发现宇宙创生的踪迹

说到宇宙的起源，比利时科学家勒梅特（1894～1966）认为，最初的宇宙形成于“原始原子”，后来人们称为“原始火球”，“原始原子”的名字现在已很少用了。关于最初的“原始火球”，人们认为，它只有几光年大小，其中充满物质和能量，同今天的宇宙大小比起来，那时的宇宙更像一个“鸡蛋”，所以被勒梅特形象地称为“宇宙蛋”。“宇宙蛋”非常不稳定，稍有干扰它就炸开，爆炸的规模和激烈程度是难以想象的。爆炸后的碎片就逐渐地形成了我们生存其中的或可以眼见的星系。这些星系继续膨胀，直到今天还未停下来。

20世纪30年代，英国著名的天文学家爱丁顿大力宣传勒梅特的“宇宙蛋”，并加以通俗化，逐渐形成了膨胀宇宙模型。很有趣的是，中国古代有关于盘古开天辟地的说法，相比而言，盘古就像是“宇宙蛋”中的胚胎。

一般来说，在研究宇宙演化过程时，人们还难以避免宇宙膨胀之初的问题，也就是说，时间起点或宇宙起源问题。关于时间起点和宇宙起源，过去的学者常常认为是属于神学问题，或者是属于哲学问题。由于广义相对论和宇宙学的研究与进展，科学家已经有能力研究宇宙起源的问题，而勒梅特正是这样做的。他将宇宙起源这样一个抽象的哲学问题转变为一个具体的科学问题，并且为科学家开辟出一片广阔的研究领域。科学研究表明，“宇宙蛋”的爆发是一种物质的力量所引发的，而不是借助某种神秘的力量导致的。

科学家在天文观测中发现，宇宙大部分是氢，其次是氦。关于这些，勒梅特还不能加以说明。20世纪40年代，美籍苏联物理学家伽莫夫（1904～1968）发展了勒梅特的理论，他对化学元素的起源问题做出了很大贡献。他的理论说明了现在宇宙中氢元素和氦元素的数量。

关于宇宙的创生，伽莫夫和他的学生阿尔弗（1921～2007）写好了一篇文章。在文章中，他们认为，“宇宙蛋”中充满了“中子素”，通过猛烈的爆炸，“中子素”分开并形成中子。这些中子迅速衰变成质子和电子。这些质子就是氢原子核，而质子与中子的反应就形成了氦元素。这就说明了宇宙中氢元素和氦元素的形成，以及在宇宙中的含量问题。

元素形成的反应是非常快的，伽莫夫设想不超过半小时。在爆炸时要释放大量的能量，所以温度是极高的；随后温度迅速下降，不同的原子核在温度下降时会俘获电子而形成原子；这些原子凝聚成气体物质，并在爆炸时向四面八方飞散而去，在飞散时形成星系与恒星。

伽莫夫

伽莫夫生性幽默，在进行科学研究时也不忘开个小玩笑。这个玩笑是由他和阿尔弗的名字引起的。阿尔弗的英文是Alpher，伽莫夫的英文是Gomow，这两个名字与希腊字母alpha（阿尔法，希腊字母表中第1个字母，写作α）和gamma（伽玛，希腊字母表中第3个字母，写作γ）发音相似。他们的名字对应着希腊字母表中的第1个和第3个字母，缺中间的字母（第2个）。为此，他拉进了一个物理学家，他的名字叫贝特（1906～2005），是美籍德国人，用英文写是Bethe，与希腊字母beta（贝塔，字母表中第2个字母，写作β）发音相似。在发表时署名为阿尔弗、贝特和伽莫夫，看上去好像是希腊字母表中前3个字母：阿尔法、贝塔和伽玛。这样的组合真是让人有点儿忍俊不禁。后来，伽莫夫干脆把他们的理论称为“α-β-γ理论”。这样不仅觉得十分有趣，可以给读者更深的印象，而且便于记忆。可见，读科学论文也是有趣味的！

对于“α-β-γ理论”来说，其中有一个重要的预言，这就是大爆炸后宇宙降温的情况，到今天温度降到了5开，换算成摄氏温度约为-268摄氏度。正是他们创立的大爆炸宇宙模型大大推进了宇宙学的研究进程，使宇宙学的研究发展到更加精确的程度。但伽莫夫的这个预言是真的吗？科学家本应去测量一下就可以了，但遗憾的是，当时和以后的一段时间内，人们并没有加以认真地对待。

关于伽莫夫，在科学界享有盛名的是他的“指挥棒”。他的“指挥棒”非常灵验，他曾在分子遗传学施加他的这种指向性影响，使人们对“遗传密码”的研究大大减少了盲目性。在天体物理学和宇宙学的“指向”就更不在话下了。不过，伽莫夫关于宇宙大爆炸后的产物，其预言太“大胆”了，一时还未引起人们的重视。