Thursday, June 2, 2011

數學老師推算世界末日 600億年後地球離開太陽



荷里活災難大片《2012》、瑪雅的2012世界末日預言,讓很多人對未來充滿恐慌。2012真的是世界末日嗎?江蘇教育學院附屬高級中學孫四周老師,用數學公式向記者演繹了宇宙的未來,按照他的計算,在5000年後,太陽和現在相比幾乎沒有變化。

這些成果出現在孫四周新近出版的專著《空間相對論——膨脹宇宙的數學原理》一書中。在孫四周老師的身上,數學幾乎是個『萬能工具』。此前,他曾用幾何方法證明了周正龍拍攝的華南虎為假,並因此而名聲大噪。

有人說世界末日是2012霍金說大約在200年後

孫四周說,都錯了!

近年來,世界末日論一直是熱門話題。隨著荷里活災難大片《2012》的熱映和持續傳播,2012更是被確切地指認為『世界末日』。這一論斷和神秘的瑪雅預言不謀而合,因而在世界範圍內,不少公眾因此恐慌莫名。

世界各國的不少科學家都投入到『世界末日』這一問題的研究中。據媒體報道,有著『自愛因斯坦以來最偉大的物理學家』之稱的英國傳奇人物霍金,也曾就此焦點問題發表看法,他出面闢謠說:2012不是世界的末日,我們不必驚慌。宇宙的末日會在大約200年以後到來,因此我們這一輩人是安全的。

『此言一出,無異於火上澆油。把宇宙的壽命向後推延200年,仍然沒有卸去人們心頭的重壓。霍金的良苦用心顯然沒有起到預想的結果。』孫四周老師表示。

近日,孫四周出版了《空間相對論——膨脹宇宙的數學原理》個人專著。在這本書中,他用5個公理和1個定義,揭示宇宙演化的數學原理。『由此得到的太陽系壽命等的計算結果,符合美國、德國等國科學家的最新預測。』孫四周表示。

根據孫四周的計算,他對本報記者說:『我們的太陽系現在正處於演化成熟期,相當於人類的30多歲。它仍然在膨脹,但是它很平穩。』

『太陽系的消亡肯定不是在2012年,也不是在這以後200年左右。撇開電影的誇張和藝術化不說,科學大師霍金這次是錯定了。』孫四周篤定地說。


究竟怎樣計算宇宙的壽命?

究竟怎樣計算宇宙的壽命?孫四周介紹,科學研究表明,宇宙在空間上是有限的,在時間上是有起點和終點的。我們的宇宙是從很小的一個點開始,擴大而成現在這個規模。最初的宇宙,可以想象成比原子還小。經過膨脹,才有今天的太陽系、銀河系、河外星雲、星際空間等等。

孫四周介紹說,根據愛因斯坦的相對論可推得,宇宙從最初的膨脹到現在,大約用了137億年。但是,實際的觀測資料不斷刷新,現在已經有觀測到200億年以外的星雲的記錄。盡管如此,科學界還是普遍認為時間總有一個起點,就是以宇宙從一個點開始膨脹那一刻為0時刻。

宇宙的膨脹,到現在也沒有停止,而且有證據表明膨脹在加速。在孫四周的著作《空間相對論——膨脹宇宙的數學原理》中,有一個公式可以計算宇宙在任意時刻的膨脹速度。孫四周介紹,這個公式是他根據相關的公理和定義推證出來的,通過這個公式,可以計算任意一個星系從小到大的膨脹過程,從而輕易地計算出星系解體的時間表。

『這樣的公式在世界上是第一個,我感到很幸運』,孫四周自豪是自己發現了這個公式,他認為他書中的觀點在被實驗確認之前,雖然也只是一種假說,但『這是世界上第一個用數學公理化體系給出的宇宙假說』,『希望能盡快投入實驗,這也是中國人搶佔宇宙學研究制高點的一個重大契機。』

『根據計算,我們所在的太陽系將在350億年以後開始解體,持續到1100億年以後太陽本身化為輻射消耗乾淨。』孫四周介紹。


600億年後,地球離太陽而去

為了解釋他的計算公式,孫四周詳細地給記者講述了諸如逃逸半徑、逃逸角速度、外圍線速度以及旋轉周期等等多個令人頭暈的定義,但其據此描繪的宇宙未來變遷圖卻稱得上波瀾壯闊,氣勢非凡。

根據孫四周的計算,他介紹:『由於膨脹在加速,大約69億年後,地球已經佔據了火星的軌道。除了地球,此外水星佔了金星,金星佔了地球,火星佔了木星、木星佔了土星、土星佔了天王星、天王星佔了海王星,海王星佔了冥王星。』

『大約300億年後,太陽膨脹到現在水星軌道上,但是它並不能灼傷水星。因為水星已經向外漂移到達現在木星的軌道上。此時的地球,已經到達現在海王星的位置上,但是那裡不像現在這樣寒冷,因為太陽已經向外膨脹了。』

『350億年以後,太陽系最外圍的行星——冥王星,已經從太陽系逃走了。』孫四周頗為形象地描述道:『剛進入21世紀的2006年時,我們人類嫌棄這個個頭較小的小弟弟,認為它不配做我們的兄弟。國際天文學家開會,把冥王星開除出「大行星」行列,稱它為「矮行星」——想起來還真有點捨不得它。350億年以後,它會漂流到宇宙深空,那裡只有絕對的零度(零下273攝氏度)和無邊的黑暗……』

『大約400億年以後,地球已經處於比現在冥王星還遠的位置上』,孫四周介紹,『那裡寒冷極了。此時的金星處在現在冥王星的位置上,太陽已經膨脹到接近現在金星的位置。』

根據孫四周的計算,其後,海王星、天王星、土星、木星、火星將相繼逃離太陽系,『大約600億年後,地球和金星全都逃走了,只剩下水星煢煢孑立,在現在冥王星稍外一點的軌道上與太陽相顧無言。它是8大行星中最後的守望者,但它的離去也指日可待。』


1000億年後,太陽以『超壯觀的焰火告別』

『在所有的行星都逃走後,太陽還有400多億年的存活期,』孫四周推算,他認為,屆時,太陽將作為一顆超級巨星,在宇宙的邊緣部分閃耀。它的面積很大,而且還會迅速外擴,厚度變小。

『太陽內部的熱核反應將減弱,因為面積增大了,能量損失也更大了,太陽的溫度會稍稍變低』,孫四周認為,太陽會有一個逐漸變暗的過程,『先是最外沿撕裂,光芒陡然增大,形成一圈耀眼的光環,這個環就是現在宇宙觀測中所看到的「愛因斯坦環」,隨著物質消耗的加快,「愛因斯坦環」向內收縮,直至消失……』

『這就是太陽的離去過程。它以自身為燃料、以超壯觀的焰火晚會,完成與這個宇宙的告別之禮。』孫四周含有詩意地描繪。他表示,任何事物都有其誕生和消亡的過程,太陽系也不例外,如果要說世界末日,『這個時候纔是宇宙的末日』。

『經過計算,我們的太陽系現在正處於演化成熟期,相當於人類的30多歲。它仍然在膨脹,但是它很平穩。平穩到比嬰兒的搖籃更舒適更安全。』孫四周介紹。

他具體解釋道:『就算按現在的尺度計算,太陽的直徑目前為140萬公裡。從原先的70萬公裡增加到現在的140萬公裡,用了69億年時間。平均每億年大約10萬公裡,一年大約0.001公裡,即每年大約1厘米。』

『即使在5000年以後,我們的太陽和現在比起來也幾乎沒什麼變化。至於600億年以後,地球脫離了太陽系,我們人類的未來是什麼,我們現在只能想象,不需擔心。』臨采訪結束,孫四周引用了蘇軾的一句話來說明自己的觀點——以其變者而觀之,天地曾不能以一瞬。以其不變而觀之,物與我皆無盡也。

『2012,我們會活得很好。』孫四周肯定地表示。

揚子晚報

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