【正文】 答案：可參看“問(wèn)題探究”欄目。科學(xué)家和這些預(yù)言家的區(qū)別在于：（ 1）目的不同： 科學(xué)家預(yù)言宇宙的未來(lái)是為了更好地認(rèn)識(shí)世界，古代和近代的那些預(yù)言家則是為了制造聳人聽聞的的謠言以達(dá)到個(gè)人的某種目的。另外，兩者都認(rèn)為宇宙在星系和星系團(tuán)之外的廣大空間中還存在著大量附加的暗物質(zhì)。但在實(shí)際上，因?yàn)橛钪娌皇峭耆饣?，存在諸如恒星、星系和星系團(tuán)的局部無(wú)規(guī)性，所以從不同方向來(lái)的微波必須有些不同。 7．解析：這里的四個(gè)問(wèn)題都是課文中的重要問(wèn)題，在（ 1）（ 2）題中作者的說(shuō)法看似矛盾，實(shí)際上是說(shuō)話時(shí)選擇的角度不同，閱讀時(shí)要注意區(qū)別。混沌也不是獨(dú)立存在的科學(xué)，它與其它各門科學(xué)互相促進(jìn)、互相依靠，由此派生出許多交叉學(xué)科，如混沌氣象學(xué)、 混沌經(jīng)濟(jì)學(xué) 、 混沌數(shù)學(xué) 等。混沌學(xué)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)混沌運(yùn)動(dòng)這種奇特現(xiàn)象，是由系統(tǒng)內(nèi)部的 非線性 因素引起的。二是“暴漲理論”：宇宙在起始初通過(guò)暴漲使密度達(dá)到我們臨界狀態(tài)，現(xiàn)在一直是這種臨界狀態(tài)。 二是指的未能確證的存在于星系和星系團(tuán)之外的廣大空間中暗物質(zhì)。“一個(gè)來(lái)自于螺旋星系”，“另一個(gè)證據(jù)來(lái)自于星系團(tuán)”。（ 4）作者預(yù)言太陽(yáng)和地球會(huì)毀滅，但是人類不會(huì)滅亡，因?yàn)樽髡呱钚湃祟愒诖酥耙欢ㄕ莆樟撕阈请H的旅行技術(shù)。 答案：（ 1）這是作者利作混沌學(xué)原理啟示人類要珍愛地球，破壞容易建設(shè)難?；蛘摺皬耐饪臻g來(lái)的微波輻射背景為這種膨脹是平滑而非混沌的結(jié)論提供了證據(jù)”。 答案：（ 1）它會(huì)是一部這樣的歷史：記載人類對(duì)未來(lái)所作的預(yù)言，而所有這些歷史上曾經(jīng)有過(guò)的預(yù)言都是大錯(cuò)特錯(cuò)的。（ 4）這里的“黑”就是終結(jié)、死亡的意思。（ 2）根據(jù)課文第 7段及下面文字的論述，課文所指的“制約在所有正常情形下物體的科學(xué)定律”當(dāng)是指牛頓萬(wàn)有引力定律。 2．解析：這是一篇科學(xué)論文，涉及許多科學(xué)術(shù)語(yǔ)，對(duì)于正確理解課文內(nèi)關(guān)涉甚大，要結(jié)合上下文正解理解這些詞語(yǔ)的涵義，這對(duì)于提高我們閱讀理解能力很有好處。（ 6）用比喻的手法，說(shuō)明宇宙現(xiàn)在是處在膨脹或收縮的分界，處境危險(xiǎn)。（ 4）“我們現(xiàn)在是如此之謙和，我們不能聲稱任何在宇宙中的特殊地位。這句話用對(duì)比的方法，讓人在笑聲中悟到人類自身的某些缺陷和某些思維誤區(qū)。作者作如是說(shuō)法的證據(jù)是什么？ 答： 6．“這表明方程可能是不穩(wěn)定的：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”，或者說(shuō)“初始態(tài)的非常小的改變會(huì)導(dǎo)致非常不同的結(jié)果”，這是作者在文中反復(fù)說(shuō)明的一個(gè)觀點(diǎn)，并且運(yùn)用這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)證明預(yù)言宇宙的未來(lái)非常困難。這個(gè)預(yù)言還不至于使股票市場(chǎng)過(guò)于沮喪。 答： 4．揣摩下列語(yǔ)句的含義，回答后面括弧內(nèi)的問(wèn)題： （ 1）科學(xué)不能預(yù)言人類社會(huì)的未來(lái)或者甚至它有沒(méi)有未來(lái)。 （ 3）然而，宇宙的暴漲更迅猛更極端得多： 在一個(gè)微小的暴漲中尺度的至少一千億億億倍的增加， 會(huì)使宇宙這么接近于準(zhǔn)確的臨界密度，以至于現(xiàn)在仍然非常接近于臨界密度。 （ 1） 我曾經(jīng)起過(guò)一個(gè)念頭，要寫一本題為《昨天之明天：未來(lái)歷史》的書。即使我們加上在宇宙中觀測(cè)到的氣體云的質(zhì)量，它仍然只把總數(shù)加到臨界值的百分之一。 （ 2）我們?cè)谶^(guò)去的三百年間發(fā)現(xiàn)了制約在所有正常情形下物體的科學(xué)定律 (從下文看，這是指牛頓萬(wàn)有引力定律 )。 （ 7）這有一點(diǎn)像是再投胎。即便宇宙將要坍縮，我可以滿懷信心地預(yù)言，它至少在一百億年內(nèi)不會(huì)停止膨脹。 (3)這就是從微波爐得到的同類的輻射，但是要更微弱得多，它只能把食物加熱到絕對(duì)溫度的 ，所以不能用來(lái)溫?zé)崮愕耐赓u比薩。雖然它使我百思不解，為何世界的終結(jié)會(huì)使人愿意用股票來(lái)?yè)Q錢，假定你在世界末日什么也帶不走的話。這物質(zhì)來(lái)自何處？唯一的解釋是只能來(lái)自宇宙大爆炸的“奇點(diǎn)”。假如星系和星團(tuán)中沒(méi)有暗物質(zhì)，那末由星系動(dòng)力學(xué)推知，高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，就會(huì)把星球中的星球拋開，星系團(tuán)也會(huì)飛散開去，但是現(xiàn)在星球被牢牢抓住，星系團(tuán)也緊緊綁在 一起，作者正是從這矛盾現(xiàn)象中斷定其中必有暗物質(zhì)?！币虼?，發(fā)現(xiàn)矛盾就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這是創(chuàng)新的前提；是不是善于發(fā)現(xiàn)矛盾和問(wèn)題，是有沒(méi)有創(chuàng)新意識(shí)的一個(gè)最重要的標(biāo)志。我們?cè)谄綍r(shí)的學(xué)習(xí)中，要學(xué)會(huì)運(yùn)用佯謬?yán)碚?，不斷提高自己發(fā)現(xiàn)矛盾和問(wèn)題的能力，培養(yǎng)和提高自己的創(chuàng)新意識(shí)。 從經(jīng)典物理學(xué)中牛頓力學(xué)與麥克斯韋電磁場(chǎng)理論之間內(nèi)部邏輯矛盾出發(fā)，并將這一矛盾形象化為一個(gè)“追光理想實(shí)驗(yàn)”，這一思想猶如當(dāng)年伽利略反駁亞里士多德關(guān)于物體重下落速度快的假說(shuō)那樣絕妙。愛因斯坦在一次回憶中這樣寫道：“經(jīng)過(guò)十年的沉思之后，我從一個(gè)悖論中得到了這樣的原 理，這個(gè)悖論是我在 16 歲就已經(jīng)無(wú)意中想到了：如果我以光速度 c（真空中的速度）追隨一條光線運(yùn)動(dòng)，那么我就應(yīng)當(dāng)看到，這樣一條光線就好像一個(gè)在空間里振蕩著而停滯不前的電磁場(chǎng)。最有名的例子是愛因斯坦的追光佯謬。佯謬?yán)碚撜J(rèn)為，科學(xué)發(fā)展的歷史證明，原有理論體系內(nèi)部可能存在著邏輯矛盾，佯謬就是暴露出原有理論體系的非科學(xué)性和局限性。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？作者合乎邏輯地推理分析，指出它只能是“宇宙的平均密度以及膨脹率處處相同”才可能出現(xiàn)，又由于微波背景輻射“是熱的早期宇宙的殘余”，來(lái)自宇宙大爆炸的初期，于是得出結(jié)論：宇宙的行為在非常大尺度下是簡(jiǎn)單的，而不是混沌的。作者先引用微波輻射的資料，指出它的兩個(gè)特征：一是黑體輻射譜，二是各向同性。但是作者卻別出心裁地根據(jù)量子力學(xué)的不確定性原理發(fā)現(xiàn)，黑洞沒(méi)有走到盡頭，黑洞中有的粒子可以超過(guò)光速逃逸出來(lái)，從而導(dǎo)致黑洞最終會(huì)被蒸發(fā)。這樣 ,他向我們揭示了一個(gè)真理，最復(fù)雜的事物原來(lái)是最簡(jiǎn)單的，最混沌的事物原來(lái)是最單純的，因而宇宙的未來(lái)也是可以預(yù)言的。根據(jù)暴漲理論，宇宙中還存在附加的暗物質(zhì)，而且足可以使宇宙的平均密度達(dá)到臨界密度，因此宇宙現(xiàn)在正處在膨脹和收縮的鋒口，最終將會(huì)坍縮。它將不會(huì)坍縮，而會(huì)繼續(xù)永遠(yuǎn)膨脹下去。但又為什么滿懷信心？作者運(yùn)用光譜紅移和宇宙微波背景輻射證明，宇宙在非常大的尺度下是簡(jiǎn)單的、非混沌的，因此對(duì)于宇宙的未來(lái)可以預(yù)言。作者用這種幽默的語(yǔ)言自我解嘲，以示科學(xué)的無(wú)奈。 ]所以我正是繼承那些巫師或預(yù)言者的良好傳統(tǒng)，兩方下賭注，以保萬(wàn)無(wú)一失。如果暴漲理論是正確的，則宇宙實(shí)際上是處在刀鋒上。 [這是對(duì)課文的第二部分，即第 12— 16 自然段的小結(jié)。而宇宙中星系、星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是混沌的，因此要預(yù)報(bào)宇宙的未來(lái)就非常困難。這意味著初始狀態(tài)的微小變化會(huì)導(dǎo)致后續(xù)行為的快速增大的改變。根據(jù)暴漲理論，在星系和星系團(tuán)之外就應(yīng)該有足夠的附加的暗物質(zhì)，才使得密度達(dá)到臨界值，于是宇宙最終可能會(huì)坍縮。暴漲宇宙論認(rèn)為，初始宇宙曾經(jīng)發(fā)生過(guò)膨脹速度高到無(wú)法想象的超急劇膨脹，使宇宙“接近于準(zhǔn)確的臨界密度，以至于現(xiàn)在仍然非常接近于臨界密度”。 ]這種探索導(dǎo)致極早期宇宙的暴漲理論。這樣就有人對(duì)為何密度應(yīng)這么接近于臨界值尋求另外可能的解釋。十分之一的臨界密度對(duì)于星系和恒星的形成已經(jīng)足夠。只有在那些宇宙中才有智慧生物去 詰 問(wèn)這樣的問(wèn)題：密 度為什么這么接近于臨界密度？ [這里概述了人擇原理的基本觀點(diǎn)。為什么會(huì)是這個(gè)樣子呢？作者說(shuō)，有兩種不同的解釋。既然宇宙的平均密度不是一個(gè)變量，因此可以根據(jù)它預(yù)言宇宙的未來(lái)。 [這 是霍金宇宙學(xué)說(shuō)的核心觀點(diǎn)，即宇宙的命運(yùn)取決于宇宙誕生時(shí)的初始條件，最初萬(wàn)萬(wàn)萬(wàn)億分之一秒時(shí)間里發(fā)生的一切決定了宇宙的未來(lái)。為什么要這樣認(rèn)定呢？下面陳述理由。否則的話，我們就應(yīng)覺察到了它對(duì)星系旋轉(zhuǎn)或星系團(tuán)中星系運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)。 ] （ 22） 永遠(yuǎn)膨脹下去的宇宙的未來(lái)相當(dāng)乏味。如果宇宙要永遠(yuǎn)膨脹下去的話，仍然有大量的時(shí)間可供黑洞蒸發(fā)。霍金根據(jù)量子力學(xué)的不確定性原理發(fā)現(xiàn)，黑洞中的粒子有可能超過(guò)光速，從黑洞中逃逸出來(lái)。因此，粒子速度的不確定性就很小，這表明一顆粒子要花 非常長(zhǎng)的時(shí)間才能逃離黑洞。如果在一顆黑洞中有一顆粒子，它的位置在黑洞中被很好地定義，這意味著它的速度不能被精確地定義。 （ ① 量子力學(xué)的不確定性原理：即海森伯提出的測(cè)不準(zhǔn)原理 。 [作者說(shuō)可以假定，星系演變到黑洞就是最后的終結(jié)。 [作者根據(jù)恒星演化的原理，繼續(xù)預(yù)言其他恒星的命運(yùn)。然而，這些殘留物仍然繼續(xù)繞著銀河系中心每一億年轉(zhuǎn)一圈。 （① 黑洞 ：一種特殊的天體，是時(shí)間 —空間的一個(gè)區(qū)域。 ] （ 20） 在大約 100 億年以后，宇宙中大多數(shù)恒星都已把燃料耗盡。這個(gè)預(yù)言還不至于使股票市場(chǎng)過(guò)于沮喪。） 它最后會(huì)穩(wěn)定成一顆只有幾千英里尺度的白矮星 ① 。 ]再過(guò) 50億年左右，太陽(yáng)將耗盡它的核燃料。但是這個(gè)估算值仍然只達(dá)到要使宇宙重新坍縮的臨界質(zhì)量的百分之十左右。所以，在星系團(tuán)中我們觀測(cè)到的星系以外必須存在額外的暗物質(zhì)。然而，我們可以測(cè)量這些星系團(tuán)中的個(gè)別星系的運(yùn)動(dòng)速度。必須存在某種看不見的物質(zhì)形式，其引力吸引足以把這些旋轉(zhuǎn)的星系牢牢抓住。暗物質(zhì)的一個(gè)證據(jù)來(lái)自于螺旋星系。如果我們計(jì)算能看得見的恒星并把它們的質(zhì)量相加，我們得到的，不到臨界值的百分之一左右?？茖W(xué)預(yù)言家和世界末日預(yù)言家都認(rèn)定世界將有一個(gè)末日，但是世界末日預(yù)言家認(rèn)定世界末日即將降臨，人類面臨滅頂之災(zāi)，科學(xué)預(yù) 言家則認(rèn)定宇宙“至少在一百億年內(nèi)不會(huì)停止膨脹”，人類不必驚慌。 ]然而，我比其他的末日預(yù)言者更占便宜。 [在上述分析的基礎(chǔ)上，作者得出預(yù)言宇 宙未來(lái)的方法。 [這是作者預(yù)言宇宙的第二種前途：不會(huì)坍縮，永遠(yuǎn)膨脹。 ] （ 15） 如果宇宙的密度小于該臨界值。 [但是有人從因果聯(lián)系的角度對(duì)大擠壓之后進(jìn)行預(yù)言，認(rèn)為我們的宇宙在大擠壓處終結(jié)后會(huì)成為另一個(gè)新的宇宙的一部分。但是若在事件之間不存在因果的連接，就沒(méi)有合理的方法說(shuō)一個(gè)事件發(fā)生于另一個(gè)事件之后。 （① 奇性 ：也稱“奇點(diǎn)”，指空間 — 時(shí)間曲率變得無(wú)窮大而形成的點(diǎn)。宇宙就會(huì)坍縮到一個(gè)大擠壓，這和啟始宇宙的大爆炸相當(dāng)相似。 ] （ 14） 因?yàn)橛钪娴呐蛎浭侨绱酥鶆?，所以人們可按照一個(gè)單獨(dú)的數(shù)，即兩個(gè)星系 間的距離來(lái)描述它?，F(xiàn)在我們把文章從第 8段開始到此處的文字歸結(jié)一下，回 過(guò)頭去看看作者說(shuō)理的思路。如果膨脹率和密度不同，背景就不會(huì)相同。那么各向同性這一事實(shí)說(shuō)明了什么呢？請(qǐng)讀下文。 )我們現(xiàn)在是如此之謙和，我們不能聲稱任何在宇宙中的特殊地位。 [地球中心說(shuō)認(rèn)為，宇宙是一個(gè)圓，因此“在任何方向上背景都一樣”便很容易理解。作者說(shuō)微波背景輻射的這一特征“最使人印象深刻”。但是，要和我們觀測(cè)到的局部無(wú)規(guī)性相協(xié)調(diào)，微波背景的變化不可能再小了。宇宙背景探索者衛(wèi)星已經(jīng)非常精確地測(cè)量了這種輻射。微波背景輻射應(yīng)具有比遙遠(yuǎn)星系和射電源所能提供的更為古老的信息?？茖W(xué)家認(rèn)為，背景輻射是溫度近于 ，習(xí)慣稱為 3K背景輻射。開氏的零度稱為“絕對(duì)零度”，等于 。你在屏幕上看到的斑點(diǎn)的小部分是由太陽(yáng)系外的微波引起的。） [這是本段的中心句。為什么可以預(yù)言？根據(jù)什么樣的科學(xué)原理預(yù)言 ？讓我們研讀下文。 1929 年，哈勃考察了斯萊弗的工作，提出了著名的哈勃定律：星系的紅移量與它們離地球的距離成正比。這意味著我們周圍的宇宙正在膨脹：不同星系間的距離隨時(shí)間而增加 ① 。但是我們不能肯定，在軌道上的微小擾動(dòng)會(huì)不會(huì)積累起來(lái)，引起在十幾億年后發(fā)生這種碰撞。繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的行星的運(yùn)動(dòng)似乎最終會(huì)變成混沌，盡管其時(shí)間尺度很長(zhǎng)。其危險(xiǎn)在于，我 們毀壞或消滅環(huán)境的能力的增長(zhǎng)比利用這種能力的智慧的增長(zhǎng)快得大多了。 （ 10） 我們還知道制約化學(xué)和生物的基本定律，這樣在原則上，我們應(yīng)能確定大腦如何工作。 （ 9） 在不穩(wěn) 定 或混沌的系統(tǒng)中，一般地存在一個(gè)時(shí)間尺度，初始狀態(tài)下的小改變?cè)谶@個(gè)時(shí)間尺度將增長(zhǎng)到兩倍。這表明方程可能是不穩(wěn)定的：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。這段文字說(shuō)明了第一個(gè)困難：一、我們對(duì)物理定律的了解非常有限，雖然“發(fā)現(xiàn)了制約在所有正常情形下物體的科學(xué)定律”，但是“仍然不知道制約在極端條件下物體的精確的定律”，更不了解那些“制約宇宙的有關(guān)定律”；二、“制約在極端條件下物體的精確 的定律”只能幫助我們了解宇宙是如何啟動(dòng)，如何發(fā)生的，也就是說(shuō)只能幫助我們了解宇宙的過(guò)去，而無(wú)助于我們了解宇宙的未來(lái)。坍， tān。 [即下文提到的“高能定