，宇宙的总能量是守恒的，没有多余的能量会无缘无故地释放出来，总能量也不会损失。然而，另一种理论认为时间和空间是相对的，没有起源，所以宇宙存在于一个稳定的时间和空间状态中。在这个理论框架下，时间和空间完全对称。为了解释宇宙的膨胀，这个理论必须放弃能量守恒的想法。它相信能量可以从无中产生，而且越来越多，物质也可以从无中产生，越来越多。就好像宇宙中有无数的水泉，物质随时随地都会出现。这些喷涌的物质必须流出，所以宇宙才会膨胀。因为物质随时会涌出，所以不需要时间的绝对起源。物质到处涌出，所以空间没有绝对的起源。这个理论可以解释宇宙没有大爆炸时的膨胀，也可以解决宇宙的年龄问题。然而，这一理论必须面对一个挑战，即如何解释宇宙背景辐射的温度。20世纪70年代，大爆炸理论的第三个基石是它致命的伤口。在不久的将来，这个学说会因为上周的发现而复活吗？我们可以等着瞧。

相对论宇宙模型或上述非主流稳态宇宙模型绝不是创造性天体物理学家的替代答案。事实上，广义相对论的教科书并没有提到广义相对论本身有一些缺陷。从空间和时间的完美对称性来看，它存在上述需要时间起源的问题。除了时间和空间的问题之外，还有另一个物理相对论方面的问题，即所谓的惯性坐标问题。19世纪末，澳大利亚科学家马克提出了一个宇宙学问题。我们抬头看星星，如果我们连续看一两个小时，我们会发现星星围绕着北极星旋转。马克问，“这是地球自转造成的，还是恒星真的在绕地球运行？乍一看，这个问题似乎相当不明智，因为它似乎像是16世纪哥白尼时代的一个问题:“地球是绕着太阳转还是太阳绕着地球转？“标准答案当然是由地球自转引起的。但是马克补充道:“如果所有的物理现象都是相对的，那么地球的旋转和恒星围绕地球的旋转一定是同一物体的两面。“例如，如果你绕着自己旋转，你会感到头晕，但是如果你站着不动，你周围的一切都会感到头晕。马克认为理想的宇宙模型应该具有这一特征。一切都是相对的，旋转也是相对的。这就是所谓的马克原则。爱因斯坦本人承认，他是受马克原理的启发而发明广义相对论的。然而不幸的是，相对论不能满足马克原理的要求。相对论宇宙必须清楚地表明宇宙本身是否不转动。现有的标准宇宙模型是让宇宙不转动。因此，我们对环绕天空的恒星的标准解释是地球的旋转。顺便说一下，到目前为止，没有一个宇宙模型能完全符合马克的原理，上面提到的稳态宇宙模型也不例外。

尽管最近的发现已经开始让天体物理学家质疑现有的标准理论，我们仍然需要一系列进一步的观测证据来判断标准模型是否正确。在接下来的几年里，国际天文学界必然会有激烈的竞争，看看哪个国家或研究小组会先掌握这个问题的答案。与此同时，就宇宙学的理论模型而言，也将有机会让一百个学派展开竞争。在这种温暖的气氛中，台湾的天体物理学团体能做出什么贡献？我们没有用于研究的太空望远镜或大中型望远镜，但我们有世界级的玉山天空。我们可以做的是带一群一流的头去玉山，看看布满星星的夜空，去想象和思考如何建立一个更完美的宇宙学理论模型。

西班牙发现空间物体

一位名叫胡安·桑切斯的西班牙妇女最近宣布，她在出门时被冰球击中。据说这块冰只是近年来当地科学家一直在寻找的外来物体的一部分。桑切斯说她出去的那天阳光明媚，但是一块神秘的冰块突然落在她的肩膀上，差点伤到她。

科学家将碎冰带到实验室进行分析，发现其中一些元素在地球上找不到，因此这些冰可能是落在地球上的彗星解体的一部分。生活时间(2000/1/27，10: 2)

夜晚是黑暗的，因为宇宙正在膨胀。

“为什么夜晚的天空是黑暗的？”学生们肯定会说，因为夜空没有阳光。然而，无限的宇宙充满了由无数恒星组成的星系。尽管夜晚没有阳光照耀，但满天的星星都是发出光和热的“太阳”。星星的光确实很弱，但是无数星星的光加起来应该是无限明亮的，夜空应该充满光，但是为什么它实际上是黑色的呢？

这是德国业余天文学家奥比斯博士在1826年提出的一个问题。在自然科学史上，它被称为“球体悖论”。

在阿不思之前，大科学家牛顿将物质、时间和空间分开，并说宇宙就像一个储存物质的容器。在这个无限的容器里，天体无处不在，永远移动，永远静止。就这样，夜黑遇到了困难。20世纪，随着爱因斯坦的相对论和哈勃定律的出现，人们终于发现牛顿的理论是错误的。时间和空间紧密相连，相互影响，不可分割。它们的存在形式是由物质和物质的运动决定的，宇宙在不断膨胀。因此，解释黑夜并不难。

美国天文学家哈勃和其他人观察到，几乎所有的星系外系统都在远离我们，也就是说，宇宙像一个膨胀的气球一样膨胀，变得越来越大。星系离我们越远，它离我们越远(即后退速度)。星系向我们辐射的光线因星系后退而减弱；远离我们的银河外星系可能会以光速倒退，所以发出的光无法到达我们。因此，虽然宇宙是无限的，但光在这里能到达的天体数量是有限的。只要那些有限的天体撞击地球的次数少于太阳，地球上的白天和黑夜就依赖于太阳。如果宇宙没有膨胀，就不会有夜黑的问题。这表明夜黑是宇宙膨胀的结果。

为什么宇宙会膨胀？大爆炸宇宙学认为“我们的宇宙”起源于一个温度极高、体积小的原始火球。大约200亿年前，由于某种原因，火球爆炸了,“我们的宇宙”在大爆炸中诞生了。随着空间的膨胀，温度降低，物质密度逐渐降低。质子、中子等。结合成氘、氦、锂等。后来，星系、星系团和其他天体逐渐形成。

在宇宙的早期，星系碰撞和合并曾经是一种常见的现象。那时，宇宙刚刚开始膨胀，仍然相对较小和拥挤。星系和雨滴一样多。大量的小星系像雨点般落在其他星系上，逐渐形成像我们银河系一样的星系。宇宙就像一个带着花点的膨胀气球。这些点彼此分开。经历了200亿年的“分离”才成为今天的样子。根据天文学家的推测，我们的宇宙有一天会停止膨胀，然后开始收缩，直到它收缩到大爆炸前的原始火球状态。然后将会有一个新的大爆炸，一个急剧的通货膨胀和扩张。这个循环可能会不断重复，宇宙也在这种往复的变化中。