宇宙到底是是什么拜托各位了 3Q

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宇宙是由空间、时间、物质和能量,所构成的统一体. 【“宇宙”一词】 在西方,宇宙这个词在英语中叫cosmos,universe,space；在俄语中叫кocMoc ,在德语中叫kosmos ,在法语中叫cosmos.它们都源自希腊语的κoσμoζ,古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来,κoσμoζ其原意就是秩序.但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe.此词与universitas有关.在中世纪,人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas.在最广泛的意义上,universitas 又指一切现成的东西所构成的统一整体,那就是universe,即宇宙. 在汉语中,“宇”代表上下四方,即所有的空间,“宙”代表古往今来,即所有的时间,所以“宇宙”这个词有“所有的时间和空间”的意思. 把“宇宙”的概念与时间和空间联系在一起,体现了我国古代人民的智慧. 【不断膨胀的宇宙】 一切存在中,宇宙最大.科学家认为它起源为137亿年前之间的一次难以置信的大爆炸.这是一次不可想像的能量大爆炸,宇宙边缘的光到达地球要花120亿年到150亿年的时间.大爆炸散发的物质在太空中漂游,由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的,我们的太阳就是这无数恒星中的一颗.原本人们想象宇宙会因引力而不在膨胀,但是,科学家已发现宇宙中有一种 “暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀. 【宇宙观念的发展】 宇宙结构观念的发展 远古时代,人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态,他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测.在中国西周时期,生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为,天穹像一口锅,倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说,认为大地的形状也是拱形的.公元前7世纪 ,巴比伦人认为,天和地都是拱形的,大地被海洋所环绕,而其中央则是高山.古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子,大地的中央则是尼罗河.古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上,而象则站在巨大的龟背上,公元前7世纪末,古希腊的泰勒斯认为,大地是浮在水面上的巨大圆盘,上面笼罩着拱形的天穹. 最早认识到大地是球形的是古希腊人.公元前6世纪,毕达哥拉斯从美学观念出发,认为一切立体图形中最美的是球形,主张天体和我们所居住的大地都是球形的.这一观念为后来许多古希腊学者所继承,但直到1519～1522年,葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ,地球是球形的观念才最终被证实. 宇宙图景 当代天文学的研究成果表明,宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统. 层次结构 行星是最基本的天体系统.太阳系中共有八颗行星：水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星. （冥王星目前以被从行星里开除,降为矮行星）.除水星和金星外,其他行星都有卫星绕其运转,地球有一个卫星 月球,土星的卫星最多,已确认的有26颗.行星 小行星 彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系.太阳占太阳系总质量的99.86％,其直径约140万千米,最大的行星木星的直径约14万千米.太阳系的大小约120亿千米（以冥王星作边界）.有证据表明,太阳系外也存在其他行星系统.2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系.银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内,从侧面看很像一个“铁饼”,正面看去 则呈旋涡状.银河系的直径约10万光年,太阳位于银河系的一个旋臂中,距银心约3万光年.银河系外还有许多类似的天体系统,称为河外星系,常简称星系.现已观测到大约有10亿个.星系也聚集成大大小小的集团,叫星系团.平均而言,每个星系团约有百余个星系,直径达上千万光年.现已发现上万个星系团.包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群.若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团.超星系团往往具有扁长的外形,其长径可达数亿光年.通常超星系团内只含有几个星系团,只有少数超星系团拥有几十个星系团.本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团.目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间,它称为总星系. 运动和发展 宇宙天体处于永恒的运动和发展之中,天体的运动形式多种多样,例如自转、各自的空间运动(本动)、绕系统中心的公转以及参与整个天体系统的运动等.月球一方面自转一方面围绕地球运转,同时又跟随地球一起围绕太阳运转.太阳一方面自转,一方面又向着武仙座方向以20千米／秒的速度运动,同时又带着整个太阳系以250千米／秒的速度绕银河系中心运转,运转一周约需2.2亿年.银河系也在自转,同时也有相对于邻近的星系的运动.本超星系团也可能在膨胀和自转.总星系也在膨胀. 现代天文学已经揭示了天体的起源和演化的历程.当代关于太阳系起源学说认为,太阳系很可能是50亿年前银河系中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)由于引力收缩而逐渐形成的（见太阳系起源）.恒星是由星云产生的,它的一生经历了引力收缩阶段、主序阶段、红巨星阶段、晚期阶段和临终阶段.星系的起源和宇宙起源密切相关,流行的看法是：在宇宙发生热大爆炸后40万年,温度降到4000K,宇宙从辐射为主时期转化为物质为主时期,这时或由于密度涨落形成的引力不稳定性,或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系,然后再演化为星系团和星系.热大爆炸宇宙模型描绘了我们的宇宙的起源和演化史：我们的宇宙起源于200亿年前的一次大爆炸,当时温度极高、密度极大.随着宇宙的膨胀,它经历了从热到冷、从密到稀、从辐射为主时期到物质为主时期的演变过程,直至10～20亿年前,才进入大规模形成星系的阶段,此后逐渐形成了我们当今看到的宇宙.1980年提出的暴涨宇宙模型则是热大爆炸宇宙模型的补充.它认为在宇宙极早期,在我们的宇宙诞生后约10-36秒的时候,它曾经历了一个暴涨阶段. 【宇宙物质多样性】 太阳系天体中,水星、金星表面温度约达700K,金星表面笼罩着浓密的二氧化碳大气和硫酸云雾,气压约50个大气压,水星、火星表面大气却极其稀薄,水星的大气压甚至小于2×10-9毫巴；类地行星(水星、金星、火星)都有一个固体表面,类木行星却是一个流体行星；土星的平均密度为0.70克／厘米3,比水的密度还小,木星、天王星、海王星的平均密 度略大于水的密度,而水星、金星、地球等的密度则达到水的密度的5倍以上；多数行星都是顺向自转,而金星是逆向自转；地球表面生机盎然,其他行星则是空寂荒凉的世界. 太阳在恒星世界中是颗普遍而又典型的恒星.已经发现,有些红巨星的直径为太阳直径的几千倍.中子星直径只有太阳的几万分之一；超巨星的光度高达太阳光度的数百万倍,白矮星光度却不到太阳的几十万分之一.红超巨星的物质密度小到只有水的密度的百万分之一,而白矮星、中子星的密度分别可高达水的密度的十万倍和百万亿倍.太阳的表面温度约为6000K,O型星表面温度达30000K,而红外星的表面温度只有约600K.太阳的普遍磁场强度平均为1×10-4特斯拉,有些磁白矮星的磁场通常为几千、几万高斯（1高斯＝10-4特斯拉）,而脉冲星的磁场强度可高达十万亿高斯.有些恒星光度基本不变,有些恒星光度在不断变化,称变星.有的变星光度变化是有周期的,周期从1小时到几百天不等.有些变星的光度变化是突发性的,其中变化最剧烈的是新星和超新星,在几天内,其光度可增加几万倍甚至上亿倍. 恒星在空间常常聚集成双星或三五成群的聚星,它们可能占恒星总数的1／3.也有由几十、几百乃至几十万个恒星聚在一起的星团.宇宙物质除了以密集形式形成恒星、行星等之外,还以弥漫的形式形成星际物质.星际物质包括星际气体和尘埃,平均每立方厘米只有一个原子,其中高度密集的地方形成形状各异的各种星云.宇宙中除发出可见光的恒星、星云等天体外,还存在紫外天体、红外天体、X射线源、γ射线源以及射电源. 星系按形态可分为椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星系和不规则星系等类型.60年代又发现许多正在经历着爆炸过程或正在抛射巨量物质的河外天体,统称为活动星系,其中包括各种射电星系、塞佛特星系、N型星系、马卡良星系、蝎虎座BL型天体,以及类星体等等.许多星系核有规模巨大的活动：速度达几千千米／秒的气流,总能量达1055焦耳的能量输出,规模巨大的物质和粒子抛射,强烈的光变等等.在宇宙中有种种极端物理状态：超高温、超高压、超高密、超真空、超强磁场、超高速运动、超高速自转、超大尺度时间和空间、超流、超导等.为我们认识客观物质世界提供了理想的实验环境. 【运动和发展】 宇宙天体处于永恒的运动和发展之中,天体的运动形式多种多样,例如自转、各自的空间运动(本动)、绕系统中心的公转以及参与整个天体系统的运动等.月球一方面自转一方面围绕地球运转,同时又跟随地球一起围绕太阳运转.太阳一方面自转,一方面又向着武仙座方向以20千米／秒的速度运动,同时又带着整个太阳系以250千米／秒的速度绕银河系中心运转,运转一周约需2.2亿年.银河系也在自转,同时也有相对于邻近的星系的运动.本超星系团也可能在膨胀和自转.总星系也在膨胀. 现代天文学已经揭示了天体的起源和演化的历程.当代关于太阳系起源学说认为,太阳系很可能是50亿年前银河系中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)由于引力收缩而逐渐形成的（见 太阳系起源 ）.恒星是由星云产生的,它的一生经历了引力收缩阶段、主序阶段、红巨星阶段、晚期阶段和临终阶段.星系的起源和宇宙起源密切相关,流行的看法是：在宇宙发生热大爆炸后40万年,温度降到4000K,宇宙从辐射为主时期转化为物质为主时期,这时或由于密度涨落形成的引力不稳定性,或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系,然后再演化为星系团和星系.热大爆炸宇宙模型描绘了我们的宇宙的起源和演化史：我们的宇宙起源于200亿年前的一次大爆炸,当时温度极高、密度极大.随着宇宙的膨胀,它经历了从热到冷、从密到稀、从辐射为主时期到物质为主时期的演变过程,直至10～20亿年前,才进入大规模形成星系的阶段,此后逐渐形成了我们当今看到的宇宙.1980年提出的暴涨宇宙模型则是热大爆炸宇宙模型的补充.它认为在宇宙极早期,在我们的宇宙诞生后约10 -36 秒的时候,它曾经历了一个暴涨阶段. 未来宇宙科学 宇宙科学大大深化了人们对宇宙结构、起源和演化的认识,为了解物质结构和相互作用提供了新的统一图景.在地外生命等重大问题的研究中,天文学将更进一步与物理学交叉,并与许多领域紧密地联系在一起. 中国的载人飞船和空间站何时能够遨游太空?在新千年即将来临之际,67岁的飞船总设计师戚发轫教授发表了谈话. 试验飞船发射入轨并圆满返回到预定区域,为我国在21世纪前十年内实现把宇航员送上太空并安全返回打下了坚实的基础. 21世纪,人类开发利用丰富的空间资源将成为必然.空间资源主要有轨道资源、环境资源和物质资源.开发利用空间资源,人必须要较长时间在空间环境工作,并要往返于地球和空间站之间.载人飞船只是往返天地之间的运输工具,最终必须依赖长期在空间工作的空间站.建立空间站,一要解决太空人出舱,二要解决飞船与空间站的相互交会对接等技术难题.下个世纪,我国掌握空间站的关键技术应该不成问题. “宇宙”一词,最早大概出自我国古代著名哲学家墨子（约公元前468-376）.他用“宇”来指东、西、南、北,四面八方的空间,用“宙”来指古往今来的时间,合在一起便是指天地万物,不管它是大是小,是远是近；是过去的,现在的,还是将来的；是认识到的,还是未认识到的……总之是一切的一切. 从哲学的观点看.人们认为宇宙是无始无终,无边无际的.不过,对这个深奥的概念我们不打算做深入的探讨,还是留给哲学家们去研究.我们不妨把眼光缩小一些,讲一讲利用我们现有的科学技术所能了解和观测的宇宙,人们把它称为“我们的宇宙”或“总星系”. 从最新的观测资料看,人们已观测到的离我们最远的星系是130亿光年.也就是说,如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出,那么要经过130亿年才能到达地球.这130亿光年的距离便是我们今天所知道的宇宙的范围.再说得明确一些,我们今天所知道的宇宙范围,或者说大小,是一个以地球为中心,以130亿光年的距离为半径的球形空间.当然,地球并不真的是什么宇宙的中心,宇宙也未必是一个球体,只是限于我们目前的观测能力,我们只能了解到这一程度. 在这个以130亿光年为半径的球形空间里,目前已被人们发现和观测到的星系大约有1250亿个,而每个星系又拥有像太阳这样的恒星几百到几万亿颗.因此只要做一道简单的数学题,你就不难了解到,在我们已经观测到的宇宙中拥在多少星星.地球在如此浩瀚的宇宙中,真如沧海一粟,渺小得微不足道. 一直以来, 天文学家和我们一样,想知道宇宙究竟有多大.最近,美国的太空网报道,经过艰苦的计算工作,天文学家发现宇宙超乎寻常的大,其长度至少为1560亿光年.“这样一个有关宇宙大小的发现,显然是以‘宇宙是球形的,是有限无边的’为前提条件的.”中国国家天文台的研究员陈大明在接受记者专访时说,“长期以来,宇宙学研究领域一直有这样一个争论,宇宙究竟是球形的、马鞍形的、还是平坦的.”北京师范大学副教授张同杰说：“国际主流宇宙学普遍认为宇宙是平坦的,是无限的.”那么,围绕宇宙的争论从何而来?理据何在?一种最为普遍的观点：在大爆炸之后,宇宙诞生了.“根据现代宇宙学中最有影响的大爆炸学说,我们的宇宙是大约137亿年前由一个非常小的点爆炸产生的,目前宇宙仍在膨胀.”陈大明研究员说,“这一学说得到大量天文观测的证实.”这一学说认为,宇宙诞生初期,温度非常高,随着宇宙的膨胀,温度开始降低,中子、质子、电子产生了.此后,这些基本粒子就形成了各种元素,这些物质微粒相互吸引、融合,形成越来越大的团块,这些团块又逐渐演化成星系,恒星、行星,在个别的天体上还出现了生命现象,能够认识宇宙的人类最终诞生了.宇宙是球形的、有限无边的?“认为宇宙是球形的观点在很长时间内存在着,尽管不是国际宇宙学界的主流.”陈大明介绍说,“它的每一次提出,都会引起人们的关注,就是因为这一观点很奇特.”一个最为明显的例子就是不久前,由美国数学家杰弗里·威克斯构建的宇宙模型：一个大小有限、形状如同足球的镜子迷宫.“形如足球”的模型令科学界震惊,因为这一学说宣称,宇宙之所以令人产生无边无界的“错觉”,是因为这个有限空间通过“返转”效应无限重复映现自身.威克斯认为,人们之所以感觉宇宙是无限的,是因为宇宙就像一个镜子迷宫,光线传过来又传过去,让人们发生错觉,误以为宇宙在无限伸展.这一惊人推断后来被《新科学家》杂志收录,同时作为一种“奇谈”在民间广为流传着. 民间奇谈 就在最近,美国太空网传出类似的惊人消息,一位作家在采访了该国著名的天体物理学家后获知,宇宙的长度为1560亿光年.在这项新的研究中,研究人员检测了大爆炸之后,遗留在广漠宇宙中的原初辐射.他们得出结论：在宇宙中可能存在着一些神奇的宇宙“镜室”,使得一个物体在两个地方都能够看到.因为这样一种结论,他们成了“球形宇宙论”的支持者.长度为1560亿光年?宇宙的大小为什么是一个你从未听说过的数字?他们的解释是这样的：宇宙的年龄大约是137亿年.光从最早已知的星系到达我们地球要穿行130亿年以上.因此我们可以假定宇宙的半径是137亿光年,那么整个宇宙的长度是宇宙半径的2倍,即274亿光年.但是自创生以来一直在不断的膨胀,并且理论学家相信宇宙起源于一个密度无限大的点.美国蒙大拿州立大学的天体物理学家尼尔·科尼什教授解释说：“早期宇宙中光所穿行的距离随宇宙的膨胀而增大,就像银行中的复利一样.”他建议,可以想象宇宙从诞生后只有100万年的年龄.光穿行一年,所覆盖的距离1光年.他说：“那时宇宙的大小比现在小大约1000倍,因此1光年伸展到现在是1000年.”所有距离加起来是780亿光年.他说,光还没有穿行那么远,“但是穿行137亿年到达我们地球的光子的起点到现在是780亿光年远.这是宇宙的半径,那么直径是156亿光年.这只是基于光线返回时所用时间的95%,因此宇宙实际的长度可能会更长一些.科学家研究了大爆炸后38万年时形成的宇宙微波背景辐射(CMB),这时宇宙充分地膨胀并冷却以致形成了原子的物质.在天空中不同方向这种辐射温度的差别可以用来提示宇宙的年龄和约束许多重要的宇宙学参量.宇宙微波背景辐射是宇宙婴儿时的图像,这时还没有恒星的形成.美国《物理评论通讯》在2004年5月21日发表了这项新的研究工作,其焦点在于利用宇宙微波背景辐射数据寻找表明宇宙像镜室一样成对圆球现象.据此,宇宙中同一个物体的多个图像可以在与时空中不同的地方呈现出来.镜室效应可能意味着宇宙本来是有限的,但却产生宇宙是无限的感觉.他告诉记者,“没有迹象表明宇宙是有限的,但是也没有证明它是无限的.”宇宙结构的争论,宇宙是球形的,马鞍形的,还是平坦的?关于宇宙的结构和未来,现代宇宙学说认为,如果宇宙总质量大于某一临界质量,那么宇宙的结构是球形的,并且总有一天会在引力作用下收缩.如果宇宙总质量小于临界质量,那么宇宙的结构是马鞍形的,宇宙内部的引力无法抵消宇宙膨胀的速度而使宇宙一直膨胀下去.如果宇宙总质量恰好等于临界质量,那么宇宙的结构是平坦的,宇宙也将像现在这样一直膨胀下去.宇宙的结构实际上是时间和空间的结构,普通人很难想像.不过科学家提出一个衡量宇宙结构的标准：如果两束平行光线越来越近,那么宇宙结构是球形的；如果两束平行光线越来越远,那么宇宙结构是马鞍型的；如果两束平行光线永远平行下去,那么宇宙结构则是平坦的.平坦宇宙的结构可以用欧几里德几何解释.平坦宇宙学的几个证据.宇宙结构是平坦的这一结论是参加“银河系外毫米波辐射和地球物理气球观测项目”的多国科学家得出的.这一项目的目的是研究宇宙背景辐射的详细情况.科学家在1998年底将一些射电天文望远镜放置在氦气球顶部,随氦气球上升到距地面约40公里的高空,在那里对特定宇宙区域进行了11天的观测,获得了迄今关于宇宙早期辐射最详实的数据.经过研究,科学家发现,在大尺度上,宇宙最初发出的光线并没有发生弯曲现象,也就是说当初的两束平行光线一直保持平行状态,这说明宇宙结构是平坦的,也就是说宇宙总质量恰好等于临界质量,宇宙将像现在这样一直膨胀下去.早在1965年,科学家就已探测到宇宙空间中均匀分布着的宇宙背景辐射,其温度为零下270摄氏度.大爆炸学说认为,这种辐射是宇宙大爆炸后的“余烬”.从这些“余烬”中,科学家可以推测大爆炸初期的情景.1991年,美国宇宙背景探测卫星发现,宇宙背景辐射中存在着微小温度波动,如同在“余烬”中闪动着的微弱“火光”,这表明那时宇宙内已存在密度非常小的物质云团.正是这些云团逐渐收缩形成了后来的星系.“银河系外毫米波辐射和地球物理气球观测项目”是在该卫星发现的基础上进行观测的.此外,分别于1990年4月和1991年4月进入太空的“哈勃”天文望远镜和伽马射线探测器以及其他一些观测仪器也对宇宙的结构和演化进行了观测,取得了大量成果.这些成果较为一致地认为宇宙将一直膨胀下去.人类对宇宙诞生和演化的观测研究刚刚起步,关于宇宙结构和未来的推测也仅仅是初步结论.未来几年,科学家计划发射两颗卫星更精确地观测宇宙早期辐射的情况,此外,科学家还将采取其他多种手段观测宇宙,宇宙诞生和结构之谜将被进一步揭开. 宇宙是否有限 我们的先辈们曾认为宇宙是范围并不很大的球状天体,其中包含着地球以及其他一些形体较小的发光体.直至公元1700 年以前,这种理论在天文学界一直占据主导地位.即使在哥白尼发现地球并非宇宙的中心之后,人们仍持同样的观点,只是把“宇宙主宰”这一光环又赠给了太阳而已,而宇宙的基本定义仍未得到根本上的改变.天空仍旧是天上的“球”,里面有许多星星,不过,它包括的主体是太阳,相比之下,地球要逊色得多. 托勒密的“地心说”体系 哥白尼的“日心说”体系 开普勒的椭圆型轨道的思想废除了星体是“透明的球体”这一谬论,但是却仍然保留了星体是“最外层天体球”这一说法.感谢卡西尼的研究成果,他揭开了太阳系的真实面目,从而证明了太阳系比人们想象的要大得多,而这也只是将人们脑海中宇宙的边界扩大了而已. 直至哈雷于1718 年发现了恒星也是运动着的球体这一事实后,天文学家们才开始重新认真地认识宇宙.当然,即使所有星体都在移动,宇宙仍有可能是有限的,而所有的星体也都有可能在进行着极其缓慢的移动.但是为什么有的星体的运动速度之快足以被人们观察到,而正是这些星体才能发出比较明亮的光线呢? 关于这一问题,存在这样一种可能,即某个星体由于具有较大的形体,从而能放射出比较明亮的光线,同时由于其体积较大,造成宇宙对它的束缚产生了困难,从而导致了它的移动.当然,这只是一种特定的假设,但这种全新的设想对于解开有关谜团是具有创造性意义的——即使其很难在实验室条件下得到验证,或根本无法解决任何问题. 另一方面,有些星球与地球间的距离有可能相对来说比较近,因此看上去就可能显得比较亮一些.再者,如果所有星球移动的速度是相同的,那么距地球越近,往往就显得运动得更快一些.这一点与实验室条件下的实验结果是相符的.这一现象是以解释运动越快的星体其亮度越高的原因.那相对比较昏暗的星球其实也处于运动状态,但由于它与地球间距离实在太遥远了,因此即使经过几个世纪的观测也无法察觉到它的位置的变化,但这一变化却有可能在数千年的过程中被观测到,这的确需要人们一代一代不懈的努力. 如果各个星体与太阳系间的距离各不相同,那么宇宙就应该是无限的,而众多的星球则会像蜂群一样遍布于宇宙的各个角落.直至1718 年,人们才意识到这一点而摒弃了宇宙有限论,从此,一幅广阔无垠而壮丽非常的宇宙画卷终于展现在人们的眼前. 宇宙有中心吗? 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内运动.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.
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“天地四方曰宇，往古来今曰宙”，中国文字里宇宙表示全部时间和空间的综合。在20世纪的前半个世纪里，宇宙被用来表示我们所存在的一个时空连续统，包括其间的所有能量和物质。以这个解释来认识宇宙形成了宇宙论，一门发展自物理学和天文学的交叉学科。在20世纪的下半叶，观测宇宙学和理论宇宙学的发展，使得对“宇宙”一词的理解产生分裂。前者放弃观测整个时空连续统，而后者则继续试图寻找最合理的整个时空连续统的模型。 ...

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“天地四方曰宇，往古来今曰宙”，中国文字里宇宙表示全部时间和空间的综合。在20世纪的前半个世纪里，宇宙被用来表示我们所存在的一个时空连续统，包括其间的所有能量和物质。以这个解释来认识宇宙形成了宇宙论，一门发展自物理学和天文学的交叉学科。在20世纪的下半叶，观测宇宙学和理论宇宙学的发展，使得对“宇宙”一词的理解产生分裂。前者放弃观测整个时空连续统，而后者则继续试图寻找最合理的整个时空连续统的模型。 宇宙的历史 现代物理宇宙学一般认为宇宙起源于大爆炸,即约137亿年前由一个密度极大，温度极高的状态膨胀而来。 10-43秒：宇宙从量子背景出现。 10-35秒：宇宙由夸克-胶子等离子体构成，强相互作用、引力与电磁相互作用/弱相互作用分开。 10-5秒：电子形成，宇宙主要包括光子、电子和中微子，温度约1000亿度。 10秒：质子和中子结合成氘氦等原子核，温度30亿度。 35分钟：形成原子核的过程（核合成，nucleosynthesis）停止，温度3亿度。 30万年：电子和原子核结合成为原子。物质和辐射脱耦，大爆炸辐射的残余成为今天的3K微波背景辐射。 4亿年：第一批恒星形成。 20亿年：星系形成。 50亿年：太阳系形成。 目前宇宙还在继续膨胀之中，这在观测上为哈勃定律所概括。 宇宙的大小 已知宇宙或可观察宇宙一词可以用来表示我们所看得见或可观察的部分宇宙。有些相信人类无法观察到整个连续统的的宇宙，他们可能会使用我们的宇宙一词来表示人类所能知道的那一部分宇宙，据估计只占整个宇宙的5%。 目前关于宇宙有否无限的问题还有争议。然而已知宇宙必须是有限的。由于相对论限定了光速为宇宙中信息交流的最高速度，今天已知宇宙的大小限于137亿光年。这一部分据估计包含7x1022颗恒星，1011个星系。这些星系又组成星系群、星系群组成超星系团、及超超星系团和长城等宇宙大尺度构造。例如人类居住的地球属于太阳系??银河系??本星系群??室女座超星系团。目前观测到最远的星系Abell 1835 IR1916距地球1.3x1010光年。 科普和科学书刊上的“宇宙”，大多数都指上述的“已知宇宙”。 宇宙的形状 宇宙的形状是宇宙学是的一个未解决问题。用数学的语言说就是，哪一个三位形状才能最好地代表宇宙的空间结构？ 首先，宇宙到底是不是“平坦空间”，即大范围内遵守欧氏几何的空间还未知。目前，大部分宇宙学家认为已知宇宙除了大质量天体造成的局部时空褶皱，是基本平坦的--就像湖面是基本平坦但局部有水波一样。最近威尔金森微波各向异性探测器观测宇宙微波背景辐射的结果也肯定了这一认识。 其次, 宇宙是否是多重连接的尚未知。根据大爆炸理论宇宙是没有空间边界的，然而其空间大小可能是有限的。我们可以通过二维的概念类推：一个球面没有边界，但是它的面积是有限的(4πR2)。它是一个在三维空间有固定曲率的二维表面。数学家黎曼发现了四维空间中一个与此类似的三维球形“表面”，其总体积为有限的(2π2R3)但三个方向都朝第四个维度弯曲。他还发现了一个“椭圆空间”和“圆柱形空间”，后者的圆柱形两头互相连接但没有弯曲圆柱本身--这一现象在普通的三维空间是不可想象的。类似的数学例子还有很多。 如果宇宙真是有限但无边界的话，人沿着宇宙中一条任意方向的“直线”走下去，最终会回到出发点，其路线长度可认为是宇宙的“直径”（这个直径是现在人类对宇宙的认识所无法想象的，因为它一定要比我们所见的宇宙部分大得多。）。 宇宙有可能具有多重连接的拓扑学结构。如果这些结构足够小的话，人类，就如同在挂了多面镜子的房间里，可能在不同方向看到同一天体的多个影像。而实际的天体数量就会比观测所见少。从这个角度讲，星体和星系应该称作“所观的影像”才合适。这个可能至今没有被彻底否定，但最近的宇宙微波背景辐射研究结果认为是很不可能的。 宇宙的命运 取决于物质和能量的密度，宇宙的最终命运可能是无限膨胀，渐缓膨胀趋于稳定，或者是与大爆炸相对的一个“大坍缩”（big crunch）。目前的证据显示物质/能量的密度不足以导致坍缩，而且宇宙的膨胀还正在加速。 若用天文望远镜把数百亿光年以外数十个超新星爆炸所发出的光收集，再由它们的距离算出宇宙由诞生到现在的膨胀速度，将会发现宇宙的膨胀速度只有加快而没有减慢。 将来宇宙只会越来越大，但理论上质量和引力成正比，宇宙中有很多高质量的物质，所以引力应会和扩大的力互相抵销。不少著名学者都相信，宇宙最终将因能量消耗而停止膨胀，并在万有引力作用下不断内爆，继而摧毁其中的一切。 但是，美国太空总署利用2002年发射的威尔金森微波各向异性探测器，发现太空分布着许多“热点”，证明宇宙正在加速膨胀。 这些“热点”的存在表现，唯一能够令宇宙加速膨胀的“暗能量”确实存在，而且使宇宙加速膨胀到万有引力无法抗衡的地步，结果宇宙将会无限地扩大。 根据太空总署的推论，宇宙被“暗能量”推动不断加速，同时也加速了能量的消耗。当能量用尽之时，宇宙中将会布满黑洞。黑洞经过数万亿年的能量累积，有一朝突然爆炸，最后存在的就只有暗能了。 多重宇宙 有一些假说认为宇宙是多重的，存在一个更高层级的多重宇宙 (multiverse)，我们的宇宙只是众多宇宙中的一个。例如，在我们的宇宙中掉入黑洞的物质可能会成为成为另一个宇宙起始的大霹雳。然而，这些想法都还是不成熟的，只是一种猜测还不能被视为是一种假说。目前在平行宇宙的观念中，只有弦论占有理论上的地位。

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就是宇宙