（1）宇宙由上千億個(gè)各種類型的星系組成，每個(gè)星系有許多恒星。地球所處的銀河星系約有2000億個(gè)像太陽那樣能發(fā)光的恒星。有人估計(jì)宇宙中恒星的數(shù)目為7×1022個(gè)，即700萬億億個(gè)。太陽這個(gè)恒星的周圍有八大行星以及矮行星、彗星和其他小天體等圍繞著它運(yùn)行。有的行星，如土星在其周圍有多個(gè)衛(wèi)星圍繞它運(yùn)轉(zhuǎn)，地球只有一個(gè)衛(wèi)星，它就是月亮。我國民間常流傳這樣一句諺語：“天上一顆星，地上一個(gè)人”，認(rèn)為地球上幾十億個(gè)人每人都對(duì)應(yīng)著天上的一顆星星。由于人口數(shù)目和星星數(shù)目相比實(shí)在太少了，有人改用地球上存在的砂粒數(shù)目和天上恒星的數(shù)目相比，兩者數(shù)目相近，這種比較更接近實(shí)際。

（2）在上千億個(gè)星系的中心，都有質(zhì)量極大的黑洞，有人認(rèn)為它是能吸收光和各種物質(zhì)的天體。在廣大宇宙空間還存在著許多暗物質(zhì)和暗能量。在宇宙的物質(zhì)組成中，由質(zhì)子、中子和電子組成的原子所形成的普通物質(zhì)約占4.4％，非原子形態(tài)的暗物質(zhì)約占23％，而人們至今仍一無所知的暗能量約占73％。

（3）宇宙處在永恒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，時(shí)刻都在發(fā)生變化。這些變化中觀測到發(fā)生輻射的爆炸規(guī)模有大有??；星系間相互作用引發(fā)的爆炸是大范圍的爆炸；星系內(nèi)形成恒星的爆炸屬于中等規(guī)模爆炸；恒星內(nèi)部爆炸發(fā)射出輻射，爆炸局限在恒星內(nèi)部，屬小規(guī)模爆炸。太陽系的形成發(fā)生在50億年前，是在銀河系內(nèi)部的爆炸。太陽系有誕生之時(shí)，也就有消亡之日。據(jù)估計(jì)太陽的壽命還約有50億年。太陽爆炸發(fā)光，很少一部分照到大地，成為地球上人們生長所需的能量，人們歌頌它：“萬物生長靠太陽?！碧柕倪@種爆炸在宇宙中是小規(guī)模爆炸的一個(gè)。另一方面，在宇宙中像太陽這樣不停地爆炸的星球數(shù)目大約和地球上砂粒的數(shù)目相當(dāng)。

在探索研究宇宙無窮盡的演變中，天文學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)融合在一起，作出了巨大的貢獻(xiàn)。例如：①制造哈勃望遠(yuǎn)鏡關(guān)鍵的部件透鏡時(shí)，化學(xué)家要精確地配料達(dá)到期望的組成，并均勻熔合、退火、冷卻、分析最后成品的組成和性質(zhì)。② 根據(jù)恒星輻射的光譜了解星體物質(zhì)的組成，如人們現(xiàn)在已經(jīng)知道太陽由哪些原子組成、月球以及其他行星表面物質(zhì)的化學(xué)成分等。③ 各種輻射所對(duì)應(yīng)的變化機(jī)理，如光譜中的每條譜線是由什么原子從哪個(gè)能級(jí)向哪個(gè)能級(jí)躍遷產(chǎn)生。

2017年10月哈勃望遠(yuǎn)鏡已墜入地球大氣層，煙消云散。人們正在根據(jù)近幾十年來科學(xué)技術(shù)發(fā)展所得的成果，以及對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)水平的提高，制造比哈勃望遠(yuǎn)鏡更好的探測宇宙的儀器。2017年在我國貴州裝置的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡就是其中之一。

9.4.2　宇宙創(chuàng)生大爆炸理論可信否

1．大爆炸理論對(duì)宇宙創(chuàng)生的描述

關(guān)于宇宙的形成提出過許多理論，目前流行的主要是大爆炸理論，它于1948年由伽莫夫提出，以后經(jīng)其他一些學(xué)者加以論證，具體地描述大爆炸的情景。對(duì)該理論在不同的文獻(xiàn)中表述不完全相同，以下從參考文獻(xiàn)［19］～［21］（［19］劉金壽．現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論［M］．北京：高等教育出版社，2008．［20］蔡志東．現(xiàn)代科技概覽［M］．南京：東南大學(xué)出版社，2010．［21］帕特里克·摩爾，布賴恩·梅，克里斯·林陶特，著．李元，曹軍，李鑒，等譯．大爆炸：宇宙通史［M］．南昌：廣西科學(xué)技術(shù)出版社，2010．）所描述的內(nèi)容摘錄出來：宇宙誕生于距今137億年前。那時(shí)的宇宙占據(jù)一個(gè)極小的空間（小到直徑為1.6×10-35m），凝聚了極大的能量，密度高達(dá)1093kg·m-3，溫度高達(dá)1032K。宇宙誕生時(shí)間由爆炸發(fā)生時(shí)10-43秒開始計(jì)算。

??時(shí)間到達(dá)10-6秒，溫度降為1014K。

時(shí)間到達(dá)10-2秒，溫度降為1012K。

時(shí)間到達(dá)1～10秒，溫度降為1010K，這時(shí)出現(xiàn)中子、質(zhì)子、電子、光子等組成的等離子體。

時(shí)間到達(dá)3分鐘，溫度降低到109K，質(zhì)子、中子、電子等發(fā)生相互熔合的核反應(yīng)，產(chǎn)生氫和氦等原子核，宇宙直徑膨脹到約1光年。

時(shí)間到達(dá)半小時(shí)，溫度降低到108K，輕原子核已逐漸形成，但數(shù)量最多的是光子。

時(shí)間到達(dá)1千～2千年，溫度降至105K，物質(zhì)密度大于輻射密度。

時(shí)間到達(dá)10萬～100萬年，溫度降至5000～300K，原子形成，但只能產(chǎn)生較輕元素，較重元素要在星系和恒星形成后在其內(nèi)部形成，超過鐵的更重元素則是在星系碰撞爆發(fā)或超新星爆發(fā)中形成。宇宙變得透明。

時(shí)間到達(dá)1億年，輻射溫度降至100 K，星系開始形成。

時(shí)間到達(dá)10億年，輻射溫度降至12 K，恒星、行星、類星體和生命開始出現(xiàn)。

時(shí)間到達(dá)100億年，輻射溫度降至3 K，太空逐漸形成我們今天所觀察到的情景。??

2．對(duì)大爆炸理論的評(píng)價(jià)

大爆炸理論對(duì)宇宙的形成作了詳細(xì)的描述，特別是爆炸后的3分鐘，作了非常具體的分析。這個(gè)理論發(fā)表后，有的學(xué)者持不同意見，他們不贊成將宇宙的創(chuàng)生過程描繪過細(xì)。他們認(rèn)為，與宇宙的古老和廣闊深遂相比，人類的文明史不過5000年，現(xiàn)在對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和相互作用的認(rèn)識(shí)還差得很遠(yuǎn)，因而對(duì)宇宙早期處在極高溫狀態(tài)作詳盡的描述是靠不住的。

另一部分人認(rèn)為，宇宙大爆炸模型能較多而且較好地解析現(xiàn)時(shí)對(duì)宇宙觀察到的許多事實(shí)。這個(gè)模型將宇宙膨脹論推向一個(gè)新的高度，成為目前影響最大的宇宙學(xué)說。

近年我國學(xué)者紛紛寫文章和著書對(duì)大爆炸理論加以介紹。從中學(xué)的化學(xué)教科書到科技專著都有這方面的內(nèi)容。主要供青少年參觀、進(jìn)行科學(xué)普及的中國科學(xué)技術(shù)館中也有專門介紹宇宙創(chuàng)生大爆炸的音像圖景展室，播放影片解說大爆炸的過程。

3．宇宙創(chuàng)生大爆炸不可信

式中：指半個(gè)光年，365×24×60指1光年時(shí)間有幾分鐘的數(shù)目，分母3指爆炸后的3分鐘。現(xiàn)在天文學(xué)家都是按照恒星爆炸時(shí)發(fā)出的光向外傳播的速度了解恒星間的距離，還沒有發(fā)現(xiàn)超過光速的物質(zhì)，更沒有發(fā)現(xiàn)超過87600倍光速的天文現(xiàn)象。宇宙創(chuàng)生大爆炸模型可信嗎？

中國科學(xué)技術(shù)館對(duì)宇宙創(chuàng)生大爆炸作了形象的對(duì)比：盤古用一把大斧開天辟地，將混沌世界分為上天和大地；“神”用7天時(shí)間創(chuàng)造了世界。展館中用具體圖像說明這兩種觀點(diǎn)只是人們早期對(duì)宇宙形成的一種想象，它們并不是科學(xué)，是不可信的。那么宇宙創(chuàng)生大爆炸發(fā)生前是不是“超神”用它的神手緊緊地捧住宇宙不讓它爆炸呢？這個(gè)理論無視現(xiàn)有的自然規(guī)律，只以個(gè)人的想象外推。筆者呼吁將這些描述宇宙創(chuàng)生大爆炸的理論和圖像從中國科學(xué)技術(shù)館以及化學(xué)教科書中刪去。

從哈勃望遠(yuǎn)鏡看到發(fā)生在太空中近期、幾萬年前、幾億年前和100多億年前宇宙中各處所發(fā)生的爆炸，說明宇宙永不停頓地在演變著。爆炸的圖像輝煌美麗、恢宏神奇，多么令人向往！多么希望天文學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家一起探究其奧秘！

9.5　開拓可持續(xù)發(fā)展的研究

為了人類社會(huì)穩(wěn)定地可持續(xù)發(fā)展，聯(lián)合國指定世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)對(duì)此進(jìn)行重點(diǎn)研究，于1987年發(fā)表了題為《我們共同的未來》的研究報(bào)告。它首次提出了可持續(xù)發(fā)展的定義：“既滿足當(dāng)代人的需求又不危及后代人滿足其需求的發(fā)展。”這個(gè)定義蘊(yùn)含著兩層意思：一是人類為了滿足自己的需要而必須發(fā)展，二是當(dāng)代人的發(fā)展以不危及后代人的發(fā)展為限度。

（1）多學(xué)科交叉。化學(xué)不僅在化學(xué)內(nèi)部各個(gè)學(xué)科之間交叉發(fā)展，它還和生命科學(xué)、電子科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等多個(gè)學(xué)科之間交叉發(fā)展。

（2）多層次發(fā)展。化學(xué)不會(huì)滿足于合成、制造新的化合物，還要向分子以上多層次發(fā)展，如制造分子器件、分子機(jī)器等。

（3）多尺度分布。化學(xué)科學(xué)不斷深入地調(diào)控產(chǎn)品顆粒的大小尺寸和形貌，改變物質(zhì)的性能，例如控制納米尺度的石墨烯，使它顯示出和石墨性質(zhì)不同的新材料和新發(fā)展領(lǐng)域。

（4）多整合生產(chǎn)。將各類化合物的特異結(jié)構(gòu)和性質(zhì)結(jié)合在一起，例如將化合物中的剛性部分和柔性部分結(jié)合起來，制成剛?cè)峤Y(jié)合的超強(qiáng)度、超細(xì)的纖維，以及多功能的新材料和新器件。

（5）多方法協(xié)作。將化學(xué)研究的分子合成、組裝、分離、分析、性能測試相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)和理論并進(jìn)，利用化學(xué)、物理學(xué)、信息學(xué)等各個(gè)學(xué)科的多種方法協(xié)作聯(lián)合起來，解決前進(jìn)中遇到的各種問題。

化學(xué)是什么？化學(xué)是一門為社會(huì)發(fā)展、改善人們的生活創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富的基礎(chǔ)科學(xué)。要使化學(xué)快速發(fā)展以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，要關(guān)注化學(xué)發(fā)展的“五多”趨勢，為我們的生活和我們的未來奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。