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交通运输规划与管理 3 班 于杰 学号 201130610075
摘 要 纵观宇宙观的历史演变，其与科学技术的发展密切相关，又不断推动科
学技术的发展。科学技术给人类带来了巨大变革，赋予人类力量，改变了人类的
生存环境和生活质量，但与此同时也引发了不少问题。因此，未来科学的发展应
当充分考虑人与物质世界之间的关系，做到和谐发展。
关键词 宇宙观 科学技术 和谐发展
一、人类宇宙观的历史演变
地心说
希腊时期开始，西方哲学家最先建立的，是以地球为中心的有限宇宙，即“地
心说”。亚里士多德认为地球和月亮属变幻的不完美世界，太阳与众星属不变的
完美世界，其实体称为以太，依完美的球体而转动，不同于地球之为水、土、火、
气四元素构成。这些星星附在水晶天上，围地球而转。
亚里士多德认为宇宙是有限的，天体是九个大球围地转动，一切转动都有定
时，有规律。这有限的时间，不可能附在无限空间中。他亦认为宇宙只有一个，
因为若有多个宇宙，各自有其吸引力的中心，则地上的四大元素即可向不同中心
移动，而不须附在地球，可能在众宇宙中乱飞，形成混乱。
到公元前一四零年左右，著名亚历山大学派的天文学家托勒密，综合各方之
说，用精密数学与观察配合，算准了一切天体的运动，各行星围 圆心转，附于
众星天，围地球而转，解释了其不规则之运动。“地心说”这有限宇宙观影响了
西方及阿拉伯中世纪的天文学一千五百年。
日心说
托密勒的观点是以物理上的经验观察为主，从肉眼看天体，日月众星均围地
球而转，然后配合数学架构去解释，是十分合理，亦能解答各种问题，故一千多
年来没有人怀疑。
但哥白尼突破托密勒的权威架构，尝试以数学的理性思维为主，而不从经验
观察为主去考虑，则可以采取全新的假设，去解释天体的各种现象。
哥白尼认为数学更接近真理，经验则流转不定，不可全信眼睛所见的。追寻
真理必须从数学入手，数学的标准是越简单越好。依这思路，托密勒的体系太复
杂了。于是哥白尼即着手新的地动假设，经过 20 年的观测，哥白尼发现唯独
太阳的周年变化不明显。这意味着地球和太阳的距离始终没有改变。如果
地球不是宇宙的中心，那么宇宙的中心就是太阳。他立刻想到如果把太阳
放在宇宙的中心位置，那么地球就该绕着太阳运行。之后写下其震动世界的
著作：《天体运行论》。
哥白尼在其天体运行论中说：“经过长期与多次的观察，我终发现除了地球
自转外，可以考虑行星的运动，并计算出其公转和地球的公转，不单能推出其它
行星的现象，而且可以把行星、天球及天体自身的秩序和大小都联系起来”。
哥白尼挑战亚里士多德及托密勒思想，在以数学的原理，高于物理学上的观
察，提出的太阳中心假设。因观察所见，明明是地球为中心，太阳是围地球而转，
但从数学来设想，则太阳为中心是更合乎几何的模型，完满地解释所有天体的现
象及行星的不规则运动。这是一更合理性的数学模型，但却不合观察所见。此时
哥白尼的选择，是以理性高于经验，这亦是西方文化重理性的精神。
坚实的大地是运动的这一点在古代是令人非常难以接受的，而另一方
面托勒密的地心说体系可以很好的和当时的观测数据相吻合，因此即使在
《天球运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说仍然很少受到人们的关
注，支持者更是非常稀少。
直到 1609 年伽利略发明了天文望远镜，并以此发现了一些可以支持日
心说的新的天文现象后，日心说才开始引起人们的关注。这些天文现象主
要是指：木卫体系的发现直接说明了地球不是唯一中心，金星满盈的发现
也暴露了托勒密体系的错误。
然而，由于哥白尼的日心说所得的数据和托勒密体系的数据都不能与第
谷的观测相吻合，因此日心说此时仍不具优势。直至开普勒以椭圆轨道取
代圆形轨道修正了日心说之后，日心说在于地心说的竞争中才取得了真正
的胜利。
后来的事实证明， 日心说也是不正确的，整个宇宙的中心并不是太阳。
牛顿的机械宇宙论
一六四三年牛顿出生。他提出的引力论，解决了长久悬疑的科学问题：众星
运转的力量根源。
牛顿把时间、空间看作是同运动着的物质相脱离的东西，提出了所谓
绝对时间和绝对空间的概念。用牛顿的话讲 :“绝对空间就其本质来说是与外
在的任何事物无关, 总是保持原样和静止不动的。”物理世界中所有的变化都用
独立的一维时间来描述, 而时间也是绝对的, 与外在物质无关。牛顿说: “绝对
而真实的数学上的时间本身, 就其本质来说是平稳地流逝着的, 而与任何外界
事物无关。”他在开普勒天体运动三大定律的基础上把天地统一起来，提出著名
的经典力学三大定律和万有引力定律，展示了地面物体与天体的运动都遵循
着相同的自然定律，从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了
科学革命。他认为万有引力维系着天地万物的机械运动存在，上帝给了宇宙“第
一推动力”后，宇宙万物就在绝对不变的时空中按照普遍力学规律绝对必然地运
动下去。牛顿的机械论宇宙观从根本上动摇了神学宇宙观，但又具有不彻底性。
牛顿把宇宙的一切现象都归结为机械运动，影响极为深远。
根据牛顿万有引力为本的机械宇宙观，物质宇宙必须是无限的，因为若是有
限，则万有将有一中心，若有一中心，则成一强力点，把万有吸向中间，而宇宙
即应压缩成一点，而不像我们观察所见的是张开的森罗万象世界。天体没有缩成
一点，那么众星应是均匀分布，引力互相抵消，如此下去真到无边无际。无限宇
宙观在十七世纪取得当时以牛顿力学为本的科学支持，因而被认为是科学的真理。
大爆炸宇宙论
20世纪初爱因斯坦狭义相对论和广义相对论的提出撼动了牛顿经典力学不
可动摇的地位。在狭义相对论中，时间和空间不再是相互分立, 互不关联的, 而
是密切联系的。在这一时空观中, 舍弃了牛顿经典时空观中的时间绝对性观念,
即时间是相对的, 时间与空间也紧密联系,它们一起构成了一个四维的时空连续
区, 这一时空连续区是平直均匀的。之后广义相对论提出物质的存在不仅产生引
力场, 而且使时空特性发生了变化 , 时间和空间构成的不再是平直均匀的连续
时空区, 而是弯曲的, 时空弯曲的曲率取决于物质的质量和分布 , 物质分布越
密, 时空弯曲越厉害。引力不过是时空弯曲的“ 效应”。至此，引力理论得到
了更好的完善。
在广义相对论的基础上，比利时牧师、物理学家乔治·勒梅特首先提出了
关于宇宙起源的大爆炸理论，但他本人将其称作“原生原子的假说”。这
一模型在场方程的求解上进行了一定的简化（例如空间的均一和各向同性）。
描述这一模型的场方程由苏联物理学家亚历山大·弗里德曼于 1922年将广
义相对论应用在流体上给出。 1929年，美国物理学家埃德温·哈勃通过观
测发现从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移，即星系远离地
球的速度同它们与地球之间的距离刚好成正比，这就是所谓哈勃定律。而
勒梅特在理论推测，根据宇宙学原理当观测足够大的空间时，没有特殊 方
向和特殊点，因此哈勃定律说明宇宙在膨胀。 1931年勒梅特进一步指出，
宇宙正在进行的膨胀意味着它在时间反演上会发生坍缩，这种情形会一直
发生下去直到它不能再坍缩为止，此时宇宙中的所有质量都会集中到一个
几何尺寸很小的“原生原子”上，时间和空间的结构就是从这个“原生原
子”产生的。
20世纪 40年代，伽莫夫与他的两个学生——拉尔夫·阿尔菲和罗伯
特·赫尔曼一道，将相对论引入宇宙学，提出了热大爆炸宇宙学模型 。他认
为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化历程。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发。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。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。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，这是继哈勃发现星系谱线红移后的又一个重大的天
文发现，是对宇宙大爆炸论非常有力的支持。
然而作为目前公认的宇宙观的大爆炸理论并非最终的完备理论，仍有许多问
题有待解决，人类对宇宙的探索将继续不断向前推进。
二、科学技术的发展
科学赐予人类力量
纵观人类宇宙观的演变史，事实上我们可以看到一部人类科学的发展史。宇
宙观一次又一次的变革，人类一次又一次的突破自身认知的限制，腐旧的思潮一
次又一次的遭受冲击，理性和科学一步步登上历史的舞台。
在蒙昧的年代，无知使人类感到自身的软弱，对神秘的物质世界充满恐惧，
因而人们求助于想象，求助于万能的神。神被赋予了双重含义：一方面人希望借
助神的力量来控制自然；另一方面，人类又不得不拜倒在神的脚下，受神的控制。
在古希腊，随着数学、物理学、天文学、医学以及建筑术、航海术等方面的巨大
进步和这些科学技术的实际应用，使人感到了理性的力量：人类可以通过自身的
力量来认识自然。尽管神和宗教的地位并未动摇（“地心说”就是如此），自然
主宰一切的观念并未彻底改变，但人的地位已大大提高，理性的思维已开始渐渐
萌芽。
西方文艺复兴运动以来，理性获得高度弘扬。哥白尼的“日心说”推翻了当
时居于宗教统治地位的“地心说” ，这是天文学的革命，同样也是整个自然
科学的革命。在理性思维的引导下，各种自然科学蓬勃发展，自然规律被
一一揭示。人类看到了自身的力量，不再畏惧自然，相反，人类开始征服
自然。牛顿对万有引力定律和运动三大定律的揭示孕育了一个新的时代—
—机械和工业时代。借助科学的力量，利用机械技术，人类很快建立了近
代的工业体系，至此人类征服自然的能力又大大提升了，人类为自己营造
了全新的生存环境。
今天，人类没有停止科学发展的脚步， 作为物理学的两大支柱——相对
论和量子力学，引领着其他各个学科不断追寻真理的足迹。进入信息时代
的人类，其生活方式又有了巨大的变化， 其改造世界的手段更是多种多样。
现在的人类对科技的应用可谓是如鱼得水，对自然的改造更可谓是随心所
欲。
科学发展的负面效应
回首历史进程，科学的发展让人类获得了力量， 从畏惧自然到改造自然，
人类获得了巨大的物质财富，自身发展的需求得到了满足。但与此同时，
再看看科学还带来什么。
就从工业化来看，为了满足自身无止境的需求，人类一直不停地生产，
消耗的确是地球有限的资源，排放的是有害的废弃物。 作为工业化的产物，
汽车复制了这些特性，事实上许多其他产物亦是如此。全球的温室效应就
此产生，继而带来一系列问题，全球气温上升、冰川融化、极端气候、生
态失衡等等。这些是人类不想要的，但已成为客观的事实。
爱因斯坦狭义相对论的E=MC 2让人类看到了核的巨大能量，结果确是原
子弹的诞生，带来的是战争，是毁灭，是人类对核的恐惧。事实上也是如
此，核给世界带来的威胁和问题远远大于其直接的效益。
现如今，人类在利用科学技术去追求自我发展和自我利益实现的时候，人类
的价值观受到了影响，人类开始变得趋利，变得冷漠，变得不像人类。
这样的“发展”意义何在？最现实的问题是我们能承受得起吗？
三、和谐发展观
按照马克思主义哲学，人类的认知能力是不断发展的无限的，所以物质世界
是可知的。确实，人类将继续发展，科学将继续发展，世界将不断被认知，人类
也会知道更多，获得更多，直到有一天可以离开地球去拜访未知的智慧文明。现
如今，我们嘲笑并且不耻哪些美国科幻片中出现的丑恶侵略者，但试想如果有那
么一天人类耗尽了地球的资源，破坏了地球的生态，最终舍弃了地球奔赴下一个
“家园”，继续“科学的发展”，到那时，人类又作何感想？
人类一直以来错误的定位了自己与自然世界的关系，两者并不是对立的，也
没有谁控制谁的说法，人与自然是命运的共同体，都是在不断发展着的物质范畴。
科学给予人类力量和权力，同时赋予了人类相应的责任，人类自身发展的同时，
也应使得自然世界有能力迈向它的理想状态，两者相互扶持，相互推动，即和谐
的发展。人类须有博大的情怀，整个物质世界就是一个协同体，权力越大，责任
越大，现在是和谐世界，未来就应该是和谐宇宙，只不过是我们的家园变得大了
一些。
参考文献:
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