宇宙的起源

　　宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。《淮南子·原道训》注：“四方上下曰宇，古往今来日宙，以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现的宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。
　　然而，大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西?“大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。
大爆炸理论（big—bangcosmology）
　　现代宇宙系中最有影响的一种学说，又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆炸。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素，化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论），宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：
　　（1）大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
　　（2）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。
　　如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。
　　（3）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30％。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。
　　（4）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。
火星之旅面临的十大难题
　　美国总统布什近日宣布将在月球上建立永久性的太空基地。美国广播公司（ABC）援引科学家的分析说，目前人类的火星之旅还面临着十大难题，在月球建立太空基地是为了解决这些难题。
　　难题一：抵达目的地。科学家要尽量缩短宇航员抵达火星的时间，同时避免他们在此过程中遭受过度辐射。
　　难题二：辐射问题。太阳“风暴”以及宇宙射线“风暴”常常会持续数日之久，如果宇航员在那个时候暴露在射线之下，身体就很容易受到损伤。
　　难题三：呼吸的空气。保持空气供应的重要方法之一就是建立一个能除去二氧化碳等废气的循环系统。此外，科学家们还在研究如何从月球以及火星上提取矿物质来制造氧气。
　　难题四：充足的食品。如果要进行长途的火星之旅或在月球基地上长期生活，宇航员就必须学会在太空中“生产”大部分所需食品，如在温室中种植蔬菜。
　　难题五：废物循环利用。在太空旅行中，处理人体垃圾和其他废弃物是件非常棘手的事情。
　　难题六：充足的饮用水。科学家们已经于1998年在月球两极的永冻带中发现了可以加工成水的原料，目前还在火星上探测是否有类似的资源。
　　难题七：保持实时联系。由于地球和火星之间漫长的距离，无线电信号在两个星球之间传输至少需要20分钟时间，这样一旦出现紧急情况，宇航员将无法及时获得地球控制中心的帮助。
　　难题八：在微重力下生活。在太空站长期生活的宇航员都会出现肌肉松弛或者骨质变轻等现象。目前科学家们正想方设法改进各种太空锻炼设备，保证宇航员的肌肉不会松弛。
　　难题九：温度的急剧变化。月球和火星表面的温度相差巨大。对那些要在月球基地长期生活以及在火星探险的宇航员来说，稳定的工作和生活环境至关重要。
　　难题十：能源需求。目前通常的解决办法是利用太阳能电池板，但是其稳定性仍然令人担忧。
如何选定着陆场
　　新华社呼和浩特10月18日电（记者徐壮志）随着我国第一位航天员杨利伟遨游太空安全返回，内蒙古自治区四子王旗境内的阿木古郎牧场一时成了举世关注的地方。飞船着陆场地为何选择这一地区?中国载人航天工程着陆场系统工程组组长梁琦在接受新华社记者采访时说，这一场地是经过精心、严格的选择后确定的。
　　载人飞船的回收对于着陆场的条件有着严格的要求。首先，着陆场必须位于飞船的运行轨道内。在此基础上，还必须满足一系列苛刻的条件，比如，飞船着陆场必须人烟稀少，甚至树木的比例都不能超过千分之一，以免飞船着陆时造成人员伤害；其次，地势必须平坦，坡度不能超过5度。如果有坡，坡长不能超过返回舱周长的5倍——就是说，不能让飞船在地面打5个以上的滚。在这个方圆数十公里的区域内，还不能有1100伏的高压线——这是普通县一级的输电线；还有，着陆区内不能有铁路，不能有三层以上的房子，不能有河流。
　　“从通辽到酒泉，这一带旗以上地方我们都跑遍了。”梁琦说，为了选择最佳的着陆场地，他们驱车行程数十万公里，最终从多个具备条件的可选场地中选中了内蒙古四子王旗的阿木古郎牧场作为主着陆场，而把酒泉作为副着陆场——以备在主着陆场不具备返回舱着陆的气象条件时使用。
　　梁琦说：“此次载人飞船在绕地球14圈返回时，四子王旗正好处于飞船运行第15圈的轨道下方，因此，作为主着陆场是十分合适的。”