【正文】 1849 年，美國(guó)紐約州農(nóng)民，近代基督復(fù)臨運(yùn)動(dòng)的創(chuàng)始人。 處于進(jìn)退兩難的境地?？肆_修斯以為這是指波斯帝國(guó)，殊不知正是他自己的王國(guó)要陷落，而他自己的下場(chǎng)是活活地在柴堆上受火刑。公元前 480 年，波斯國(guó)王薛西斯一世率領(lǐng)大軍 50 多萬(wàn)、戰(zhàn)艦千艘，越過(guò)達(dá)達(dá)尼爾海峽，水陸兩路進(jìn)犯希臘。古希臘的德勒菲的著名巫師以模棱兩可而臭名昭著 。但是盡管有這些失敗，科學(xué)家仍然認(rèn)為他們能預(yù)言未來(lái)。 （ 2）認(rèn)真推敲文字，準(zhǔn)確理解語(yǔ)意。由于現(xiàn)在只能對(duì)星系和星系團(tuán)等明物質(zhì)和星系與星系團(tuán)內(nèi)的暗物質(zhì)的量進(jìn)行分析，而對(duì)星系和星系團(tuán)之外廣大空間中有無(wú)附加的暗物質(zhì)目前還不能判斷，因此，對(duì)宇宙現(xiàn)在的平均密度無(wú)法確切估算，對(duì)宇宙的未來(lái)也只能如同巫師“兩 方下賭注”，不能有肯定的科學(xué)結(jié)論。 這篇文章涉及許多深?yuàn)W的科學(xué)知識(shí)，又是翻譯文字，讀起來(lái)有一定困難。課文有許多科 學(xué)術(shù)語(yǔ)，對(duì)于正確理解內(nèi)容關(guān)涉甚大，例如“非常大的尺度”“暗物質(zhì)”“大擠壓”“微波背景輻射”“黑洞”“人擇原理”“暴漲理論”等，要結(jié)合語(yǔ)境弄明內(nèi)涵。 [講演開頭，作者點(diǎn)明主題是預(yù)言宇宙的未來(lái)。當(dāng)這些斯巴達(dá)人問(wèn)道，在波斯人攻擊希臘時(shí)會(huì)發(fā)生什么 時(shí) ，這巫師回答道：要么斯巴達(dá) ① 會(huì)被消滅，要么其國(guó)王會(huì)被殺害。斯巴達(dá)國(guó)王列奧尼達(dá)斯率領(lǐng) 300 名斯巴達(dá)士兵在溫泉關(guān)頑強(qiáng)抵抗波斯軍，雖然全部戰(zhàn)死，但成功阻慢波斯大軍前進(jìn)，結(jié)果最后希臘戰(zhàn)勝了波斯。 [引述兩個(gè)古代巫師預(yù)言的故事。 ） 這些日期使股票市場(chǎng)下瀉。從 1831年起開始傳道，根據(jù)《但以理書》的某些章節(jié)推算出基督將于 1843 年或 1844 年 3 月 21 日第二次降臨，贏得了成千上萬(wàn)的追隨者。世界末日預(yù)言家“為了避免尷尬，不為世界末日設(shè)定日期”，宗教預(yù)言家對(duì)耶穌第二次回歸的日期不斷作出新的解釋，以此為“顯然的失敗找借口”。宇宙在非常大的尺度下的未來(lái)，便是其中一個(gè)例子。 ]那些定律在理解宇宙如何啟始方面很重要，但是它不影響宇宙的未來(lái)演化，除非直到宇宙坍縮 ① 成一種高密度的狀態(tài) ② 。 ] （ 8） 即便我們知道了制約宇宙的有關(guān)定律 ① ，我們?nèi)匀徊荒芾盟鼈內(nèi)ヮA(yù)言遙遠(yuǎn)的未來(lái)。在地球大氣的情形下，這個(gè)時(shí)間尺度是 5天的數(shù)量級(jí)，大約為 空氣繞地球吹一圈的時(shí)間。 [以上三段文字作者舉了三個(gè)例子證明對(duì)一個(gè)混沌的系統(tǒng)不可能預(yù)言遙遠(yuǎn)的未來(lái)：第一，用生活中常見的賭盤為例，證明“在某一時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)作非常微小的改變，系統(tǒng)的未來(lái)行為很快會(huì)變得完全不同”；第二，用天氣預(yù)報(bào)為例，證明對(duì)“不穩(wěn)定或混沌的系統(tǒng)”只能進(jìn)行短期的準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，不能進(jìn)行長(zhǎng)期的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)；第三，用我們雖然知道制約人類行為的方程，但由于這個(gè)方程“幾乎肯定具有混沌行為”，因此，在實(shí)際上卻不能預(yù)言 人類社會(huì)的未來(lái)。太陽(yáng)和其他恒星繞著銀河系的運(yùn)動(dòng)，以及銀河系繞著其局部星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)也是混沌的。哈勃定律證明了宇宙正在整體退移或者說(shuō)整體膨脹。上文說(shuō)明了宇宙正在膨脹，人們自然會(huì)問(wèn)：宇宙是怎樣膨脹的呢？作者回答：宇宙微波背景輻射證明了宇宙膨脹是“平滑而 非混沌”的。 ② 比薩：一種意大利式餡餅。因此，可以利用它研究宇宙的初始。微波背景在所有方向上能夠相等到 100000 分之 99999（十萬(wàn)分之九萬(wàn)九千九百九十九） 。這是說(shuō)，如果按照地球中心說(shuō)，微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)沒(méi)有什么意義，因?yàn)槔硭?dāng)然會(huì)是這樣。 ]這只有在如果宇宙的平均密度以及膨脹率處處相同時(shí)才有可能。作者先證明對(duì)“不穩(wěn)定或混沌的系統(tǒng)”只能進(jìn)行短期的準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，不能進(jìn)行長(zhǎng)期的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，而太陽(yáng)系、銀河系以至星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)都是混沌的，因此預(yù)言宇宙的未來(lái)非常困難。 [這是作者預(yù)言宇宙的第一種前途：“坍縮到一個(gè)大擠壓”，回復(fù)到“啟始宇宙的大爆炸”時(shí)的狀態(tài)。 [作者說(shuō)明什么是大擠壓，指出大擠壓之后會(huì)發(fā)生什么是不能預(yù)言的。它將不會(huì)坍縮，而會(huì)繼續(xù)永遠(yuǎn)膨脹下去。宇宙的未來(lái)取決于平均密度，取決于某臨界值。在這段文字里，作者說(shuō)明了預(yù)言宇宙未來(lái)的科學(xué)方法，并且根據(jù)這個(gè)方法斷言，宇宙至少在一百億年之內(nèi)不會(huì)停止膨脹。存在恒星和氣體的巨大的餅狀聚合體。我們發(fā)現(xiàn)其速度是如此之高，要不是引力吸引把星系抓到一起，這些星系團(tuán)就會(huì)飛散開去。這樣，如果我們僅僅依據(jù)觀測(cè)證據(jù)，則可預(yù)言宇宙會(huì)繼續(xù)無(wú)限地膨脹下去。 （①白矮星：一類低光度、高溫度、高密度的簡(jiǎn)并態(tài)恒性，是恒星演化的一種歸宿。大約具有太陽(yáng)質(zhì)量的恒星不是變成白矮星就是變成中子星 ① ，中子星比白矮星更小更緊致。這些殘余物的相撞會(huì)使一些被拋到星系外面去。但是假如宇宙中所有的星系都真的因此而走到了盡頭，宇宙還需要繼續(xù)膨脹嗎？黑洞真的再也沒(méi)有變化了嗎？于是作者在下文敘述自己最新的發(fā)現(xiàn)。所以粒子的速度就有可能超過(guò)光速，這就使得它能從黑洞逃逸出來(lái)，粒子和輻射就這么緩慢地從黑洞中泄漏出來(lái)。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于宇宙來(lái)說(shuō)有什么意義呢？請(qǐng)看作者的說(shuō)明。但是一點(diǎn)也不能肯定宇宙是否會(huì)永遠(yuǎn)膨脹。 ]其理由在于，哪怕宇宙現(xiàn)在只具有十分之一的臨界密度 ， 都需要不可思議地仔細(xì)選取初始的密度和膨脹率。那么，我們現(xiàn)在的宇宙選取的初始密度是多少，宇宙為什會(huì)選取 這樣的初始密度呢？ ] （ 24） 宇宙的初始密度為什么被這么仔細(xì)地選取呢？也許存在某種原因，使得宇宙必須剛好具有臨界密度。人擇原理是根據(jù)因果關(guān)系推斷，只有那些非常接近臨界密度的宇宙才能存活足夠久并包含足夠形成恒星和行星的物質(zhì)，才能出現(xiàn)有智慧的生命，反之，就不可能出現(xiàn)生命和人類。 [這里指出人擇原理的缺陷。 ]這樣，如果暴漲理論是正確的，宇宙就應(yīng)包含足夠的暗物質(zhì)，使得密度達(dá)到臨界值。這樣，人們?cè)趯?shí)際上經(jīng)常只能對(duì)未來(lái)相當(dāng)短的時(shí)間作準(zhǔn)確的預(yù)言。在這一部分里，作者通過(guò)對(duì)光譜紅移現(xiàn)象，特別是宇宙微波 背景輻射各向同性特征的分析，得出宇宙的平均密度以及膨脹率處處相同，因此斷定宇宙雖然“星系、星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是混沌的”，但“大尺度的行為似乎是簡(jiǎn)單的，而不是混沌的”，因此，我們可以預(yù)言宇宙遙遠(yuǎn)的未來(lái)。 [這是作者的最后結(jié)論。怎么預(yù)言呢？于是，作者把他的研究推向深入，指出宇宙的命運(yùn)取決于宇宙的平均密度。作者的論證就這樣步步推進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣，一直把我們引向問(wèn)題的終極。這樣敏捷地解決問(wèn)題的方法，在課文中還有許多，他使人感到無(wú)論多么困難的問(wèn)題，作者都能手 到擒來(lái)，迎刃而解。你看，這里的推理是多么地嚴(yán)密而又周詳！可以說(shuō)，文章通篇都是這樣的推理。 愛 因斯坦在 1895年上中學(xué)時(shí)從科普讀物中知道光是高速前進(jìn)的電磁波，馬上就提出一個(gè)“理想實(shí)驗(yàn)”：“假設(shè)一個(gè)人能以光的速度和光波一起跑，會(huì)看到什么現(xiàn)象呢？既然光是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的不停振蕩，交互變化而推動(dòng)向前的波，難道那時(shí)會(huì)看到只是在振蕩著的電磁波而不是向前傳播嗎？這可能嗎？”愛因斯坦實(shí)際上是提出一個(gè)“追光佯謬”。愛因斯坦就這樣借助佯謬的武器，揭露原有舊理論體系的邏輯矛盾，從理論上徹底推翻經(jīng)典物理的時(shí)空觀，創(chuàng)立嶄新的相對(duì)論時(shí)空觀。是我們?cè)趯W(xué)習(xí)的過(guò)程務(wù)必自覺地注意培養(yǎng)和提高的最重要的能力。由此可以推知，只要宇宙膨脹沒(méi)有停止 ，這個(gè)奇點(diǎn)（殘骸）應(yīng)當(dāng)仍然存在。 （ 4）然而，從哥白尼時(shí)代開始，我們就被降級(jí)為繞著一顆非常平凡的恒星公轉(zhuǎn)的一顆行星，而該恒星又是繞著我們看得見的不過(guò)是一千億個(gè) 星系中的一個(gè)典型星系的外邊緣公轉(zhuǎn)。如果有人聲稱一個(gè)新生的嬰兒是和某一死者等同，如果該嬰兒沒(méi)從他的以前的生命遺傳到任何特征或記憶，這種聲稱有什么意義 呢 ?人們可以同樣地講，它是完全不同的生命。 （ 4）因此可以假定，星系或星系團(tuán)中的大部分物體最后在黑洞里終結(jié)。 （ 4）我們觀察到的 從外空間來(lái)的微波輻射背景給出這種膨脹是平滑而非混沌的證據(jù) 。前面還有一兩個(gè)更緊迫的問(wèn)題。（ 2）“幸運(yùn)的是，數(shù)人名看來(lái)要花很長(zhǎng)的時(shí)間。但究竟是哪種命運(yùn)無(wú)法斷定 ，所以只好如同巫師“兩方下賭注”，表示了科學(xué)的無(wú)奈。極端條件，當(dāng)是指“大擠壓”，宇宙坍縮成一種高密度狀態(tài)。（ 2）只有那些非常接近臨界密度的宇宙才能存活得足夠久并包含足夠形成恒星和行星的物質(zhì)?！俺跏紤B(tài)的非常小的改變會(huì)導(dǎo)致非常不同的結(jié)果”，任何破壞大自然的行為都可能產(chǎn)生難以想象的嚴(yán)重后果。作者運(yùn)用星體動(dòng)力學(xué)的原理確證了這些暗物質(zhì)的存在。 6．解析：這是一道遷移題，作者在文中所說(shuō)的是混沌系統(tǒng)的一個(gè)基本特點(diǎn)?；煦鐚W(xué)不僅極具研究?jī)r(jià)值，而且有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià) 值，能直接或間接創(chuàng)造財(cái)富。但是差別非常微小。（ 2）手段不同：科學(xué)家的預(yù)言是依據(jù)科學(xué)的原理和準(zhǔn)確觀測(cè)，力求預(yù)言的準(zhǔn)確可靠，而古代和近代的預(yù)言家則是利用一些模棱兩可的語(yǔ)言和出爾反爾的手段達(dá)到騙人的目的。通過(guò)這樣的作品的學(xué)習(xí)，有助于培養(yǎng)和提高我們的科學(xué)素養(yǎng)。由此可見，暴漲理論實(shí)際上也是人擇原理。 答案：略。研究混沌運(yùn)動(dòng)的一門新學(xué)科，叫作混沌學(xué)。如果宇宙的平均密度就是這個(gè)數(shù)字，那末宇宙將會(huì)無(wú)限地繼續(xù)膨脹。按照漢語(yǔ)的習(xí)慣，這個(gè)句子最好寫成：我們不能只相信我們已有確定證據(jù)的物質(zhì)，宇宙中也許存在足夠的暗物質(zhì)使宇宙最終坍縮，為什么應(yīng)當(dāng)作這樣的認(rèn)定呢？（ 3）宇宙非常博大，地球只是其中一個(gè)微不足道的 小點(diǎn)，所以，地 球上發(fā)生的任何事情對(duì)于宇宙都不會(huì)產(chǎn)生什么影響。（ 4）從外空間來(lái)的微波輻射背景證實(shí)了這種膨脹是平滑而非混沌的。這個(gè)值是多少呢？課文未作具體說(shuō)明，科學(xué)家理論計(jì)算得出的臨界密度為 510－ 30克 /厘米 3。因此不能說(shuō)，宇宙在大擠壓處終結(jié)，是 “之后”的另一個(gè)相分離的宇宙的部分。（ 3）絕對(duì)溫度的 ，相當(dāng)攝氏的零下 270多度，只能把食物凍結(jié)成厚冰，根本不能把食物加熱，作者故意錯(cuò)謬，造成一種幽默的效果。 答： 5．根據(jù)作者的論述，我們目前所能看到的宇宙物質(zhì)最多只有臨界密度的百分這一，似乎不足以使宇宙坍縮，但是作者又指出，宇宙中也許還存在有足夠的暗物質(zhì)可以使宇宙坍縮。也許人們可以說(shuō)，我們的宇宙在大擠壓處終結(jié)， 而任何發(fā)生在“之后”的事件都是另一個(gè)相分離的宇宙的部分 。 答： 3．請(qǐng)你按照我們漢語(yǔ)的習(xí)慣，對(duì)下面句子中劃線的部分進(jìn)行改寫，要求與原意完全相符，并且能與前后文銜接。宇宙在非常大的尺度下的未來(lái)，便是其中一個(gè)例子。 （ 5）然而，我比其他的末日預(yù)言者更占便宜。這些日期使股票 市場(chǎng)下瀉。 對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，課文中的例子有：對(duì)暗物質(zhì)的確認(rèn)。 從愛因斯坦的事例看出，佯謬對(duì)科學(xué)研究和科學(xué)發(fā)現(xiàn)具有非常重要的意義，它是開拓創(chuàng)新的重要途徑。后來(lái)愛因斯坦帶著這個(gè)問(wèn)題學(xué)習(xí)、思考和研究了 10年，終于 1905年提出了“狹義相對(duì)論”，解決了這一佯謬。 問(wèn)題探究 在科學(xué)研究和科學(xué)發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域中有一個(gè)很特別的理論，叫做“佯謬”?，F(xiàn)在讓我們?cè)賮?lái)看看作者是如何根據(jù)微波背景輻射推出宇宙在非常大的尺度下是平滑而非混沌的結(jié)論。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的處于混沌狀態(tài)的事物要預(yù)言它的未來(lái)，我們都 知道其中的困難，最常見的是天氣預(yù)報(bào)，即便預(yù)報(bào)三四天的情況，也不能確保絕對(duì)準(zhǔn)確 ,何況宇宙呢？但是作者卻透過(guò)重重迷霧和種種假象，發(fā)現(xiàn)了宇宙這個(gè)最復(fù)雜最混沌的事物在非常大的尺度下最簡(jiǎn)單最單一的非混沌的本質(zhì)。如果宇宙的密度小于該臨界值。在這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有研究清楚之前，科學(xué)家也不得不像巫師或近代世界末日預(yù)言家一樣“兩方下賭注，以保萬(wàn)無(wú)一失”。 ]事實(shí)上，現(xiàn)在密度似乎非常接近于把坍縮和無(wú)限膨脹區(qū)分開來(lái)的臨界密度。在這一部分里，作者說(shuō)明對(duì)宇宙的未來(lái)是可以預(yù)言的，但又是很困難的，主要是因?yàn)閷?duì)一個(gè)混沌的系統(tǒng)，只能對(duì)未來(lái)相當(dāng)短的時(shí)間作準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，不可能對(duì)其遙遠(yuǎn)的未來(lái)作準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。 [這是作者從暴漲理 論推出的結(jié)論。因此，有人尋求另外的解釋。 ]如果這就是宇宙現(xiàn)在密度的解釋，則沒(méi)有理由去相信宇宙包含有比我們已探測(cè)到的更多物質(zhì)。 [作者認(rèn)為宇宙仔細(xì)地選取的初始密度“剛好具有臨界密度”。另一方面，如果那時(shí)宇宙的密度小 于同一個(gè)量，宇宙在大約十年后就變成基本上空無(wú)一物。 然而，可能還有其他種類的暗物質(zhì)，還未被我們探測(cè)到，它會(huì)使宇宙的平均密度達(dá)到或超過(guò)臨界值，這種附加的暗物質(zhì)必須位于星系或星系團(tuán)之外。這比宇宙現(xiàn)在的年齡要長(zhǎng)得多，它是 1010年，也就是 “ 1” 后面跟 10個(gè) 0。這樣，在它之內(nèi)的粒子的位置就具有很大的不確定性。量子力學(xué)的不