《道家智慧》第9讲宇宙.ppt

第九讲 道家智慧与宇宙科学 ★汤川秀树认为：道家智慧可以帮助当代科学家 产生重大成果他在研究基本粒子时提出一种“空 域”概念，也就是最小的不可再分的“空间量子”， 他承认“空域概念正是老庄哲学对我的想法所发生 的成形影响的一种表现——董光璧《当代新道家》华夏出版社，1999 一、“道”与宇宙生成论★“独立而不改，周行而不殆”——宇宙是动态的 ★“天下有始，以为天下母” ——宇宙是有限的， 即是有开始的 ★”大曰逝，逝曰远，远曰反——宇宙有澎胀与 收缩 ★”道生一，一生二，二生三，三生万物”—— 宇宙是生成的二、大爆炸理论与宇宙生成论 ★英国《新科学家》杂志评出了人类自诞生以来 提出的十个影响最大的“理论”即宇宙大爆炸、进 化论、量子力学、万物理论（即同时符合广义相 对论和量子力学的理论）、风险理论、混沌理论 （即科学有许多局限）、气候变化理论、板块构 造理论]1、宇宙大爆炸理论的得出银河系距地球1000万光年的星系距地球3000万光年的星系距地球1500光年的星云距地球270万光年的星云宇宙大爆炸模拟图★★科学家对科学家对150150亿年前大爆炸的证明亿年前大爆炸的证明： 第一种证明：宇宙澎胀 ▲1916年，爱因斯坦广义相对论； ▲1924年，俄国弗里德曼，爱因斯坦方程； ▲1927年，乔治·勒梅特提出宇宙始于一个宇宙蛋的 大爆炸，爆炸后空间膨胀，宇宙蛋的碎片形成星体 ； ▲1929年，哈勃发现绝大多数星系的光谱都表现红移； ▲伽莫夫提出一个热大爆炸的宇宙模型 ； ▲ 1989年以来美国发射了多颗宇宙背 景探测卫星，证明宇宙中确实存在着 温度约2.7K的背景辐射； 第二种证明：天体氦丰度 氢70% 氦25%第三种证明：通过哈勃定律和同位素衰变测量出 宇宙年龄为150亿年●大爆炸开始时：150——200亿年前，极小的体积，极高密度，极高温度。

●大爆炸后10-43秒：宇宙从量子背景出现 ●大爆炸后10-35秒：同一场分解为强力、电弱力和引力 ●大爆炸后10-5秒：10万亿度，质子和中子形成 ●大爆炸后0.01秒：1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降 ●大爆炸后0.1秒：300亿度，中子质子 比从1.0下降到0.61●大爆炸后1秒：100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子 ●大爆炸后13.8秒：30亿度，氘（dao,氢的同位素之一，又称重氢，用于热核反应）、氦类稳定原子核（化学原素）形成 ●大爆炸后35分钟，3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子 ●大爆炸后30万年：3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统 ●大爆炸后约100亿年（即距今约50亿年）太阳星云出现星云中的固体尘粒不断碰撞，相互结合，形成了太阳和九颗行星，包括地球在内寺球从内到外分为地核、地幔、地壳三个圈层地壳的形成距今约46亿年，它与大气层、水圈的出现共同为生命的产生创造了条件。

大爆炸理论得出的三点结论：大爆炸理论得出的三点结论： ▲宇宙不是永恒的，它在时间上是有限的 ▲宇宙在空间上也是有限的 ▲宇宙不是静止的，而是动态的 三、老子“道”的宇宙观与当代宇宙生成论的相互对应 (1)“天下万物生于有，有生于无”（40章）——宇宙从无到有的创生 霍金 （“宇宙创生于无”的宇宙解 ）古斯（爆胀宇宙模型 ）霍伊尔（稳恒态宇宙模型） （2）“独立而不改，周行而不殆”——“宇宙自足”（宇宙如何由无到有的创生）《老子》25章：“有物混成，先天地生寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母吾不知其名，字之曰道 亚里士多德 ——托马斯·阿奎那 ——牛顿 ——休谟 ——霍金 ——2004年，多国科学家参加的一个国际 物理学联合研究组，在加速器中成功的“复制”出了 宇宙大爆炸之后的最初物质，即夸克—胶子 等离子体 （3）“道之为物，惟恍惟惚……其中有象……其中 有物……其中有精”——真空不空与量子场理论 《老子》21章：“道之为物，惟恍惟惚惚兮恍兮 ，其中有象；恍兮惚兮，其中有物窈兮冥兮，其中 有精；其精甚真，其中有信 《老子》14章：道“视之不见，名曰夷，听之不闻 ，名曰希，捕之不得，名曰微。

此三者，不可致诘， 故混而为一其上不曒(jiǎo)，其下不昧， 绳绳兮不可名，复归于无物是谓无状之 状，无物之象，是谓惚恍迎之不见其首， 随之不见其后 真空理论 ——赫西阿德（“深邃的虚空”） —— 德谟克里特（原子论）——爱因斯坦 （真空不过是 引力场的一种特殊状态 ） 现代量子场理论中，真空是量子场的基态，是能 量最低态真空振荡过程中能量会导致虚粒子的产生 、消灭与转化，这称为真空涨落 基态量子场之间相互作用可以导致量子激发态，产生 粒子束缚态，这被称为真空凝聚中国 科学史研究专家董光壁认为：“道”就是 量子场，“有”就是量子场的激发态，就 是粒子，“无”就是量子场的基态，就是不空的“真空” “道之为物，惟恍惟惚”，2003年，国际科学家 小组宣布，他们首次直接观测到了孕育宇宙恒星 和星系等物质的“种子”这个“种子”就是介于无 形有形之间状态的原始物质，如光、夸克、气等 （4）“反者道之动”——宇宙归宿（一种宇宙命 运的预测） 《老子》25章：“有物混成，先天地生寂兮寥 兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母 吾不知其名，字之曰‘道’，强为之名曰‘大’大曰 逝，逝曰远，远曰反 《老子》16章：“夫物芸芸，各复归其根。

归根 曰静，静曰复命复命曰常，知常曰明，不知常， 妄作凶 《老子》40章：“反者，道之动 [ 这是一张黑洞处于星群中间的概念图，现今的望远镜还不能直接看到黑洞，但可以借助引力来探测它们 “黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然]美国斯坦福大学的天文学研究小组在遥远的宇宙中发 现了到目前为止堪称最庞大最古老的黑洞其质量是太阳 质量的100多亿倍，这意味着这个被称为Q0906+6930的黑 洞能够在自己的引力场中吸纳上千个太阳系，其质量也相 当于银河系内所有恒星的质量之和这个巨型黑洞位于大熊座星系中央，与地球的距离约 为127亿光年据来自斯坦福大学的罗格-鲁曼尼表示，科 学家们初步确定这个黑洞的年龄约为127亿岁，也就是说 ，它在“大爆炸”之后10亿年内就已经形成了所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来 是爱因斯坦最先提出了黑洞概念，根据广义相对 论，引力场将使时空弯曲当恒星的体积很大时， 它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面 上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出而 恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越 大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒 星表面。

等恒星的半径小到一特定值（天文学上 叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都 被捕获了到时，恒星就变成了黑洞说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去， “似乎”就再不能逃出当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了 中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了 这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的 重量所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩根据 科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军， 直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点” 而当它的半径一旦收缩到一定程度（史瓦西半径）， 正像我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光 也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系 ——“黑洞”诞生了。