宇宙到底有多大?它有没有尽头?

宇宙到底有多大?它有没有尽头?
宇宙到底有多大?它有没有尽头?

宇宙到底有多大?它有没有尽头?
一,宇宙没有中心也没有边界（从史学和相对论解释） 公元前,古罗马诗人,唯物主义哲学家卢克莱修（公元前约99—55年）写道：实际上是两样东西组成了大自然,这,首先是物体,再则是那虚无缥缈的太空,物体在那儿停留并以不同的方式运动.但是,那虚无缥缈的太空有边界吗?再说,纵然宇宙空间是有限的,假若突然有某人急速地奔跑,到达那边缘的终端,他以全部力量和冲刺的速度掷出一支标枪,它一直向前飞去,它会不偏不倚地命中那预定目标,或是在它的路程上的某个地方被什么东西阻挡?你不得不承认其中的一个结果,但你无法解释其中任何一个结果,你必须同意,宇宙空间扩大到无穷的远方.文艺复兴时期的意大利哲学家布鲁诺（1548—1600年）直到站在火堆上被烧死之前,还不止一次地重复说过：“尽管这个地球是如此美好,但我始终用问：在它的外面究竟还有什么?” 如果宇宙空间是有限的,那么请问,它的边界外面是什么?空间是空的吗?是否就是存放物质的容器?牛顿说：“绝对空间,就其本质来说,独立于外界任何事物,总是始终如一和静止不动的.”在一个既没有中心,又没有方向性的真空中,运动的物体将作匀速直线运动,我们找不到什么理由,它应该按照别的什么方式运动,这就是牛顿第一定律.宇宙到底有不有一个“不动的中心”?牛顿说：“世界体系的中心处于静止状态.所有人都可以承认这点,因为一些人可以把地球看作不动的中心,另一些人可以把太阳看作不动的中心”.假定宇宙有一个不动的中心.但是,根据相对性原理,我们根本无法区分宇宙中那一个点才是宇宙的中心.我们坐火车的时候有这样的经验,我们坐在火车里,常常搞不清楚到底是我们在运动,还是迎面驶来的火车在动.同样理由,假如张三和李四两人分别位于甲、乙两个点上作相对运动.那么张三和李四根本无法确定到底是谁处于静止状态,谁在做运动,谁才是宇宙中的那个不动中心.假如有第三个观察者王五也在作相对于张三和李四的相对运动.在王五看来,自己也可以认为自己是静止的,自己是宇宙的中心,是张三和李四在做相对于自己的运动.这样一来,到底谁是宇宙的中心,要凭我们的实验和观测是根本无法确定的事.即宇宙根本没有中心.既然宇宙没有中心,那么问宇宙的边缘在什么地方就显得毫无意义,因为没有中心,何来边缘?!二,宇宙没有中心（从能量和空间学解释） 太阳是太阳系的中心,太阳系中所有的行星都绕着太阳旋转.银河也有中心它周围所有的恒星也都绕着银河系的中心旋转.那么宇宙有中心吗?一个让所有的星系包围在中间的中心点?看起来应该存在这样的中心,但是实际上它并不存在.因为宇宙的膨胀一般不发生在三维空间内,而是发生在四维空间内的,它不仅包括普通三维空间(长度、宽度和高度),还包括第四维空间——时间描述四维空间的膨胀是非常困难的,但是我们也许可以通过推断气球的膨胀来解释它.我们可以假设宇宙是一个正在膨胀的气球,而星系是气球表面上的点,我们就住在这些点上.我们还可以假设星系不会离开气球的表面,只能沿着表面移动而不能进入气球内部或向外运动.在某种意义上可以说我们把自己描述为一个二维空间的人.如果宇宙不断膨胀,也就是说气球的表面不断地向外膨胀,则表面上的每个点彼此离得越来越远.其中,某一点上的某个人将会看到其他所有的点都在退行,而且离得越远的点退行速度越快.现在,假设我们们要寻找气球表面上的点开始退行的地方,那么我们就会发现它已经不在气球表面上的二维空间内了.气球的膨胀实际上是从内部的中心开始的,是在三维空间内的,而我们是在二维空间上,所以我们不可能探测到三维空间内的事物.同样的,宇宙的膨胀不是在三维空间内开始的,而我们只能在宇宙的三维空间的运动.宇宙开始膨胀的地方是在过去的某个时间,即亿万年以前,虽然我们可以看到,可以获得有关的信息,而我们却无法回到那个时候.

宇宙究竟有多大？ 这个问题有两层含义，一是宇宙的范围有多大，二是宇宙的年龄有多大。这个问题所谈论的是可见的宇宙，也就是以我们所在的地球为一个球体，其半径是自大爆炸以来，即宇宙作为一个点诞生，开始向外迅速膨胀以来光所通过的空间。从整体上看，宇宙很可能比这个可见的宇宙大得多。 就测定所能提供的东西来说，天文学家们显然并不知道，至少不是确切地知道大爆炸是何时发生的。他们只是非常笼统地说，大爆炸可能发...

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宇宙究竟有多大？ 这个问题有两层含义，一是宇宙的范围有多大，二是宇宙的年龄有多大。这个问题所谈论的是可见的宇宙，也就是以我们所在的地球为一个球体，其半径是自大爆炸以来，即宇宙作为一个点诞生，开始向外迅速膨胀以来光所通过的空间。从整体上看，宇宙很可能比这个可见的宇宙大得多。 就测定所能提供的东西来说，天文学家们显然并不知道，至少不是确切地知道大爆炸是何时发生的。他们只是非常笼统地说，大爆炸可能发生在100亿年前，也可能发生在200亿年前，或者是发生在100亿年前到200亿年前之间的某个时刻。 对我们常人来说，浩瀚无垠的宇宙几乎是不可度量的。而对天文学家来说，精确地测绘宇宙天体不仅是必要的，而且也是可能的。天文学采用的计量单位是“光年”，即光在一年里所走的距离。光的前进速度约为每秒30万公里，一光年大约是 9.7万亿公里。银河系的直径约为10万光年。而在银河系之外还有别的星系，距离我们有数十亿光年。最新发现的类星体位于我们目前所能观测到的宇宙边缘，与地球相隔约100亿～200亿光年，是迄今所知的最遥远的天体。 如此遥远的距离简直令人难以想象。要测量太阳系的其他行星或附近的恒星的距离，可以采用由古希腊人发明的视差计算法。所谓视差，是指从两个观察位置观察同一物体时两道视线所形成的夹角。在天文学中，测定视差的方法就是把两个观测点与被观测的天体构成一个三角形，已知两个观测点连线(即基线)的长度，再从这两个观测点测出天体的方位(即三角形的顶角)，就能求出天体与地球的距离。基线越长，求得的结果就越精确。通常，在测量离地球较近的天体如月亮的距离时，可以用地球的半径作基线，所测定的视差则称为“周日视差”。如果要测定太阳系以外天体的距离，一般都以地球与太阳的距离为基线，所测定的视差称为“周年视差”。用这种视差法测量相距8.6光年以内的天体非常准确，测量远至1000光年的天体也能做到大体准确。 另一种测量恒星距离的方法是亮度测定法。一颗恒星可能因体积大、运动活跃或距离地球较近而显得很光亮。只要分清星球的实际亮度和视觉亮度，就能从光亮度上准确测出恒星与地球之间的距离。本世纪初，天文学家按波长区分星球光亮，制成了光谱。他们发现，不同的恒星有不同的光谱特性。用分光镜研究恒星的光谱，就能判断该星的冷热程度。这有助于天文学家辨别貌似暗淡的小星是否遥远的活跃的巨星。只要把一颗星的光与另一颗已知距离、活跃程度相似的星进行比较，就能测量出这颗星与地球之间的距离。 80多年前，大多数天文学家都认为银河系就是整个宇宙，银河系之外什么也没有。可是，当精确度更高的天文望远镜诞生以后，这种看法便被证明是错误的。过去观测到的那些暗淡模糊的斑点，其实是其他的星系，有的与银河系不相上下，有的则更庞大。20世纪20年代，美国天文学家埃德温·哈勃在加利福尼亚州的威尔逊山用当时世界上最大的反射式望远镜研究银河系外星系，他分析了这些星系的光谱，发现各种谱线的波长都移向红色一端。这种现象叫做红移，说明那些星系正在向远处飞离。波长的改变是多普勒效应的作用，与疾驶而去的汽车喇叭声调的变化同样道理。由于宇宙在不断膨胀，星系距我们越远，红移就越大。换而言之，越远的星系，其飞离我们的速度也越快。哈勃据此提出了“哈勃定律”，确定了计算行星运行速度的天文学计量单位——“哈勃常数”。但是，用哈勃常数作为测量尺度存在一个问题，即无人知道它有多长。 关于宇宙膨胀的速率，天文学家们的看法并不一致。最保守的估计是，距离增加百万光年，则速度每秒钟约增加16公里，即一个距我们5亿光年的星系将以每秒约8047公里的速度远离地球。有些天文学家估计的速率比这个数字还要大一倍。按照第一种估计，宇宙中最遥远的天体距离地球约有100亿光年。而按第二种速率计算，则宇宙边缘距离地球达200亿光年之遥。 “哈勃常数”只能在太阳系以外的太空里测定。在那里，膨胀速度非常大，任何局部影响都变得微不足道。 如果天文学家能够找到一支“标准蜡烛”，即某个类星体，其亮度稳定，非常明亮，横跨半个宇宙都可以看到，那么这个问题便可迎刃而解。但是迄今为止，大家公认可通用于整个宇宙的“标准蜡烛”尚未找到。因此，天文学家运用这一基本方法时往往采取一种分步方式，这就是设立一系列“标准蜡烛”，每一步只起测，定下一步的作用。 近年来，3种不同的“标准蜡烛”，即近红外线观测造父变星、行星状星云和麻省理工学院的约翰·托里的成片星系，都使人趋向于认为宇宙很年轻，有110亿～120亿年。 但是，还不能说这便是标准答案，至少有另外3个天文学家小组得出了不同的结果。其中的一个小组是以哈佛大学天文学系主任罗伯特·柯什纳为首，他们得出的结论是，宇宙并不是那么年轻，可能有150亿年。 而杰奎琳·休特和她的学生们以及普林斯顿大学的埃德·特纳则测定宇宙有240亿年。 总而言之，时至今日，宇宙有多大这个问题还远远未能解决。

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