北大自然辩证法讲义04大宇宙问题与现代科学

PAGEPAGE5第四讲大宇宙问题与现代科学一、古代文化中的创世说1.古代神州传说的两种形式（1）散文形式（2）韵文形式（诗歌形式）2.基督教的上帝创世说（1）思想特征认为上帝是创造世界的唯一主宰人类是按照上帝的形象而造成的，并受到上帝的祝福，一开始就被指定要管理地上的一切生物人类应该在这个世界建立天国，与邪恶和不义搏斗，为创造更好的未来而努力（2）积极意义《圣经》中的创世神话，实际上是把这个世界当作神圣的、统一的整体，它宣扬人类高贵的来历和使命，因而具有安慰和鼓励人类的力量。二、中国传统文化对宇宙的认识(一)“宇”、“宙”二字内涵的宇宙观1.“宇”字（1）上面是一个空字头，其下是一个“于”字，表示“存在于此中”，指的是空间。（2）其上不用“穴”而用一个宝盖，是表示“宇”指的空间范围远比一个“洞穴”要大。（3）“宇”字读yŭ音，是因为“宇音通舆”之故。堪舆之学：其中“堪”指天道，“舆”指地道，表示“宇”字首先泛指地球表面的巨大空间，由此向外无限延伸。2.“宙”字（1）其上是一个宝盖，指空间，表示宇宙万物都悬在空间。下面是一个“由”字，表示“由于此”，因而表示来源。（2）“由于此”的“此”指“一元真气”，或称为“道体”，它或者从田升起，或者从天降于田（即“由”字），往来于天地间，由过去到现在，由现在到未来，所以“宙”指的是时间。（3）“宙”字读zhÒu音，是因为“宙音通咒”的缘故。（4）“宙”字读zhÒu音，是因为与“昼”通音的缘故。一昼夜指一天的时间，而时间是一天接着一天，永远流行不止。（二）《易经》太极阴阳说1.关于《易经》的基本说明（1）《易经》的思想系统有三个系统：《连山易》：伏羲时代的易说，以“艮”卦开始，象徽“山之出云。连绵不绝”。《归藏易》：黄帝时代的易学，以“坤”卦开始，象徽“万物莫不归藏于其中”。《周易》：周代的易学，以“乾”、“坤”两卦开始，表示天地之间、天人之际的学问。（2）“易”和“经”的含义“易”的三种理解：其一，认为是取自飞鸟的形象其二，认为是动物“蜥蜴”的“蜴”之简化其三，认为“日月之谓易”。即《易经》的学术思想是说明天地之间、日月系统以内人生与事物变化的大法则。“经”的含义：指天地的大准则，人生的大道理，千古不易，万古不变，具有超越时空的真理性。（3）《易经》的作者“经”：包括六十四卦符号以及解说这些符号的“卦辞”所组成。其中：八卦符号及八八六十四卦为伏羲所画（根源于《河图》）；卦辞为周文王所作；爻辞为周文王的儿子周公旦所作。“传”：是指经文的解释，一般认为出自孔子的手笔。“传”共有十种，称为“十翼”。（4）《易经》的三大原则变易：指宇宙中的万事万物在不断地运动着，变化着，没有不变的东西。简易：指对宇宙万物变化的原理弄懂以后，复杂的万象就会变得非常简单。不易：指宇宙万有虽然在不断变化，但能变出万象的那个东西是不变的，是永恒存在的。2.《易经》太极阴阳说的基本思想《周易.系辞上》：是故易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定吉凶，吉凶生大业。（1）太极：又叫太易、太初、太始、太素。指宇宙万物未生之前的存在。（2）两仪：指阴阳。（3）四象：指太阳、少阴、少阳、太阴。（4）八卦：“卦”即“挂”。（5）八卦定吉凶，吉凶生大业乾卦——天；兑卦——海洋、江河；离卦——太阳；震卦——雷电；巽卦——气流、空气；坎卦——月亮；艮卦——高山、陆地；坤卦——地。以上“——”为阴爻。“爻者交也”，即指宇宙万事万物时时都在发生交流，发生关系，发生变化。先天八卦（伏羲八卦）用三个爻，表示天、地、人三才之道；后天八卦（文王八卦）用六个爻，表示三才的阴阳相对，表示宇宙间一切事物的变化阶段只能变到第六个阶段，第七个变则是另一个局面的开始。八卦的特定内涵和外延（万物类象）例如：乾卦在国家为主席、总统；在单位为一把手；在家庭为父亲，为大，为老人；在社会为名人；在性别为男等。在场所为京都，为大城市，形胜之地，高亢之所在方位为西北方（后天八卦），为南方（先天八卦），为上方，为高处等在时间为秋节，农历九、十月，戌、亥年、月、日、时等在数字为一（先天八卦）、六（后天八卦）、四、九（五行金数）在动物为马、象、天鹅、狮子等在静物在金玉、珠宝、园物、木果、刚物、冠、镜等在人体为头、在、右腿（九宫位）、肺、骨骼等在颜色为白色、大赤色、玄色等在五味，为辛、辣《易经》对宇宙生成的基本看法：宇宙万物不过是形而上的本体“太极”的功能显现；太极寂然不动，感而遂通；太极自具有阴阳两种相生相克的功能，阴阳既动，就化生出万物；而一事一物，又各具一太极，太极又分阴阳，又如重重叠叠，以至发展出无穷无尽的万物来，但总体只有一个。（三）《老子》道生说1.关于《老子》的基本说明2.《老子》道生说的主要思想（1）“无名，天地之始；有名，万物之母”（第十章）“天下万物生于有，有生于无”（第四十章）（2）“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知其名，强字之曰道。强为之曰‘大’。大曰逝，逝曰远，远曰反。”（第二十五章）（3）“道生一，一生二，二生三，三生万物”（第四十二章）对以上经文的理解和说明如下：（1）之解释（略）。（2）“有物混成”：此处之“物”与“道”同义，其含义广阔无限，既包括了物质，也包括了非物质，但它本身既非物质，也非非物质，它是“心物一元”混合而成。“寂兮，廖兮”：是说这个混成之“物”是绝对的清虚，绝对的清静，并且广阔无边，没有任何的形象声色可寻，永远看不见、摸不着。“先天地而生”：是说这个混成之“物”是先于天地的存在。“独立而不改”：是说它超越于一切万有之外，悄然自立，不动声色，不因宇宙万有的变化而变化，不因宇宙万有的生灭而生灭。“周行而不殆”：是说它无处不在，在在处处都有它的存在，它遍及一切之处，永远无穷无尽。“可以为天下母，吾不知其名，强字之曰道”：是说这个混成之“物”是宇宙万有的根本，它具足一切的可能性，一切的功能和作用。因无法用世间的语言文字来形容，不得已，姑且把它叫“道”。“强为之名曰‘大’。大曰逝，逝曰远，远曰反”：不得已，姑且把它叫“大”。它广大无边而周流不息，周流不息而伸展遥远，伸展遥远而返回本原。（3）“道生一”：“道”即指混成之“物”，指“无”，在数字上就是一个“0”，就是一个圆圈，也就是没有数。或者说是无限的数，无量的数，不可见，不可尽。这里的“无”不是指绝对的虚无，也不是指某种万能的意识或精神实体。这里的“一”，即是指“有”。从数理哲学的角度来讲，宇宙中只有一个数即“一”。一切数均是从“一”而来。“一生二”：“二”即指阴阳。“二生三”：“三”即指宇宙的构成为三位数，即天、地、人三才之表徽。“三生万物”：由“三”便化生出宇宙中的万事万物。此处只讲到“三”，不再讲“四”，因伏羲的先天八卦只有三个爻。（四）“太极”、“道”与“无”的科学1.霍金的宇宙自足理论“自足”的涵义：宇宙的初始条件由宇宙自身决定，没有任何东西存在于宇宙之外，也没有任何东西能给出宇宙的开始（即“无”存在于宇宙之外，“无”能给出宇宙的开始）。2.物理学中的质朴性原理基本思想是，物理学是从几乎一无所有到几乎所有一切，亦即从“无”到“有”。或者说，物理学定律有一个从无到有的创生过程。3.数学上从0生成自然数列三、现代科学的宇宙论（一）宇宙的膨胀、爆炸和暴胀1.宇宙膨胀的发现河外星系的谱线红移现象哈勃关系式：V=H0r其中，V—逃离关系式，H0—哈勃常数，修订后为H0=75±25公里/秒/百万秒差距，—相对距离。2.大爆炸宇宙论1948年（美）伽莫夫关于宇宙起源的热大爆炸说基本观点：我们的宇宙起源于大约180亿年前一个高温致密状态的“原始火球”的大爆炸。大爆炸之后，一方面宇宙不断膨胀，一方面，辐射温度逐渐降低。爆炸之初，只有一些基本粒子诞生并处于热平衡态，但随着进一步的膨胀和温度的降低，多种原子核、原子便产生出来，并进一步由原始气状物质演化出星系和恒星。支持大爆炸宇宙论的观测证据：河外星系的谱线红移；宇宙中氦丰度约为30%；宇宙中30k微波背景辐射。3.暴胀宇宙论1981年（美）固斯暴胀宇宙论的基本观点在极早期的宇宙中，存在着一种爱因斯坦所提出的宇宙斥力，当宇宙膨胀并冷却下来的时候，斥力可能胜过通常的具有吸引性的引力，从而使宇宙进入一种无法控制的剧烈暴胀状态，在远远小于1秒的时间里（从10-35秒—10-33秒），宇宙的半径增大了1050倍。当这一短暂的暴胀之后，宇宙就会突然进入一种“冻结”状态，在这种状态中，原来的斥力不复存在，空间急剧的指数增长就会在剧烈的放热中停下来，宇宙便进入一种缓慢的减速膨胀状态，即我们今天所看到的这种状态。（三）宇宙的创生及其演化的基本过程1.宇宙的创生以广义相对论为基础的宇宙模型“奇点”难题霍金的量子宇宙论对宇宙起始的全新理解：a.空间和时间在一起可以形成一个有限的、四维的、没有奇点或边界的空间。b.科学定律可以在任何地方都有效，包括在时间的开端这一点。c.当时间小于10-43秒(即普朗克时间)，空间小于10-33cm（即普朗克空间）时，时空原则上不可测量，传统的时空图景完全消失，时间与空间变得完全不可复分。d.时间有开端，但“时间开端之前”是“无”。2.宇宙演化的过程（1）普朗克时代：时间10-43秒，温度1032k，主要是“实时空”的形式。（2）大统一时代：时间10-36秒，温度1028k，主要是暴胀，真空相变、基本粒子产生、相互作用分化。（3）强子时代：时间10-6秒，温度1013k，质子、中子、介子的产生。（4）轻子时代：时间10-2秒，温度1011k，中子、质子衰变，重子数不守恒，正反粒子湮灭。（5）辐射时代：时间100秒，温度1010k，充满光辐射，重子与光子之比为1：108。（6）核时代：时间102秒，温度109k，氘、氦等形成，氦丰度约30%。（7）原