互动科普

听到“宇宙诞生”的说法，也许有人会觉得十分滑稽。

按照一般人的想法，宇宙不过是容纳万物的一个“容器”。万物的演变，包括它们成长和消亡在内的一切变化全都发生在这个容器的内部，而容器自身却是永远也不会变化的。在很长一个时期，这其实就是物理学家普遍持有的一种看法。

利用相对论推测这个万物“容器”的过去

然而在1915～1916年，德国物理学家阿尔伯特·爱因斯坦（1879～1955）提出了一种完全不同的观点。他指出，作为万物容器的这个宇宙空间并不是永远不变的。处在这个空间内的物质因为具有质量，会使它周围的时空（时间和空间）发生弯曲。这里所说的时空就是宇宙全体。爱因斯坦的这种观点其实是根据他所创立的“广义相对论”导出的一个结论。广义相对论已经成为现代物理学的两大支柱之一（另一个支柱理论是量子论）。

宇宙空间的任何一个地点都要受到物质的影响。不难想到，从宇宙诞生到今天，整个宇宙空间不可能不发生变化。物理学家将广义相对论方程应用于整个宇宙空间进行计算，结果表明，宇宙空间并非一直保持同样的大小，其整体有可能在膨胀，也有可能在收缩。

宇宙空间有可能在膨胀，也有可能在收缩

在爱因斯坦发表他的广义相对论时，普遍的看法是宇宙应该保持静止，永远不变。然而广义相对论却指出宇宙本身有可能在膨胀，也有可能在收缩，还有可能在扭曲。正是这种新观念激发了一股“探索宇宙‘一生’”的研究热潮。在图解中，为了表现宇宙空间的变化，将宇宙空间画成了二维曲面（球面）。

（本文发表于《科学世界》2013年第7期）