布鲁卡的脑—著名天文学家卡尔·萨根著作

整个宇宙的性质，它的起源和命运，都不能认为已有了充分的理解。在《吠陀》神话中，不仅关于神是否创造世界，甚至关于神是否知道究竟是谁创造了世界，都是有怀疑的。赫西奥德（Hesiod）在他的《宇宙开创论》中说，宇宙可能从（或可能由）混沌创造出来的——或许是因为这个问题的困惑而用的一种比拟吧。
  古代亚洲有一些宇宙论观点，颇接近与因果的无限回归，下面这个可疑的故事可作例证：一位西方旅游者遇见一位东方哲学家，请他描述一下世界的本质：
  “世界乃是放置在世界海龟扁平背上的一个大球”。
  “哦，是啊，但是世界海龟又停伏在什么之上呢？”
  “停伏在一个还要大的海电的背上。”
  “是的，但是它又停伏在什么之上呢”？
  “这是一个非常透彻的问题。不过，这个问题没有意义。阁下；下面全都是一只只海龟。”
  我们现在知道，我们生活在一个广漠无垠而又卑贱低下的宇宙中的一粒小小的尘埃上。各种神，如果确实存在，也不再干预人类的日常事务了。我们并不生活在一个以人类为中心的宇宙中，宇宙的本质、起源和命运，比我们远古祖先们所设想的看来要神秘得多。
  但是，情况在不断地变化着。把宇宙作为整体研究的宇宙论，正在日益变为实验科学。地面上用光学望远镜和射电望远镜所获得的信息，通过在地球轨道上用紫外线和X射线望远镜所获得的信息，通过实验室中对核反应的测量以及通过陨石中化学元素丰度的确定所获得的信息，正在使可容许的宇宙论假说的范围大大缩小了；而且可以毫不夸张地预期，那些一度被看作哲学和神学思辨而特别保留下来的问题，不久将会有明确的观察答案。
  这种观察上的革命，开始于一个不太可能的来源。本世纪二十年代，由珀西瓦尔·洛厄尔（Percial Lowell）在亚利桑那的弗拉格斯塔夫地区建立了一座取名洛厄尔观察站的天文设施，这座天文台至今尚在，洛厄尔用它不遗余力地寻找其他行星上的生命。正是洛厄尔普及并推进了火星上遍布纵横交错的运河这一思想，他相信那是热衷于水力工程的生命的人工运河。现在我们知道，运河根本就不存在。所谓运河显然是主观愿望的产物，同时也是受到地球上朦胧大气而限制了观察的结果。
  在他的其他一些有意义的研宪中，洛厄尔尤其关心螺旋状星云——天空中那些精致的轮形光亮体，现在我们知道，它们是遥远的星团，由数千亿颗单个恒星组成的。正象我们的太阳是其一部分的银河系一样。然而，在那时，还无法确定那些星云的距离，而洛厄尔则热衷于另一种假说——螺旋状星云不是巨大的、遥远的星群，而是相当小的、较近的星体，它们处于由星际气体和尘埃凝聚成单个恒星的早期阶段。由于这种气体在自引力下收缩，根据角动量守恒，它们加速旋转并从而收缩成一个薄平的圆盘。快速旋转能用天文学上的分光光谱方法进行检测，让来自遥远天体的光，连续通过一架望远镜，一条狭缝和一块玻璃棱镜或其他装置，使白光展开成一条彩虹。恒星光的光谱含有彩虹的各种明暗线，即分光仪狭缝的各种象。一个例子是由钠所发射的明亮的黄线，很象我们把一小块钠扔进火焰中所看到的。由许多不同比学元素组成的物质。将显示出许多不同的光谱线。当光源不动时，这些光谱线代替了它们通常的波长，就给了我们关于光源朝向我们和背向我们运动的信息——这种现象叫多普勒效应，这是一种我们已在声学中所熟知的现象，正象一辆汽车快速驶近或离开远去时，汽车喇叭声的音响度会升高或降低一样。
  据说洛厄尔曾要求一位年轻助手V．M．斯莱弗（Slipher）检查较大螺旋状星云，确定一下是否一边显示出光谱线移向红端，而另一边则移向蓝端，从中就有可能推导出星云旋转的速度。斯莱弗研究了附近的螺旋状星云的光谱，但使他感到惊异的是，几乎所有诸线都显示出向红端移动，实际上所有谱线都没有向蓝端移动的迹象。他没有发现旋转，而只发现了退移现象。这表明仿佛所有的螺旋状星云都在退离我们远行。
  本世纪二十年代，由埃德温·哈勃（Edwin Hubbell）和米尔顿·赫马森（Milton Humason）在蒙特·威尔逊（MountWilson）天文台，获得了一组广泛得多的观察结果。哈勃和赫马森发展了一种确定螺旋状星云距离的方法；由此进一步弄清了，它们不是在银河系中离我们较近的凝聚气体云，而是本身就是相距几百万光年或更远距离的巨大星系。使他们惊异的是，他们还发现，星系相距越远，它们退离我们的速度越快。由于我们在宇宙中所处的位置没有任何特殊之处，所以，这种退离现象用宇宙在普遍膨胀的解释，才能得到最好的理解。所有星系都退离一切其他星系，因此，在任何星系上的天文学家都会看到所有别的星系都在明显地退行着。
  如果我们把这些相互退行推回到过去，那么，我们发现，曾有一个时期——或许是一百五十亿或二百亿年前——所有星系必定是“接触”的；也就是说，被限制在一个极其小的空间体积内。现存的物质形式是不可能以这种令人惊奇的压缩状态幸存下来的。这个膨胀的宇宙的最早期阶段必定是受辐射支配而不是受物质支配的。这就是我们目前习惯上所说的大爆炸时期。
  对于宇宙的这种膨胀，曾经提出过三类解释：稳恒态、大爆炸和振荡宇宙，这样三种宇宙学理论。在稳恒态假说中，星系彼此退行，更远距离的星系以非常高的表现速度运动，按照多普勒效应，它们的光向越来越长的波长转换。将达到这样一个距离，在这个距离上，星系运动是如此之快，以致越过了所谓它的事件水平线，而从我们有利的观点来看，它已消失了。这个距离是如此之远，以致在一个膨胀的宇宙内，不会有机会得到这个宇宙之外的信息。随着时间的流逝，如果没有别的干扰，那就有越来越多的星系将超越这个边界而消失了。但在稳恒态宇宙学中，在边界消失了的物质，恰好被在各处连续创造的新物质所补偿，新物质又最终凝聚成新的星系。由于星系越过事件水平线而消失的速率，正好与新星系产生的速率相平衡，所以，宇宙随时随地看上去多少是同一的。在稳恒态宇宙学中，不存在大爆炸；一千亿年前，宇宙看上去是那个样子，而从现在起再经一千亿年，宇宙也还是那个老样子。那么，新物质又从何而来呢？物质怎么能够从无中创造出来呢？稳恒态宇宙学的信奉者回答说，大爆炸信奉者的爆炸是从哪里来的，那么，我们的物质也就从哪里来。假如我们想象，宇宙中的一切物质是在一百五十亿年到二百亿年前不连续地从无中创造出来的，那么，为什么我们就不能想象，它能从四面八方以涓涓细流的方式，连续而永恒地创造出来的呢？假如稳恒态假说是真的，那么，星系永远不会有靠得很近的时候。这个具有最大结构的宇宙，自然是不变的和无限古老的。
  但是，宁静而以令人惊奇的方式使人满意的稳恒态宇宙学，仍有着反对它的强有力证据。每当一台灵敏的射电望远镜指向天空的任何一处时，就能探测到一种宇宙静电场的经常不断的吱吱声。这种无线电噪音的特性，与我们所期望的早期宇宙是热的，并为除物质外还有辐射所充满的情况，几乎完全相符。宇宙黑体辐射在天空的一切地方都是相同的，并且很象是发生在遥远地方的大爆炸的隆隆声，它们随着宇宙的膨胀而冷却和减弱，但仍然流经时间的长河。原始火球，产生膨胀宇宙的爆炸事件能够被观察到。稳恒态宇宙学的支持者，现在被迫假定辐射的许多特殊来源，总起来说，不外乎重弹来自冷却了的原始火球的老调，或者假设，超越事件水平线很远的宇宙是稳恒态的，但通过一个特定的偶然事件，我们便生活在一个膨胀着鼓泡中，这个鼓泡象是一个在更加巨大而又更加宁静的宇宙中的急胀着的脓疱。这种思想孰优孰劣，要视每个人的观点而定，因为它不可能为任何可设想的实验所否证，而事实上，所有宇宙学家已将稳恒态假说抛弃了。
  如果宇宙不是一种稳恒态，那么，它正在变化着，而这些变化着的宇宙是由进化宇宙学描述的。它们以一种状态开始，而且它们以另一种状态告终。在进化宇宙学中，宇宙可能的命运是什么呢？如果宇宙以目前的速率继续膨胀，而星系在越过事件水平线后又消失，那么，在可见的宇宙内，物质最终将越来越少。星系间的距离将增加，而在斯莱弗、哈勃和赫马森的后继者看来，就是螺旋状星云将越来越少了。最后，从我们的星系到最近的星系间的距离将超过到事件水平线的距离，这样，天文学家将不再能看到那怕是最近的星系，只有到（非常）古老的书和图片中去看这些星系了。由于引力，把我们的星系中的恒星聚在一起，膨胀着的宇宙才不会把我们的星系驱散，但即使是这样，也还有一种奇特而凄凉的命运在等待着我们。举一件事便可知，恒星在演化，而在百亿年或千亿年后，大多数现有恒星都将变成小而暗的矮星。留下的将被坍缩成为中子星或黑洞。