科學和科幻是密不可分的——科幻小說中的宇宙膨脹和宇宙閉合

2021-01-15 天文同好樂園

現今的地球,正處於科技大爆發時代。關於我們的宇宙,不斷有新的理論湧現出來,這當然得益於觀測技術的極大進步,大量的觀測數據積累讓科學家們建立新理論的速度變得更快,也更嚴謹。但似乎每種理論都不能服眾,而這些理論又有著大量的數據作為支撐,公說公有理婆說婆有理,實在讓人撓頭。但不管如何,到目前為止,還沒有出現一種終極的、無可挑剔的理論來定義我們的宇宙。

人類定義自己是宇宙中的智慧文明,似乎有點自大了。也許現階段人類的進化程度以及文明的發展程度,還不足以讓我們理解這個宇宙,是腦容積的大小限制了我們的想像力嗎?也許吧,但總有一些人,似乎腦容積特別大,他們的思維總是滿懷激情的衝在最新科技理論的前沿,既像是探路者,又像是拓荒者。比如《三體》的作者劉慈欣,比如我下面要說的這位波爾·安德森,科幻小說《T-零》的作者。

《T-零》作者-波爾·安德森

科學和科幻從來都是密不可分的,科幻絕不是憑空臆想的杜撰,必須要有科學理論作為支撐。這位波爾·安德森是美國元老級別的科幻作家,它畢業於明尼蘇達大學物理系。人家學的是物理專業,能寫出優秀的科幻小說也就不奇怪了。當現在的我們還在百度上形形色色的科普類文章後面爭論「宇宙膨脹」是不是真的、「平行宇宙」是不是「扯淡」的時候,波爾·安德森幾十年前就利用他的專業知識和前衛的思維,寫出了眾多的科幻小說,大賣特賣,賺得盆滿缽滿。

在《T-零》這部小說裡,描繪了一艘星際飛船搭載50名太空人,肩負使命飛往一個距離30光年的恆星系統。作者在小說裡運用了「狹義相對論」原理,當飛船飛得更快時,飛船裡面的時間變慢,從地球上看去,即使用接近於光速的速度,抵達那顆恆星也得幾十年,但是對飛船裡的太空人來說,僅僅飛行了幾年。當這艘飛船登上那個新世界時,他們發現自己僅用了幾年時間就駛過了30光年。至於飛船的動力,作者是這樣安排的:飛船使用一臺衝壓式噴氣核聚變發動機,在宇宙空間提取氫,通過燃燒產生無限的能量。飛船的速度很快,以至於太空人能看到光線的「都卜勒效應」,迎面的恆星趨近而來是藍色的,背後的恆星遠離而去是紅色的,也就是「紅移」和「藍移」。

書中描述了後來飛船的減速裝置失靈,飛船不斷加速以至於接近光速,「T-零度」顯現,他們看到了戲劇性的場面:宇宙在他們的面前變老,最後,他們看到了宇宙的膨脹在逆轉,宇宙開始收縮,星系開始融合,溫度急劇升高,飛船在劫難逃。但是奇蹟發生了,在宇宙物質坍縮到一個有限密度的有限區域時,飛船以巨大的速度迅速滑過了那片區域,飛船的屏蔽系統保護了他們,接下來他們看到了一個新宇宙正在生成,新的星系和恆星在不斷誕生,宇宙又開始重新膨脹,宏大的畫面讓太空人們無比敬畏。

小說的結尾是柳暗花明式的美滿結局,但文字敘述裡面包含了太大的信息量,比如宇宙是永遠膨脹下去還是會坍縮,也就是物理學界在討論的「我們的宇宙是開放式的宇宙還是閉合式的宇宙」,又比如飛船身處宇宙之中,卻又看到了另一個新宇宙的誕生,這裡又包含了平行宇宙的設想。有理論物理學基礎的讀者或者資深科幻迷可能比較容易理解,對於一般讀者還是極其燒腦的。

但不管怎樣,這本寫於1967年的科幻小說意義非凡,書中的觀點直到現在科學界依然在爭論不休!

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    基本上是準確的,我們可以先說這樣子一個結論吧,現在我們將宇宙學常數理解為宇宙的真空能,宇宙始於大約138億年前,早期的宇宙尺寸是很小的,膨脹的行為是不受真空能的影響,隨著時間的推移宇宙逐漸開始轉型了,當達到當今宇宙57%大小的時候,真空能的作用開始顯現出來了,宇宙膨脹的速度就會變得比較緩慢,當宇宙大小達到現在的73%的時候,宇宙從減速膨脹變成了加速膨脹,而這件事情大概發生在
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    在現代科學的發展下,我們知道,暗物質大大增加了宇宙的物質總量,使宇宙膨脹減速,甚至還有可能使宇宙膨脹停止下來,轉而收縮。宇宙是開放還是閉合這個問題,離不開前人的理論。20世紀60年代,桑德奇就持宇宙會收縮這樣的觀點,他相信宇宙是一個有限的封閉系統,宇宙膨脹速度正在減慢並最終停止,然後會坍縮到一起,接著再膨脹開來,每隔800多億年循環一次。
  • 這事兒你信嗎:科學家宇宙探險源於科幻小說
    2005年,《星球大戰》小說被改編為電影《世界大戰》,這一次觀眾們不跑了,輕鬆地坐在電影院裡觀看火星人。在2005年全球票房最好的電影中,排名前兩位的都是科幻電影,都和外星人、太空有關。  但科幻小說不是科學預測,無法要求小說中的每一個科技構想都能在未來變成現實。
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    「四本宇宙小說」多元宇宙,本宇宙,科幻宇宙,你愛哪一個?歡迎光臨老弟書屋,關注老弟不書荒,快點關注吧。《宇宙霸業》作者:牛家一郎。分類:科幻。字數:282萬。《宇宙的邊緣世界》作者:原艾倫。分類:科幻。字數:201萬。簡單的說就是一個勤奮努力的主角不算開掛。(是不是很像某本書的書名,哈哈。)複雜的說故事講述一個非常非常努力卻很可惜天賦跟不上的懂事少年,在某一天感覺人生開始迷茫的時候出現了轉機。
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    其實,按捺住想要跪拜的激動,去拜讀一些經典的科幻小說,你就會發現你的好奇心將被極大激發,一部《星際穿越》已經遠遠不能滿足你對宇宙的探索欲望。而且由於文字不受技術限制,你會發覺科幻電影比科幻小說落後了幾十年。  什麼是高維空間?
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  • 科技日報 | 用科幻在宇宙中創造「春天」
    不知不覺中,科幻春晚已經走過了六個年頭,本屆科幻春晚的主題是「宇宙千春詞」。
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  • 宇宙正在膨脹,人類的活動區域被「封鎖」,暗能量或是解決的關鍵
    之後又測量了周邊幾個星系,得出的結果卻讓他們感到意外,哈勃常數並不適用,宇宙的膨脹速率比我們預想的還要快。事物都有兩面性,對宇宙自身來說,膨脹是件好事,對我們來說就不是了。越來越遼闊的宇宙空間讓我們探索宇宙變得困難,打破光速極限理論有多困難,有點科學常識的人都知道。
  • 科幻小說的巔峰《三體》,講述了宇宙的終極秘密
    《三體》是劉慈欣創作的系列長篇科幻小說,由《三體》《三體Ⅱ·黑暗森林》《三體Ⅲ·死神永生》組成。其中《三體》經美籍華裔科幻作家劉宇昆翻譯後獲得了第73屆雨果獎最佳長篇小說獎。《三體III:死神永生》獲得2017年軌跡獎最佳長篇科幻小說獎。
  • 宇宙是無限的,可「無限」也分等級,宇宙中存在無數個你嗎?
    我們最常說的宇宙無限是空間無限,因為宇宙時刻在以超越光速的速度在膨脹,所以空間是無限的,而空間的無限所帶來的就是時間的無限,因為時間是物質在空間中的運動,空間如果無限,時間必然是無限的,所以宇宙的空間和時間是無限的。
  • 宇宙在超光速膨脹中?宇宙到底有多大?
    我們的宇宙有多大呢?有科學數據顯示可觀測宇宙半徑約為465億光年,直徑約為930億光年,那我們的宇宙就是930億光年那麼大嗎?無邊無限動態宇宙是指宇宙是無限大的,而且是沒有邊界的,它一直在膨脹中。宇宙大爆炸哈勃在觀察銀河系外的一個星系團時,發現很多天體在遠離地球,都會產生紅移現象,按照道理不應該幾乎所有的天體都遠離地球而去,地球又不是宇宙的中心,所以哈勃的觀察研究支持無邊無限動態宇宙模型,宇宙大爆炸理論應運而生,宇宙在不停的膨脹中,那麼我們把時間往前推,讓宇宙慢慢的縮回來,那麼宇宙是不是會縮到一個很小很小的空間,那麼這個奇點瞬間發生了爆炸產生了我們現在這個宇宙,於是我們今天流行的宇宙誕生說就是宇宙大爆炸理論
  • 從宇宙起源到宇宙膨脹,這些科學理論科學嗎?
    一直以來,宇宙本身只是一個點源於一場大爆炸,並且宇宙還在不斷的膨脹,這些理論已經對我們產生根深蒂固的影響,這讓我們都不得不信以為真了。但宇宙的起源和宇宙膨脹只是一個理論,只是根據一些現象進行的推理,這種推理未必就是真理,很多科學家也開始推翻這種理論。
  • 科學:霍金的宇宙模型是什麼樣的?可以時間旅行的宇宙存在嗎?
    對比霍金的宇宙模型,另一位科學巨人提出了完全不同的宇宙模型,那就是愛因斯坦。愛因斯坦的有引力波的宇宙模型20世紀30年代,愛因斯坦和他的助理納森·羅森,發現了愛因斯坦方程的新解,描述了膨脹的圓柱形宇宙,這個宇宙有一個非常特別的新特點——其中傳播著一種波,所到之處的空間幾何紛紛掀起漣漪。這就是有引力波的宇宙模型。
  • 硬科幻小說《三體》腦洞很大,改變你對宇宙的認知了嗎?
    本文參加百家號科學#了不起的基礎科學#系列徵文《三體》是一本腦洞很大的科幻小說,看完後確實很佩服作者的想像力和科學知識。但是要說對宇宙認知的改變,不管你有沒有,我好像沒有。由於看《三體》的時候我已經是一個科學愛好者了,已經建立對基礎科學理論的一些粗略認識,雖然理解不深,但畢竟還是有所了解的。我本身並不是科幻愛好者,對科幻的興趣其實不是很大,這可能是小時候看過一篇國產科幻留下的陰影,裡面提到外星飛船接近光速飛行,由於時間膨脹效應來回幾光年之外的外星只需要三個月時間,我那個去……從此我對科幻小說完全提不起興趣………我覺得科學理論本身比科幻小說更有趣(^_^) 。