[论文解读] Cosmological thinking: cultural heritage and challenge

Orfeu Bertolami|arXiv (Cornell University)|Jan 23, 2010

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 28被引用 6

一句话总结

本文探讨了从古代创世神话到现代科学宇宙学的宇宙观演变，强调了人类在理解宇宙过程中的文化与智力历程。尽管星际旅行在物理和技术上存在障碍，但观测宇宙学使我们能够通过电磁和动力学观测远程探索宇宙。

ABSTRACT

The limitations of current technology do not allow one to foresee the expansion of the humankind beyond our planet for at least a few decades. Furthermore, the laws of physics, as for as they are known, preclude any form of traveling beyond the speed of light, as well as any viable and stable space-time shortcuts (wormholes, warp-drives, etc) that would facilitate cosmic traveling. Given the vastness of the Universe these are insurmountable obstacles for any {\it in situ} exploration of the cosmos beyond our most immediate cosmic neighbourhood. Nevertheless, the Universe is transparent and contains countless sources of visible light. Actually, in the last decades, technological developments have made possible to observe the cosmos throughout most of the electromagnetic spectrum as well as to perform dynamical studies that allow perceiving the presence of invisible components such as black holes, dark matter and dark energy. In this respect, humankind has then been given the opportunity to unravel the inner workings of the cosmos and through this process be part of the cosmic habitat. In this contribution various forms of cosmological thinking will be discussed, from some myths of creation till some of the latest scientific discoveries.

研究动机与目标

• 追溯从神话起源到当代科学宇宙学的宇宙思想历史发展。
• 考察文化与哲学框架如何塑造不同文明对宇宙的理解。
• 评估星际旅行的可行性，以及机器人探索在克服物理限制中的作用。
• 评估宇宙学发现对人类自我认知及地外生命搜寻的影响。

提出的方法

• 对苏美尔、希伯来、希腊、印度、中国和瓜拉尼等文明的创世神话与宇宙起源学说进行分析性综述。
• 对亚里士多德、阿里斯塔克斯和哥白尼等关键人物进行历史与哲学分析，以阐明地心说与日心说模型的形成。
• 基于广义相对论与能量条件，对虫洞、曲率驱动和重力控制等推测性推进技术进行批判性评估。
• 将冯·诺伊曼探测器作为自复制机器人探索银河系的理论模型进行评估。
• 运用德雷克方程的基本假设与观测约束，推断宇宙中生命存在的可能性。
• 应用物理定律的普遍性原则，论证在有利条件下生命可能普遍出现。

实验结果

研究问题

• RQ1 不同文化中的创世神话在多大程度上反映了以人类为中心且具有目的论的宇宙观？
• RQ2 现代宇宙学的基本假设在多大程度上源于古代宇宙思想的推理？
• RQ3 为何超光速旅行以及像虫洞和曲率驱动这样的稳定时空捷径被认为在物理上不可行？
• RQ4 未能探测到冯·诺伊曼探测器对高级地外文明存在意味着什么？
• RQ5 物理定律的普遍性如何支持生命在宇宙中可能是普遍结果的观点？

主要发现

• 根据当前对物理定律的理解，超光速旅行以及像虫洞和曲率驱动这样的稳定时空捷径在物理上不可行。
• 根据欧洲航天局（ESA）资助的研究，重力控制在已知能量条件下被认为在物理上不可行。
• 若以0.1c的速度航行，冯·诺伊曼探测器理论上可在2亿年内殖民银河系，表明其具有快速的指数级扩张潜力。
• 未能探测到自复制探测器，意味着此类文明可能不存在，或因内在风险而避免指数级扩张。
• 物理与化学定律的普遍性表明，生命在有利条件下可能普遍出现，使其在宇宙中可能普遍存在。
• 尽管存在技术和物理限制，观测宇宙学使人类能够详细研究宇宙，使我们成为宇宙认知的积极参与者。