这是一部关于科学家们探索宇宙起源的科普著作。科学家们从数学、热学、力学、光学、化学等不同门径进入，最后，来自五种独立体系的证据——众星云的移动，原始火球的发现，热力学的定理，宇宙中氦的丰富和恒星的生命史——都指向一个结论：宇宙有一个起源。

此书可谓科学版的“创世记”。全书内容深入浅出，在介绍天文学知识的同时，配以科学家们的趣闻轶事，可读性非常强，适合想一窥宇宙奥秘的读者。

宇宙是否有一个起点？20世纪一群杰出的天文学家试图解开这一难题。他们是斯里弗、戴斯特、哈勃、阿尔弗、霍尔曼、彭齐亚斯、威尔森等，连科学家爱因斯坦也卷人其中。众星云的移动、原始火球的发现、根据热力学定理计算的结果、红移现象、宇宙中氦的丰富程度和恒星的生命史……当一个个证据浮出水面时，科学家们或欣喜或恼火地承认：宇宙有一个起源，大爆炸至今仍在继续。

宇宙既有起源，那么，究竟是谁或什么力量使宇宙产生呢？科学家们发现，答案在已知的物理定律之外，是科学无力触及的领域。他们登上了一座叫“无知”的高峰。更让他们惊讶的是，一群神学家正在那里等候他们。

本书可谓科学版的“创世记”，本书作者被(《出版人周刊》列为“最佳天文学通俗作家”之一。全书内容深入浅出，在介绍天文学知识的同时，配以科学家们的趣闻轶事，可读性非常强，适合想一窥宇宙奥秘的读者。

第二版序

第一章 起初

第二章 斯里弗、戴斯特和爱因斯坦

第三章 哈勃与赫马森

第四章 宇宙膨胀定律

第五章 原始火球的发现

第六章 更多大爆炸的证据

第七章 新宇宙论所引起的问题

第八章 宇宙的命运

第九章 科学作为宗教

附录1：新宇宙观对于神学的影响(节选)

附录2：科学与犹太教之纠葛(节选)

第一章 起初

若一位科学家在著作中谈到上帝，他的同僚们都会认为他不是衰老退化，就一定是失常疯狂了。在这本书的开头，我首先要声明：对于宗教我是个不可知论者(agnostic)。我对这个问题的看法近似达尔文所写的，“我对神学的看法是一团模糊。我不能将这个宇宙看作纯粹机遇的结果，然而在它的细节上我又看不出什么慈善设计的证据。”

但是，我对近年来一些新的科学研究感到迷惑。这些研究的精粹是：从某种意义上看，这个宇宙曾经有一个开始——它在时间上的某一刹那开始了，而且是靠着某些特殊的情况开始的，这些情况从现在直到将来，似乎都使我们无法能知道是什么力量在那一刹那使这世界开始存在。难道真像圣经所说的，

“你全能的手

从无形质之物

创造出这世界”？

没有一位科学家能回答这问题，我们永远不知道：是否有位“原动者”(the Prime Mover)按着他的旨意创造出这世界？抑或那创造者不过是一种物理能力而已？因为天文学上的证据已经证明了宇宙是在150亿年前的一次大爆炸中被创造出来的。然而研究大爆炸的原因所必需的一切证据都已经被熔化摧毁了。

这些说法有什么科学依据呢？第一个证据就是由许多恒星组成的所谓星云。太空中所有的星体都聚集成一簇簇的星云(gialaxy，或称星系)，就像人聚集成不同的国家一样。一簇典型的星云拥有上千亿颗不同的恒星。这些星云在太空中毫无规律地散布着，星云之间有着几乎空无一物的庞大空间。

我们的太阳属于一个拥有2，000亿颗恒星的银河星系(Milky Way)，这个星系的形状像个巨大的螺旋体，在太空中雄伟地慢慢旋转，它的一些明亮的膀臂拖在后面，像一枝庞大的罗马烟火筒(Roman candle)。太阳位于螺旋体中的一条膀臂上，它绕着银河系的中心旋转一周要花上2.5亿年之久。

一般星云的直径有60万兆英里之大，而星云与星云之间的平均距离又有2，000万兆英里。为了避免书写这么笨拙的庞大数字，天文学家就采用光年(light year)为单位来量度太空的距离，那就是光在一年之内以每秒18.6万英里的速度所走过的距离。一光年约等于6兆英里。用这单位来计算，星云大概有10万光年之大，星云间的平均距离约有300万光年。

离我们最近的一个大星云叫仙女座(Andromeda Galaxv)，距离在200万光年之外。在一亿光年的半径之内有数千个星云与我们为邻，最大的天文望远镜所能见到的星云有数10亿之多。

现在我们要谈到一个很不寻常的发现，它是宇宙有一个开始的关键科学证据。20世纪初叶，美国天文学家斯里弗(Vesto Melvin Slipher，1875—1969)研究星云在太空中运行的速度。他发现在他的望远镜所及范围之内的星云都在以极大的速度运行，好些都达到时速数百万英里。而且，几乎所有的星云都正在远离我们地球而去。

此后不到十年，赫马森(Milton Humason，1891—1972)和哈勃运用威尔逊山上那直径100英寸的望远镜，也就是当年世界上最大的望远镜，测量了很多其他螺旋星云(spiral galaxy)的速度和距离。赫马森和哈勃除了确定了斯里弗的发现之外，还发现在远方的星云也无一例外，都在以高速离我们而去，它们之间也是在以高速彼此相离。他们能观测到的离地球最远的星云竞以每小时一亿英里的速度离我们而去。

直到今天，尽管有人作了更多的测量，但还没有人能找到与赫马森和哈勃所发现的规律相反的例证。无论我们向太空的任何方向观察，所有远方的物体都在离我们而去，也在彼此远离。宇宙正在我们眼前膨胀，好像见证着远古那巨大爆炸的后果。

这幅图景蕴藏着一项重要的暗示。如果所有的星云都在彼此远离，那么从前它们之间的距离一定要比现在近一些。在更早的时候，它们应当更加接近。想象一下：时间继续倒流，这些向外移动的星云，倒过来会彼此越来越接近，终于它们会连在一起，彼此的物质混合起来；最后，宇宙中所有的物质在极大的压力下都要挤成密度极高的一团，同时温度要上升到几兆度。从这个密度极大、温度极高的宇宙所辐射出来的光芒必然明亮到难以想象的程度。这图景所提示的是一枚宇宙大氢弹的爆炸。这宇宙大氢弹爆发的一刹那就是宇宙诞生的时刻。

此后宇宙中一切事物的种子都在那一刻种下了，每一颗恒星、每一颗行星和每一个生命体的物质来源都从这宇宙大爆炸的时间开始。从纯物质的角度来说，这就是创造的时刻。

这爆炸是什么时候发生的？这宇宙是在什么时候爆炸出来的？引导我们回到宇宙最早时刻的推理同样可以告诉我们宇宙诞生的时间。我们知道星云扩散的速度，也知道如今它们之间的距离，这样我们便能很容易计算出它们在什么时候是挤在一块儿的。举例说，假若它们现今彼此分离的速度非常快，那么在极短的时间以前它们之间的距离一定很近。也就是说，宇宙诞生的时间就在最近。假如它们分离的速度很慢，那么距离它们在一起的时间也会很长，换句话说，宇宙诞生的时间是在很久以前了。

计算的结果非常令人吃惊。根据最新的测量，从星云的扩散速度和距离的数据估计，宇宙诞生的时间竟然在1OO—200亿年之前。

因为计算的不确定性，我选用一个整数——150亿年——作为宇宙的年龄。但这估计的上下误差都可达数十亿年。要点不在于宇宙大爆炸的准确时间，而在于它只是在亿万年前发生，从天文学的角度来看这是一段很短的时间。

现在我们来看这些天文学的证据怎样会引申到一种圣经式的世界起源论。虽然所有的细节都不同，但主要的重点在天文学和《圣经·创世记》中的描述是一致的，一连串导致人类出现的事件都是突然而又明确地发生在时间的某一刹那，从光与能的一闪中开始。

这是新《创世记》故事的关键，也就是多年来人们所熟悉的“大爆炸”论(“Big Bang”thet)ry)，并且常与其他理论相提并论，特别是稳恒宇宙论(Steady Staetecosmology)。但因不利的证据促使几乎所有人都抛弃了稳恒宇宙论，剩下大爆炸论成为唯一符合事实的解释。

称为星云的巨大恒星群是太空众星宿的基本单位。星云之间彼此分离，并且离我们而去的运行是宇宙膨胀模式的基础。太阳属于一团由2，000亿颗恒星组成的星云，这个星云称为银河星系，在它周围300万光年的距离之内约有20多个其他的星云。

最常见的星云看起来像一个在转动的螺旋体，由于旋转运动，它变成一个扁平餐碟的形状。图1.1和图1.2展示了典型螺旋星云的侧面和正面图像，与我们的银河系相似。

P1-8

最近，根据华盛顿卡内基研究所(Carnegie Institution of Washington)。和威尔逊山研究所(Mount Wilson Institution)的合作协定，我被指派出任威尔逊山天文台(MountWilson Observatory)的总监。因此我可以经常来到那座100英寸虎克望远镜所在(Hooker telescope)的圆顶大厅。每当来到这圆顶之下，我总会被它那七层楼高的宏伟空间所感动，就像踏进了一座专为人类探究宇宙而建立的大教堂一样。

在圆顶大厅一边的一个小平台上陈列着一把相当残旧的椅子，那就是著名的美国天文学家哈勃(Edwin Powell Hubble，1889—1953)当年操作这座伟大的望远镜的座位。就在这里，借着哈勃运用这100英寸望远镜的工作，人类首次发现了宇宙的浩大。一反其他著名天文学家的观点，哈勃首先证明我们银河系的边缘并非宇宙的界限。他指出，这宇宙中充满了极多——可能是无数像银河系这样的星系，而每一个星系本身都是一个独立的宇宙，各自拥有亿万颗恒星。

就这样，哈勃跨出了哥白尼所创、对于人类在宇宙中地位的革命性假想的最后一大步：原来地球并非宇宙的中心，太阳也不是中心，我们所属的银河系也不是中心，宇宙根本就没有中心！

几年以后，哈勃在威尔逊山上又得到了科学史上最伟大的发现之一。他最先找到确凿的证据，证实了宇宙在许多亿万年前的一次大爆炸之后，就一直不断地在膨胀。

这项发现直接引出一幅图像，就是宇宙有一个突发的起点。因为若我们从时间上追溯那些向外移动的星球，就必定会回到过去的某一刹那，当它们还是紧挤成灼热密实的一团的时刻。在此之前，天文学家就不能想象了。在科学家心目中的“创世记”里，这一刹那就是那一连串因果效应索链的开端，一直引伸到人类在地球上的出现。