宇宙：时间大穿越——宇宙的创生、演化和未来

“宇宙”的英语“universe”一词源自拉丁语“universus”，意思是“包罗万象的一切”。“宇宙”这个汉语词最早见于《庄子·齐物论》（庄子，约公元前369-前286年）：“旁日月，挟宇宙，为其吻合。”宇宙一词由“宇”和“宙”两个汉字构成，“上下四方日宇，古往今来日宙”，同时包括了空间和时间。了解宇宙，我们可以从地球出发进行空间旅行，前往广袤的空间，考察太阳系、银河系和其他星系，连同其中的各种天体。我们也可以从现在出发进行时间旅行，向过去追溯宇宙的历史直至其诞生，向将来想象和预测宇宙的未来。本文就来带领读者进行了解宇宙的时间之旅，介绍宇宙的创生、演化和未来。     

宇宙概念的嬗变

<正>我曾听一位老先生说,20世纪80年代编天文学词典时,有三个词因实在太难定义而最后只好不定义,这三个词是"时间"、"空间"和"宇宙"。我当时想,"宇宙"一词我们过去不是常常听到古人"上下四方日宇,往古来今日宙"的说法吗,定义又有何难?又一想,确实,对于"宇宙"人们实际上有很多不同的理解和观念。     

热词科普:元宇宙

元宇宙的起源 元宇宙(Metaverse)由美国作家尼尔?斯蒂芬森(Neal Stephenson)在 1992 年的科幻小说《雪崩》(Snow Crash)提出,是Meta (超越)和Uni-verse(宇宙)的组合词,当时被译作"超元域".《雪崩》描述了一个由电脑、光纤网络和软件构成的虚拟空间,现实人类通过"化身(...     

宇宙大爆炸及宇宙演化

给出了宇观天体和微观粒子质量、半径的统一计算式,计算结果与实验基本相符.认为宇宙大爆炸是"超微黑洞"(即前宇宙)的大爆炸,否定了点大爆炸的传统观点.爆炸后的宇宙背景是光子热平衡态和引力束缚态共存的系统,平衡态占优势则宇宙必然膨胀.暗物质、暗能量的本质是什么?它们会怎样左右宇宙的命运?最后也阐明所谓的"大沙漠"区并非一无所有,它分布着三代费米子的超对称伴子--三代玻色型粒子成员.     

"热寂说"、"宇宙"和宇宙

对批判"热寂说"的三种说法做出评论.指出"大爆炸"理论所描写的我们所在的这个"宇宙"与无限的宇宙是不同的.对于无限的宇宙,"热寂说"不成立."大爆炸"理论所描写的我们的"宇宙",有可能趋向"热寂状态",也有可能不会趋向"热寂状态".     

膨胀的多重宇宙

安东尼·阿圭雷博士(基础问题研究所科学副总监)在过去的十年中,宇宙学领域内发生了两件令人震惊的大事:一是宇宙学家们建立了一个真实的宇宙学"标准模型".通过结合一系列相对简单的对早期宇宙的猜想和已经证明的引力、核子、等离子和天体物理学知识,该理论能够适用于几乎所有现存的观测数据,并可重复测试和相互校验该模型的基本构成.二是科学家们意识到,通过宇宙膨胀--这一理论原本是为了解释构建"标准模型"所需的宇宙早期情况而提出的--目前所观测到的宇宙可能仅仅是一个巨大、复杂、多元的多重宇宙的"沧海一瞥",毫不足奇.多重宇宙的结构如何?我们所处的宇宙与其他宇宙关系如何?如果根据该理论推导出来诸多属性不一的宇宙,我们将使用哪些属性来与所能观测到的宇宙相互印证,以证明该理论的真伪?这些就是本文中两个主题人物所提出的一部分问题.亚历山大·维兰金(Alexander Vilenkin)是膨胀理论的先驱之一,亦是多重宇宙研究领域的顶尖科学家.理查·伊瑟(Richard Easther)则是一位致力于研究多重宇宙理论中一个最为微妙的方面的年轻科学家.他的研究方向是:如何在清点多重宇宙中的宇宙?     

宇宙起源和演化的哲学原理

宇宙是怎样起源的?实物是怎样产生的?宇宙、时空的本质是什么?本文认为:一切空间都可以归结为"宇宙场",一切时间都可以归结为"宇宙场过程"--宇宙就是宇宙场加宇宙场过程--宇宙场既是场物质又是场过程--因此,宇宙物质统一于宇宙场.并且据此认为:自今为至的一切宇宙观、时空观所称的宇宙、时空本身都不是绝对独立存在的物质,都不能绝对独立地产生物质作用;唯有宇宙场是绝对独立存在的物质,唯有宇宙场能够绝对独立地产生物质作用,因此说宇宙起源于宇宙场.进而据此又认为:宇宙场产生实物,实物产生实物场;实物和实物场最终又都转化为宇宙场--并且宇宙场与实物和实物场是如此循环拄复,以至无限地先后存在、产生和相互转化的.这就是本文时宇宙起源的思考和解答.     

宇宙大爆炸理论与佛教宇宙起源理论的研究

大爆炸理论和佛教经典都认为宇宙是无中生有,是由一个点(奇点)或自性变现而来的;宇宙大爆炸之前和佛教认为的宇宙起源前的"常寂光"阶段是相同的,是没有时间,没有空间的,整个宇宙一片空寂;大爆炸理论认为宇宙各星体,暗物质、黑洞等都来自于同一个"奇点",所以化学成分相同。佛教认为一切众生、植物、矿物、山河、大地是平等的,无高低贵贱之分,有情无情同园种智,因为他们来自同一个自性;量子纠缠现象与佛教认为物质是有意念波组成的理论是相通的。     

到底什么才是“元宇宙”？

正未来人类会不会生活在虚拟网络世界?那是完美的未来还是人类的末日?要想知道这些,你必须先了解这个词:元宇宙。元宇宙这个词出圈了,原因是因为有名人加持。脸书创始人兼CEO小扎,扎克伯格近日一本正经地表示,该公司正在组建一个产品团队,致力于元宇宙的开发。5年以后脸书将变成一个元宇宙公司。最近一段时间,有一个乌龙也和元宇宙相关,有人爆料,说著名芯片公司英伟达的老板黄仁勋几个月前的一次线上演讲,     

宇宙的演化及其大小的探讨

现代宇宙学认为宇宙是由一个奇点发生"爆炸"而逐渐演化形成的.本文肯定了大爆炸宇宙学说,随后讨论了宇宙是怎样由一个奇点爆炸后,经过宇宙的早期演化,产生星系、恒星、行星以及生命的过程,并运用哈勃定律分析计算了宇宙的大小.最后对宇宙的未来进行了探讨.     

元宇宙，远不远？

<正>虽然目前元宇宙尚处于发展初期,还未构建真正的元宇宙产业并产生规模效益,但不可否认的是,元宇宙有着巨大的发展空间。相较于2021年的“万物皆可元宇宙”,今年,我们听到“元宇宙”这个词的频率好像减少很多。但事实上,2022年以来,全球范围内资本仍在不断涌入这一新兴领域。就国内而言,数字化转型已成为国家重点战略发展方向,元宇宙作为产业发展的未来形态,可以充分打开产业数字化转型发展的新空间。今年初以来,在政策层面,     

人类认识宇宙：漫长的探索历程

星海茫茫,天地悠悠。宇宙似乎无边无际,无始无终,无穷无尽。望远镜再先进,也永远望不到宇宙的尽头。因此,天文学家只研究无限宇宙中人们能直接和间接观测到的大尺度天区,即"我们的宇宙"或"观测的宇宙"。宇宙随着我们观测工具的发展而扩大和深入。宇宙学家总是喜欢用事实加想象的方法为我们的宇宙塑造种种简化模型。古钱币、鸡蛋和夜辛劳古代人用肉眼看天,眼界非常狭隘。他们所观察到的宇宙,不外乎是脚下的大地和头上的天空。古代中国关     

寻找宇宙“幽灵”

<正>广义相对论在揭开宇宙奥秘的同时,也引发了无数未解之谜,比如,宇宙"幽灵"暗物质、暗能量以及引力波等,无数科学家因此而踏上了寻找之路爱因斯坦的广义相对论诞生100年来,在揭开宇宙奥秘的同时,也引发了一些至今仍未解开的谜团,其中,暗物质和暗能量这两个宇宙"幽灵",被视为21世纪物理学研究的最重要问题之一。普通物质只占宇宙总质能的4.9%暗物质和暗能量是如何"现形"的?上海交通大学鸿文讲席教授、粒     

宇宙的哲学与哲学的宇宙

提出电子宇宙论.宇宙遵循物质及其层次性、作用量守恒、时空物质性和矛盾性四定律;反映宇宙规律的哲学,从物理宇宙向哲学宇宙升华,经由实验和实践而逼近绝对真理.     

宇宙周围是何处

约400年前,大物理学家牛顿对宇宙是否有边百思不得其解:他说:"若我站在宇宙边上,伸出我的右手,然后,再站到右手伸出的地方,如此一直下去,岂非宇宙无边;但若它无边,那么宇宙中的热量势必消散得无影无踪,哪还有现在这个世界呢?"     

太极宇宙模型中的可见宇宙-大统一的宇宙结构之二

本文将虚数引入太极宇宙模型并建立起太极宇宙模型的数学模式,利用现代宇宙学研究成果验证可见宇宙在太极宇宙模型中的适用性,同时应用哲学语言论证太极宇宙模型所表述的哲学宇宙精神.     

“前宇宙”及其特性

 热大爆炸标准模型认为膨胀的宇宙来源于时刻t_c=0,空间r_c=0的点大爆炸,不断受到责难.若把天体、粒子的质量、半径统一计算式延伸到超越Planck尺度,则得宇宙源于"超微黑洞"的大爆炸;最近,人们又提出膨胀的宇宙来源于"前宇宙"的爆炸,又一次否定了点大爆炸之说.两者异曲同工.近期,作者发现在相对论、量子理论、统计理论制约下"超微黑洞"与"前宇宙"的某些新奇性质.     

暴涨宇宙(续)

4 暴涨宇宙4.1 暴涨宇宙的基本思想为了解决以上宇宙学的疑难问题。1981年古思(Guth)首先提出高温相变导致极早期宇宙暴涨的方案。他的这一方案的基本思想是:假设在宇宙极早期的某一段时间内(一般认为从10~(-34)秒到10~(-32)秒),宇宙的标度因子按指数规律增长(the inflation universe 一词由此而来),即 R(t)～e~(Ht)。而标准模型中 R(t)～t~(1/2)。借助于这一思想就可解决一些宇宙学的疑难问题。现在的问题是如何用具体的物理图象来实现这一思想。4.2 暴涨宇宙的具体物理图象     

从宇宙的年龄看宇宙的演化

本文介绍了基于实验事实的宇宙的特点,且随着宇宙的年龄的增长,宇宙的演化过程。     

宇宙起源及宇宙命运

引入宇宙早期核子概念,认为宇宙不是起源于时间为0、空间为0的点大爆炸,而是起源于t=10-62s,T=1051K,r=10-52cm“超微黑洞”的大爆炸.爆炸后宇宙是一个光子热平衡态和引力束缚态共存的系统,光子热平衡态占优势,迫使宇宙膨胀.tc=10-35s,宇宙对应的温标为1014GeV,并在tc=10-35~10-32s间发生暴胀、相变.暴胀、相变中形成的多成分粒子宇宙,是现时粒子的超对称性伴子,有较大的质标.“中性微子”质量m-U0e,B=230 GeV,它是暗物质,当暗物质使宇宙总质量多得过了头,宇宙即由膨胀转入收缩.