中国史笔记1-宇宙的历史

关于宇宙的概念，《淮南子•原道篇》的注解部分有言：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地”（注1）。按照这个说法，“宇宙”即为空间与时间的最大集合，也就是全部历史的总称（注2）。

一、宇宙的起源

数千年来，人类对于宇宙的起源和发展问题，进行了大量的思考与探索。不同民族，产生了不同的神话传说（注3）。直到近代以后，随着天文学尤其是理论物理学的快速发展，才使得相关理论逐步科学化（注4）。目前在学术界获得最广泛认同的要数“大爆炸说”（注5），霍金在《时间简史》中（注6），从理论角度进行了详细阐述，简单的说，最早时宇宙中的所存物质和能量都聚集在一起，并浓缩成很小的体积，无限接近于零，所以密度极大，温度极高，可以说是无限热（注7）。大约150-140亿年前，由于瞬间产生巨大压力，发生了大爆炸（注8）。大爆炸使物质四散，宇宙空间不断膨胀，温度也随之下降。大爆炸1秒钟后的温度大概是100亿摄氏度左右，并开始出现中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态的物质。大约100秒以后， 温度降到10亿度，即最热的恒星内部的温度，在此条件下，质子和中子开始结合产生氘的原子核，然后氘核和更多的质子中子相结合形成氦核，包含二个质子和二个中子，接着产生少量的更重的元素锂和铍。在这个不断膨胀和冷却的过程中，星系、恒星、行星逐渐形成，从而为后来各类生命的出现奠定了基础。

宏观意义上的宇宙是相对无限延伸的，而时间也是绝对的，从无限的过去流向无限的未来。不过通常认为，从大爆炸时候起，方产生了时间和空间、质量和能量，历史的研究正始于此。

二、银河系与太阳系

地球属于太阳系，太阳系属于银河系。

银河系包括1200亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。它的直径约为10万多光年，中心厚度约为1.2万光年，总质量是太阳质量的1400亿倍。银河系是旋涡结构，有一个银心和两个旋臂，旋臂相距4500光年。太阳位于银河一个支臂猎户臂上，至银河系中心的距离大约是26000光年。通常认为银河系产生于宇宙大爆炸之后不久，因此可以说银河系的年龄是与宇宙的年龄基本相当的。

太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统，其最大范围可延伸到约1光年以外。太阳系的主要成员有：太阳，八大行星，无数小行星，众多卫星，还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质。在太阳系中，太阳的质量占总质量的99.8%以上。太阳是太阳系的中心天体，它的引力控制着整个太阳系，八大行星——水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，都在接近同一平面的近圆轨道上，朝同一方向绕太阳公转。当前流行的“星云假说”理论认为，太阳系是在46亿年前在一个巨大分子云的塌缩中形成的。被认定为原太阳星云的地区就是日后将形成太阳系的地区，质量仅比太阳多一点。当星云开始塌缩时，它的转速加快，内部原子相互碰撞的频率增加。其中心区域集中了大部分的质量，温度也比周围的圆盘更热。当重力、气体压力、磁场和自转作用在收缩的星云上时，它开始变得扁平成为旋转的原行星盘，并在中心有一个炽热而且稠密的原恒星。1亿年后，在塌缩的星云中心，压力和密度将大到足以使原始太阳的氢开始热融合，使热能足以抵抗重力的收缩能，这时太阳才成为一颗真正的恒星。

目前，人类还没有发现与地球相似，具有生命甚至文明的行星，不过，太阳系在银河系中的独特位置，为地球上演化出生命提供了重要的条件，这已经成为科学界的普遍共识。其一，太阳系距离银河系中心大约有25000到28000光年，位于银河系外围的一条旋臂上，这个位置远离超新星密集的区域，使得地球周边环境是长期稳定的。其二，太阳系远离恒星密集的区域，没有强大恒星引力的干扰，没有强烈的辐射，也没有大量被吸引过来的彗星（注9）。其三，太阳系的轨道接近圆形，与整个银河系旋臂也保持着大致相同的速度，这就意味着太阳系与整个银河系运行的相对静止。总而言之，多种条件的叠加，让地球孕育出生命和人类文明，最终形成了历史。

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注1：在《世说新语·排调篇》里，刘孝标注解中认为这句话出自战国中后期的作品《尸子》。

注2：理论物理学中的宇宙指的是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称，并认为宇宙是物质世界，处于不断的运动和发展中。

注3：比如中国有盘古开天辟地之说，西方国家有上帝用七天时间创世纪之说。

注4：整个古代对宇宙的认识，基本上都离不开以地球为中心的范畴。十五世纪末到十六世纪初，哥白尼提出“日心说”，首次打破这个桎梏。随后，开普勒总结出行星运动的三大定律。再往后，伽利略用自制的望远镜开展了大量观测，发现金星的圆缺变化，以及四个卫星绕木星的运动，给予哥白尼的“日星说”以强有力的实验数据支持。十六世纪后半叶，布鲁诺将“日心说”发扬到顶峰，并进一步提出了宇宙无限大，不存在固定中心和边界的理论。作为哲学家，布鲁诺还提出，物质是一切自然现象共同的统一基础，自然界的万事万物都处在普遍联系和不断运动变化之中，这体现了近代启蒙思想的方向。

注5：这个理论最早在1927年由比利时数学家勒梅特提出。

注6：详见这本书的第八章“宇宙的起源和命运”。

注7：霍金的著作中称之为“奇点”。

注8：这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为“量子物理”，至今仍然没有完全的解释。

注9：彗星的破坏力是极为严重的，比如恐龙大灭绝事件，可能就是某颗彗星所为。

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