你知道宇宙到底有多大吗？看到真相后我震惊了！
我的图书馆
你知道宇宙到底有多大吗？看到真相后我震惊了！
你知道宇宙到底有多大吗？看到真相后我震惊了！
我相信你曾经仰望星空，思考过宇宙的边际。你肯定这样想过，星海至浩瀚，人类之渺小。我们几乎抵御不了好奇心，沉思了宇宙的浩瀚和它的边际，我也真的很想告诉你确切的答案，但人类真的不知道。我们不仅对此不知道，就算使用最先进最高科技的观察，然后进行最合理的推测，答案与事实依然相差甚远。我们无法探知宇宙的大小，是因为难以逾越的光速壁垒。例如太阳离地球甚远，光需要花8分钟的时间到达地球。所以当你看着太阳时，当然你不应该直视，你所看到的是8分钟前的太阳，是8分钟前从太阳表面出发的光线进入你的眼球。离我们最近的星星是比邻星。光需要用4.2年的时间从比邻星到达地球，我们称这为4.2光年。所以我们看到的并不是现在的比邻星，而是4.2年前的它。总的来说，在宇宙中你看得越远，看到的历史越久远。这样一想感觉好酷。我们现在能看到的最远古的光是在138亿年前启程的，距离宇宙大爆炸大概30万年。在这之前，宇宙过于稠密，导致宇宙不透明。就算有光，它也不能传播很远。我们目穷千里，也只能看到第一束可见光的出发地。那个出发地被称为可观测宇宙的边缘。但是，真实的宇宙要比可观测宇宙大许多。宇宙学家认为，边界的外面还有更多的东西。如果你能观测到余下的宇宙，它可能会和目前可观测宇宙相差不大，里面包含了同样的恒星，行星和银河。正因为太遥远，光还没有传递到我们这里，尽管它已经穿梭了数十亿年。尽管我们知道宇宙以外还有宇宙，但没人知道更多的情况。欲知宇宙外面是什么，我们要先从已知的开始。至少我们需要知道可观测宇宙的大小。从前言而论，你可能会认为，可观测宇宙的大小基本上是一个以地球为中心，半径为138亿光年的球形，因为宇宙大概有138亿年的历史。所以推断光需要花相等的大概时间抵达地球。以这种理论推算，这个宇宙的直径应为276亿光年。但事实并不如此。尽管光在138亿年前出发，但事实上它现在的出发地离原来的位置很远。等一下，这是怎么回事呢？这是因为宇宙另一个令人着迷的特征，宇宙在不断地扩大，而且速度越来越快。宇宙中的万物都在远离彼此，因为宇宙在不断地扩张。就拿气球上的点作比喻，当你向气球吹气时，黑点离彼此的距离越远，它们之间的空间就越大。所以我们以为光穿梭了130亿年，但在它行走的时刻，它的出发点却越来越远。天文学家可以计算出这段距离，因为在光穿梭的时候，宇宙的扩张会导致它向光谱的红端移动（多普勒效应）。因此我们知道138亿年前，光从与可观测宇宙的边缘出发，到现在为止，宇宙的边缘离我们有460亿光年远，这意味着可观测宇宙的直径920亿光年。但这仅仅只能让我们看到浩瀚宇宙的一小部分，却无从知晓真实的宇宙有多庞大，因此你会听到许多关于宇宙的大胆猜想，比如它是无穷无尽的，又比如宇宙有尽头，又或许有其他的宇宙。而在变化无穷的历史中，我们只生活在其中的一小部分。我们对边际外的宇宙一无所知，也有可能永远不会知晓，因为边际外面的光永远也无法抵达我们这里。宇宙扩张的太迅速，当超过一个定点的时候，万物分离的速度将会超越光的速度。对我们而言，光意味着信息。没有了光芒，我们将陷入混沌之中。
04-21 13:43
04-21 15:01
04-22 04:56
04-20 15:57
我一直感觉视力比光速快，但说不出道理
04-22 09:07
我相信宇宙是没有尽头的，不相信你们自己去看。
04-22 09:27
只知宇宙大，不知宇宙有多大。
04-22 09:26
大小是相对的，我们属于微观世界的生物，应该有宏观生命体，也许一个星系也许是一个宇宙就是一个生命，我们相当于在玄世界的生物。此时我们身体里的细菌可能正在研究我们呢
04-22 09:53
还是有这样的一个误区，我们用眼睛看到的星星，我们看到了它，它在那里闪光，但并不意味着它的光就到了我们这里，我们只是看到了而已。
04-22 09:02
起初，神创造天地。
04-22 11:12
什么138亿年宇宙是不生不灭的
04-22 11:07
用科学看宇宙 只是笑话
04-22 11:07
有人说过：拥有脱离物质的意识，才能征服宇宙！！
04-22 11:05
太大了，所以，别想那么多了
馆藏&44694
TA的最新馆藏
喜欢该文的人也喜欢宇宙到底有多大？看看就知道。咱们实在太渺小了！！！【人人网 - 分享】
宇宙到底有多大？看看就知道。咱们实在太渺小了！！！
分享这个视频的人喜欢
分享这个视频的人也爱看
转运星球在哪？
热门视频推荐
热门日志推荐
同类视频推荐
北京千橡网景科技发展有限公司：
文网文[号··京公网安备号·甲测资字
文化部监督电子邮箱：wlwh@··
文明办网文明上网举报电话： 举报邮箱：&&&&&&&&&&&&
请输入手机号，完成注册
请输入验证码
密码必须由6-20个字符组成
下载人人客户端
品评校花校草，体验校园广场宇宙相关问答：123456789101112131415到底有没有尽头,如果有尽头,那么尽头的外面又是什么样的呢?
全部答案（共1个回答）
定义
　　宇宙（Universe）是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。是一切空间和时间的综合。 　　空间、时间、物质、能量的统一体——以上四种描述均为人...
宇宙在万物有限的理论内是有尽头的
在无限的理论内是无尽头的
其实说到底
前者是就三维宇宙而言的
后者是四维及以上的
如果真的要问这个问题
那答案就是这是一个无解...
建议您看一下霍金先生的书,很容易理解的而且对这个问题阐述的比较明白.
但是这不是一个简单的问题啊!它涉及哲学,理论物理等领域了!怎么让我们这些常人来做一个完满的...
目前，人们对宇宙的认识远没有认识清楚，一切的一切都是猜测。人们只有根据目前或当时科技的发展水平进行判断和推理之，试想井里的青蛙是永远不会想象天会比井口大上许多的...
答: 爱思贝美国与德国,爱思贝就是地球最好吗？
答: 我抱着试着看的心理去了..到了那里里面的人真是客气的没话说啊..又是倒水。.又是笑脸..逗我女儿玩.,,,,然后跟我说什么星光大道文化传播正在拍摄的电影《换银》...
答: 地球平均半径
地球赤道半径
地球极地半径
补充问题不太明白起源时是什么意思！
答: 惜时世界上多数民族都将早晨作为一天的开始，公历的一天开始于午夜，而犹太人的一天则是从太阳落山时开始的
大家还关注
确定举报此问题
举报原因(必选)：
广告或垃圾信息
激进时政或意识形态话题
不雅词句或人身攻击
侵犯他人隐私
其它违法和不良信息
报告，这不是个问题
报告原因(必选)：
这不是个问题
这个问题分类似乎错了
这个不是我熟悉的地区
相关问答：123456789101112131415查看: 16690|回复: 43
详解宇宙究竟有多大，已知最遥远天体315亿光年（转）
本帖最后由 李灼 于
16:34 编辑
　　新浪科技讯 北京时间12月21日消息，关于我们生活于其中的这个宇宙，《银河系漫游指南》一书的作者，英国著名剧作家道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)曾经写道：它很大。的确。
　　想要了解宇宙究竟有多大，请你试着将一枚硬币放在你的面前。假设这枚小小的硬币就是我们的太阳，那么另一颗代表距离太阳最近的恒星：比邻星的硬币就应当放在大约563公里之外。对于生活在中国的读者而言，比如上海的读者，这第二枚硬币几乎要摆放到山东或安徽省境内，而对于一些小国的居民而言，这颗硬币可能都已经放到外国去了。
　　而这仅仅是太阳和距离它最近的一颗恒星而已。当你试图模拟更大范围内的宇宙空间时，就会麻烦的多了。比方说，相对于你的那颗硬币太阳，银河系的直径将是大约1200万公里，这相当于地月距离的30倍。正如你所看到的，宇宙的尺度是惊人的，几乎没有办法用我们生活中所熟知的距离尺度加以衡量。
　　但这并不意味着人类丈量宇宙的梦想是遥不可及的。天文学家在长期的工作研究中已经找到一些行之有效的方法去测量宇宙的尺度。以下我们将向你呈现有关的内容：
　　1 宇宙的尺度
我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体
　　这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的，也或许它确实拥有某种边界，也就是说如果你旅行的时间足够长，你最终将回到你出发的地方，就像在地球上那样，类似在一个球体的表面旅行。
　　科学家们对于宇宙具体的形状和大小数据存在分歧，但是至少对于一点他们可以进行非常精确的计算，那就是我们可以看得多远。真空中的光速是一个定值，那么由于宇宙自诞生以来大约为137亿年，这是否就意味着我们最远只能看到137亿光年远的地方呢？
　　答案是错误的。有关这个宇宙的最奇特性质之一便是：它是不断膨胀的。并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际来的近。随着时间流逝，由于宇宙的整体膨胀，所有的星系将离我们越来越远，直到最终留给我们一个一片空寂的空间。
　　奇异的是，这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了，事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体。
　　2 充斥着星系
这是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一
　　这张照片是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一。科学家们让哈勃望远镜对准天空中的一小块区域进行长时间的曝光——长达数月，尽可能地捕获每一个暗弱的光点。文中上图是局部的放大，完整的图像是下面这幅图，其中包含有1万个星系，从局部放大图中，你可以看到一些星系的细节。
完整的图像
　　当你看着这些遥远的星系，你可能没有意识到自己正在遥望遥远的过去，你所看到的这些星系都是它们在130亿年前的样子，那几乎是时间的尽头。如果你更喜欢空间的描述，那么这些星系离开我们的距离是300亿光年。
　　宇宙处于不断的膨胀之中，但与此同时科学家们对于宇宙尺度的测量精度也在不断提高。他们很快找到了一种绝佳的描述宇宙中遥远天体距离的方法。由于宇宙在膨胀，在宇宙中传播的光线的波长将被拉伸，就像橡皮筋被拉长一样。光是一种电磁波，对于它而言，波长变长意味着向波谱中的红光波段靠近。于是天文学家们使用“红移”一词来描述天体的距离，简单的说，就是描述光束从天体发出之后在空间中经历了多大程度的膨胀拉伸。一个天体的距离越远，当然它在传播的过程中光波波长被拉伸的幅度越大，光线也就越红。
　　如果使用这种描述方法，那么你可以说这些遥远的星系的距离大约是红移值Z=7.9，天文学家们立刻就会明白你所说的距离尺度。
　　3 最遥远的天体
最遥远的天体
　　这张图像中间部位那个不太显眼的红色模糊光点事实上是一个星系，这是人类迄今所观测到的最遥远天体。美国宇航局哈勃空间望远镜拍摄了这张照片，这一星系存在的时期距离宇宙大爆炸仅有4.8亿年。
　　这一星系的红移值约为10，这相当于距离地球315亿光年。看起来这一星系似乎非常孤单，在它的周围没有发现与它同时期的星系存在。这和大爆炸之后大约6.5亿年时的情景形成鲜明对比，在那一时期，天文学家们已经找到大约60个星系。这说明尽管这短短2亿年对于宇宙而言仅仅是一眨眼的功夫，但是正是在这一短暂的时期内，小型星系大量聚合形成了大型的星系。
　　但是这里需要指出的是，天文学家们目前尚未能完全确认这一天体的距离数值，这也就意味着其实际距离可能要比现在所认为的更近。在美国宇航局的下一代詹姆斯·韦伯空间望远镜发射升空以替代哈勃望远镜之前，科学家们都将不得不在数据不足的情况下进行估算。
　　4 最遥远的距离
最遥远的距离
　　天文学家能够观测到的最遥远的光线名为“宇宙微波背景辐射”(CMB)。这是抵达地球的最古老的光子，它们几乎诞生于宇宙大爆炸发生的时刻。在大爆炸发生后的短时间内，宇宙非常小，因此相当拥挤，物质太过稠密，以至于光线无法长距离传播。
　　但在宇宙诞生之后大约38万年之后，宇宙已经变得足够大，光线第一次可以自由地传播。这时发出的光是我们今天所能观测到的最古老的光线，是宇宙的第一缕曙光；它存在于宇宙的每一个方向，无论你把望远镜指向哪个方向，都可以观测到它的存在。宇宙微波背景辐射就像一堵墙，我们最远也只能看到墙这一侧的风景，但是却绝无办法穿墙而过。
　　那么这些最初的宇宙之光怎么变成微波了呢？这还是因为宇宙的膨胀。随着宇宙的膨胀，当时发出的光波波长被逐渐拉长，经历如此久远的时间(137亿年)，它们的波长已经被拉伸到了不可思议的程度。随着宇宙膨胀冷却，现在这一辐射的剩余温度大约仅有-270摄氏度，也就是著名的3K背景辐射。这种辐射的分布显示出惊人地各向同性，各处的差异小于10万分之一。
　　而如果有朝一日人类终于能够制造出高灵敏度的中微子探测器，那么我们将终于可以突破宇宙微波背景辐射设置的那堵墙，而看到其背后中微子出现时的情景，即所谓的“宇宙中微子背景”。和光子不同，对中微子而言，一般意义上的物质几乎是透明的，它们可以轻而易举地穿过地球，穿过太阳，甚至穿过整个宇宙。正是因为这一特征，一旦我们能够解码中微子中携带的信息，我们将能回溯到宇宙大爆炸之后仅数秒时的情景。
　　5 星系蝴蝶图
星系蝴蝶图
　　文学家们向宇宙张望，他们注意到宇宙中的星系分布并非呈现随机状态，由于引力的作用，星系倾向于相互接近，从而形成规模巨大的聚合体，如星系团，超星系团，大尺度片状结构乃至所谓的巨壁。
　　天文学家们开始着手纪录这些星系在三维空间中的位置，他们很快成功地制作出较近距离范围内星系的三维分布图，这是一项令人惊叹的成就。大部分此类巡天观察都将注意力集中在距离地球70亿光年之内的范围，但他们在此过程中也发现了许多类星体，这是宇宙中亮度惊人的奇特天体，来自早期宇宙，其距离可能是70亿光年范围的4倍以上。
　　在全部这些努力中，斯隆数字巡天(SDSS)可能算是规模最大的一个。参与这一项目的天文学家们目前已经基本完成对1/3天空的巡天观察，并在此过程中记录下超过5亿个天体的精确位置信息。而本文中这里所配得图则来自另一项巡天计划：6dF星系巡天，这是目前规模位居第三的巡天项目。这张图像中之所以会缺失很多地方，是因为银河系的阻挡，很多天区我们都无法进行观测。
　　6 邻近的超星系团
邻近的超星系团
　　在距离地球比较近的空间内，天文学家们的了解相对而言就会多一些。我们现在知道在距离地球约10亿光年的距离内存在一个超星系团的海洋。这些是被引力作用聚集在一起的大量成员星系。
　　我们的银河系本身是室女座超星系团的成员，这个超星系团正位于这张图像中中央位置。在这个巨大的超星系团结构中，我们的银河系毫无特别之处，它只是位于一隅之地的普通成员星系而已。在这一宏伟结构中占据统治地位的是室女座星系团，这是一个由超过1300个成员星系组成的庞大集团，其直径超过5400万光年。
　　另一个超星系团很值得关注，那就是后发座超星系团，因为它的位置恰好位于北方巨壁(Northern Great Wall)的中心位置。北方巨壁是一个大到令人难以想象的巨型结构，其直径约有5亿光年，宽度约3亿光年。我们星系“附近”最大的超星系团是时钟座超星系团，其直径超过5亿光年。
　　7 暗物质和暗能量
暗物质和暗能量
　　这个宇宙另外一件令人吃惊的事实是：占据宇宙大部分的成分我们却完全看不到。暗物质是一种神秘的存在，科学家们认为它们遍布宇宙各处，但是我们却看不到也摸不着。它们和光以及任何种类的电磁波都不发生作用，而这正是人类赖以探测宇宙的基础工具。不过它会产生引力，通过它对周遭空间施加的引力效应，科学家们能够感受到它们的存在。
　　是的，我们能够感觉到暗物质确实存在。比如我们所在的室女座超星系团大约拥有10的15次方倍太阳质量，但是整个超星系团的光度却仅有太阳的3万亿倍太阳光度。这就意味着室女座超星系团的光度相比其质量所应当拥有的光度小了约300倍。这样的事实是难以解释的，但是如果考虑到这其中遍布大量拥有质量但却不发光的暗物质，一切也就不奇怪了。
　　事实上，根据计算结果，宇宙中的暗物质含量是我们平常所见的普通物质的5倍。但是暗物质尽管强大，却仍然不足以统治宇宙。真正支配着我们这个宇宙的力量来自另一种神秘物质：暗能量。普通物质和暗物质有一个共同点，那就是它们都拥有质量，并向周围空间施加引力影响，换句话说，它们的作用是让物质聚拢，让宇宙减速膨胀甚至最终收缩。然而，当科学家们观测宇宙，试图分辨出宇宙究竟是在减速膨胀还是在收缩时，他们惊骇地发现事实完全出乎他们的预料——宇宙根本没有收缩或减速，它正在加速膨胀！毫无疑问，存在一种未知的强大到异乎寻常的力量，它不但独力抵抗了整个宇宙中所有普通物质和暗物质产生的引力作用，甚至还推动整个宇宙加速膨胀。对于暗能量的发现最近刚刚被授予了今年的诺贝尔物理学奖，但是尽管有了这样的巨大进展，科学家们对于究竟什么是暗能量却依旧毫无头绪，一无所知。现在有关这一课题的理论几乎就相当于“虚位以待”，等待着未来出现一个更加完美的理论能摘取成功解释暗能量本质的桂冠。
　　8 宇宙之网
　　星系巡天的结果显示我们的宇宙似乎显示一种“泡沫网状”结构。几乎所有的星系都分布在狭窄的“纤维带”上，而在它们的中间则是巨大的空洞，天文学上称为“巨洞”。这些巨洞的体积巨大，有些直径可达3亿光年，其中几乎空无一物。但是这样说并不正确，因为尽管我们看上去那里确实是什么也没有，但实际上这里充斥着暗物质。
　　这里这张图是一份计算机模拟结果，它显示我们的宇宙呈现一种纤维网状结构，其中分布着节点，纤维带和层。这种复杂结果的起源来自宇宙微波背景辐射中微小的涟漪，这是其中密度微小变化的体现。随着宇宙膨胀，这些微小的高密度去逐渐吸引更多的物质向其聚集，这种效应持续上百亿年，其结果是惊人的——它造就了我们今天所见的宇宙。
　　9 检验宇宙模型
检验宇宙模型
　　2005年，一个国际天文学家小组试图检验现有的宇宙学理论是否正确。他们进行了一项名为“千年运行”的模拟计划，在计算机中他们模拟100亿个粒子在一个边长为20亿光年的立方体空间中，按照我们现有的理论去作用于它们，是否能得到某种我们所预期的结果。
　　这项模拟实验中考虑了普通物质，暗物质和暗能量因素，成功地再现出宇宙从混沌逐渐显现类似于我们今天所观察到的宇宙大尺度结构。在模拟运行的过程中，研究人员们目睹了宇宙中大质量黑洞的出现，强大的类星体发出剧烈的辐射，模拟的结果中还出现了大约2000万个星系。正如文中此处展示的那样，研究人员们发现模拟的结果产生出一个和我们所观察到的现实宇宙非常相似的状态。(晨风)
牧夫币 +15
总之宇宙是超乎想象
没有人真正知道宇宙的大小，现阶段只是以人类能观察到的距离为标准来描写宇宙。
本帖最后由 sonic5188 于
15:19 编辑
135亿光年是时间尺度的描述，135亿年前发光的物体随着宇宙加速膨胀现在应该在465亿光年的远处。
根据可见宇宙的时空平滑度的估算，不可见宇宙的尺度至少在1万亿光年以上。
而不可见宇宙是我们以后无论如何都观测不到的区域。。。
是呀，就是视界的概念——由于信息传播速度的有限性，而导致的。视界之外可以说是我们永不可见的。&
看完了，没看够啊，还有没
在新浪上就发现这一篇。&
注：我把原文标题改了——发现原标题说法欠严谨。
也好，就改成“已知最遥远天体315亿光年”吧。&
还好吧，改成“已知最遥远天体315亿光年”就没问题了。&
本帖最后由 李灼 于
15:47 编辑
sonic5188 发表于
135亿光年是时间尺度的描述，135亿年前发光的物体随着宇宙加速膨胀现在应该在465亿光年的远处。
根据可见宇 ...
是呀，就是视界的概念——由于信息传播速度的有限性（空间本身同时进行膨胀），而导致的。视界之外可以说是我们永不可见的。
本帖最后由 sonic5188 于
15:50 编辑
sonic5188 发表于
135亿光年是时间尺度的描述，135亿年前发光的物体随着宇宙加速膨胀现在应该在465亿光年的远处。
根据可见宇 ...
如果465亿光年的视界边缘的宇宙扩张速度超过光速，那么今天视界以外的宇宙我们将永远无法看到。
如果小于光速，我们还是有机会看到部分的，但是鉴于宇宙加速膨胀和人类自身存在时间短暂的基础上来看，
基本上我们只能在可见宇宙里面混了，更详细一点是只能在银河系(最多在室女座星系团)里面混混了。
奇异的是，这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了，事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。
-----------------
宇宙只有137亿年的寿命，为什么我们能看到460亿光年外的星系呢，光只有137亿年可以走啊。
你完全可以理解为，137亿年前发光的位置，如今已经离我们465亿光年了。&
应该是这样吧：光走了137亿年，但同时空间本身在膨胀，所以光走过的总距离（这个“距离”的所指应该较复杂，涉及共动距离什么的，我说不太明白）达到460亿光年，而不是137亿光年。&
就像有人开车朝后向你仍一个箱子，箱子到你手上的时候，汽车已经在原来的位置上前行了不少距离。&
错误，是135以年前的星系目前的位置在465亿光年外。&
slayer_axe 发表于
奇异的是，这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了，事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距 ...
应该是这样吧：光走了137亿年，但同时空间本身在膨胀，所以光走过的总距离（这个“距离”的所指应该较复杂，涉及共动距离什么的，我说不太明白）达到460亿光年，而不是137亿光年。
李灼 发表于
注：我把原文标题改了——发现原标题说法欠严谨。
也好，就改成“已知最遥远天体315亿光年”吧。
这篇文章写的很好啊，既做到了通俗，又做到了准确，而且翻译的也好。新浪出品确实不错啊。
slayer_axe 发表于
奇异的是，这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了，事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距 ...
按照一般定义距离的方法，距离其实指的就是现在这个时刻的距离，所以那个已知最遥远天体，它发出的光虽然用了132亿年走到我们这里，但它现在（如果它还存在的话）到我们的距离是316亿光年（或者说是315亿光年，因为我们实际测不了那么准）。
至于当初的距离，可以看我下面这个例子：
我们已经发现的最远的天体现在在316亿光年之外，我们此刻看到的光是在132亿年前发出的，那个时候，它离当时的我们只有28亿光年，它向我们发出的光子也离我们28亿光年。这些光子用了33亿年，在99亿年前走到我们和这个天体的中点位置，那个时候，这个天体已经有114亿光年之远了，而光子离当时的我们还有57亿光年。实际上，光子在这段时间内向我们这个方向走了33亿光年，它没有到我们这里的原因是它同时随着哈勃流退行了64亿光年（或者说是宇宙膨胀了这么多），这个距离要短于同时段天体退行的86亿光年。这个天体在之前就已经以超光速退行了，但它发出的光还是在多年之后到了我们这里。如果宇宙继续膨胀，我们将只能看到这个天体的不长一段历史，因为随着宇宙的膨胀，这个天体将越来越远、越来越停滞、越来越暗淡，最终消失不见。
若能附上图解那就更好了！&
感谢解释！&
牧夫币 +15
很详细的说明
关于第5个的图，我这里说明一下：
之所以看起来像个对称的蝴蝶，是因为黑暗区域是银河系的盘面，那里的星系被银河系盘面的尘埃遮蔽了。如果使用红外或微波巡天，就不会出现黑暗区域了。这时的宇宙就像第6张图那样
非常好的科普文章，感谢分享！
面对如此巨大的宇宙空间，我们只能蜗居在尘埃般大小的地球上，感觉有点...:Q
本帖最后由 cchhnnt 于
14:48 编辑
谁能列表说明一下，按现有理论，宇宙在诞生（大爆炸）后的初始阶段分别有多大？比如：五亿年时，十亿年时，二十亿年时。。。。宇宙在加速膨胀中，当时的膨胀速率是多少？现在的膨胀速率又是多少？可以不特别精确。大致说明就行了。谢谢。。
喜欢这篇文章& &学到不少& & 谢谢
这是一篇好文章，感谢楼主为大家找出来。
宇宙之宏观已经没法去想象了……物质从何而来？宇宙之外又是什么？
Powered by宇宙有尽头吗？宇宙以外是什么？
我的图书馆
宇宙有尽头吗？宇宙以外是什么？
宇宙有尽头吗？宇宙有尽头吗？这个问题一直是科学界的焦点，也一直困扰着人类。自古各国科学家就在争相讨论这个问题，在物理学的研究领域中，这也是最大的一个问题，即宇宙学。 &&在伽利略与牛顿之前，传统的宇宙结构认为它是一个有限边的世界。在哥白尼的太阳中心说中仍保持着有限有边的结构图式，而到了牛顿时代，有关科学家开始普遍采用无限无边的观点，即认为宇宙的体积是无限的，也没有空间边界。虽然爱因斯坦的广义相对论提出了宇宙是个有限无边的体系，而牛顿力学的无限无边体系和亚里士多德的有限有边体系又有力地反驳了这一观点，目前这些观点并没有得到科学家的一致认同，甚至有人认为宇宙空间会随着岁月的变迁而不断膨胀，因为空间是无边无际的，时间是无始无终的。而到底宇宙是否有尽头，这一直是个难以解释的谜，所以这有待与我们去进一步发现……应该问我们生活的宇宙是否有尽头
N种可能：1、宇宙外是另一个宇宙& && && && &推出& && && && && &我们生活的宇宙有尽头
& && && && && & 2、宇宙外是一个非宇宙& && && && &推出& && && && && &我们生活的宇宙没有尽头
& && && && && & 3、宇宙外是多个平行宇宙& && && &推出& && && && && &我们生活的宇宙有尽头
& && && && && & 4、宇宙外是多个平行非宇宙& &&&推出& && && && && &我们生活的宇宙没有尽头
& && && && && & 5、宇宙外是多个相交宇宙& && &&&推出& && && && && & 我们生活的宇宙有尽头
& && && && && & 6、宇宙外是多个相交非宇宙& &&&推出& && && && && &我们生活的宇宙没有尽头
& && && && && & 7、宇宙没有外部空间& && && && && &推出& && && && && &我们生活的宇宙没有尽头
& && && && && &。。。。。。
& && && && && && &目前科学家只研究出这么多
& && && && && &&&多维宇宙假说尚在研究讨论中。
宇宙的尽头在哪里 &&　 宇宙是无边无际的，到目前为止，还没有人知道宇宙究竟有多大，就连&&科学家也无法回答出宇宙的尽头在哪里。&&一些科学家估测，宇宙中大概有1000多亿个星系，而银河系只是其中之&&一。单单是一个银河系中就有1000多亿颗恒星，我们所熟悉的太阳只是其中&&一颗普通的恒星。&&宇宙是如此辽阔，得以光年来计算天体之间的距离。而一光年相当于光&&在一年中所走过的路程，有近10万亿千米的距离。&&单就我们所属的太阳系来讲，它两端的距离大约是120亿千米。如果我们&&乘和光速一样快的火箭去银河旅游，至少要花2.3万年的时间，才能飞到银河系&&的中心（银河系的直径有十万光年）。&&如果乘坐光速火箭在太空中旅行，用四万年的时间才刚到达离太阳最近&&的一颗恒星：比邻星。它和地球的距离是4.3光年，即406780亿千米。如果以&&同样的速度继续前进，必须花16万年，才能到达另一个星系。&&宇宙的尽头在哪里呢？至今，科学家们使用仪器已经能够看到太空中3&&亿光年远的距离，并在那里发现了许多星系，有的天文学家甚至观察到100多&&亿光年之外还有星系存在。至于更远的地方，对于我们还是个未知数。宇宙&&浩瀚无边，也许根本没有尽头。
宇宙是否有尽头? &&每当人们翘首仰望茫茫天空、神驰遐想之时，总是有人要提出这样的疑问：宇宙究竟有多大?有没有尽头呢? 在太阳的周围，有地球、金星、火星、木星等大小不同的九个行星在不停地运转，这就是太阳系。那么在太阳系以外又是一个怎样的世界呢?那是一个聚集着约2亿颗像太阳一样的恒星的银河系。银河系象一块铁饼，直径为100000光年，中心部分厚度为15000光年。如果飞出银河系，又会到什么地方呢?在那里，有无数像银河系一样的世界，叫做星云。与银河系邻近的是仙女座流星群。这个流星群和银河系大小、形态大致相同，大约聚集着2000亿颗恒星。 1929年，美国的哈佛尔发现：所有星云正离我们远去。比如离我们约2.5亿光年的发座星云以每秒6700公里的速度，5.7亿光年外的狮子座以每秒19500公里的速度，12.4亿光年外的牵牛座星云以每秒39400公里的惊人速度，纷纷离我们而远去。 照这样持续下去，星云到达100亿光年处其运行速度将达每秒300000公里，这和光的速度相等。这样，所有星运的光就永远照射不到我们地球上来了。因此，100亿光年的地方将是我们所能见到的宇宙的尽头。再远处还有星云，但是由于光无法到达，我们也就无法观测了。当然这是一家之言，还有其他不同的解释。有人认为，宇宙呈气球型，它象气球一样不断膨胀，其中有些星云随之接近我们。还有的提出，宇宙是马鞍型，它如同马鞍，不断地朝着鞍的四个边缘方向扩展。按这一解释，在遥远的将来，星星将逐渐远离，夜空会变得单调寂寥。不过，有人对此持不同意见，认为宇宙是永恒的。虽然它会无限地扩展，但在扩展了的空间还会产生新的星球，宇宙再怎样膨胀，还会增加新的星家族。因此，宇宙空间不会荒寂。究竟宇宙的尽头在哪里，人类目前还只能进行一些推测。
宇宙有尽头么？宇宙以外是什么样子？？
有限、无限及宇宙的边界 中国古代即有“天地四方曰宇,往古来今曰宙”的说话。我们的宇宙就是时间和空间的结合体。天地无极，时间无始无终，这是我们通常对宇宙的认识。宇宙实在是太神秘，太莫测的，以至人类在它面前只不过是沙滩上的一个小孩子罢了。人类的智慧太有限了。那么宇宙到底是无限的还是有限的，它有没有边界呢。千万年来，人类从来没有停止过对这个问题的追问。 再者，有限和无限又是怎么区分的呢。何为有限？何为无限？在我看来，没有绝对的无限，在人类小小的智慧面前，只有绝对的有限。有限和无限不是那么容易分得清楚的。西谚有云“一花一世界，一沙一天堂”，有限和无限在一个瞬间便可以得到转化和超脱。我们举一个数学上的例子： 我们知道实数轴是无限可分的，处处稠密。所谓“一尺之棰，日取其半，万世不竭”。从这个意义是说，整个实数轴是由无穷个点组成的。而一个小小的区间（1，2）也是由无穷个不可再分的点组成的。在这个意义上来说，一个在距离上可以衡量的小小的区间便和整个无穷的实数轴有共通之处。再者，一个两厘米的线段是由无穷个点组成的，而一个三厘米的线段也是由无穷个点组成的。这样一来，我们势必陷入了一种困惑：有限即是无限，无限即是有限，有限与无限是如此容易的可以转化。 数学上有无穷小量和无穷大量的问题。所谓小量是指一个无限接近0的小的不能再小的数（但是我们不能把一个可以写出来、可以说出来、甚至可以想象到的数称为无穷小量）。而无穷大量则是一个大的不可能再大的数，一般可以用∞表示。我们能够想象到无穷个无穷小量的和是什么吗？是不是无穷大量呢？经过举例，可以得知无穷多个无穷小量的和可以是一个具体的数字，比如说1、2、0、和100等，也可以是无穷大∞。 再举一个例子：0.9的循环，也就是说小数点之后有无数个9，在小学的时候老师教给我们的是后边有无穷个9，但是它却永远会比1小。老师解释的原因就是：它永远也不可能达到1。但是运用数学的级数理论和极限理论都可以证明，0.9的循环和1是完全相等的。看似不成立的东西，运用极其严格的数学证明之后，却是实在的真理，我们不得不面对这个问题，也面对人类的困惑。通过这两个例子，抽象的东西，可以和具象的东西联系和转化。比如说无穷小量的和可能是一个具体的数目。二者之间不存在鸿沟，可以相互转化和沟通的。 既然抽象的无穷大和无限可以和具象的有限相互沟通。可以大胆的下这样的一个结论（虽然我问过很多老师，在传统观念上是不可以这样提的，但是我固执的认为这是正确的）：y=1/x的图像在x趋向于无穷大的时候是和x轴相交的，交点就是（∞，0）。虽然无穷大是一个想象中的大的无法描述的数。但是我们可以化抽象为具象，曲线有∞这样一个点的时候是相于数轴的。那么有人可能要问了，既然可以相交，那么相交之后的图像是什么东西呢？问这个问题的人首先把我们讨论的前提给放弃了。因为我们谈的是无穷大∞，什么是无穷大呢？它是一个大的不能再大的概念，也就是说，在它之后，我们便不能再想到更大的数了。我们和智慧和思想遇到了不能再想象到的东西，便给它起了一个名字叫无穷大∞。在它之后的数字是超出我们的想象的，那么相交之后的图像和点却是我们的智慧能够想到的，便不是无穷大。承认交点是无穷大的情况下，就承认了后面的点和数是无法想象的。我们想象到的不是无穷大。 于是，绕了一个大圈子。我们回到宇宙的边界这个问题上。 有了前面的铺垫，我们便可以得出这个一个结论：宇宙在时间和空间上都是无限的，却是有边界的。我们不妨把宇宙的边界起一个名字叫：∞。也就是说，宇宙的边界是我们人类智慧的一个边界，是我们能想象到一个极限，超过这个极限的东西，是我们不能想象的。所谓宇宙是人类创造出来的一个词汇，就像时间一样。有人问：“上帝在创造时间之前在干什么啊？”这是一个有意思的问题。上帝在创造时间之前，肯定还没有时间，因为时间是在上帝创造了之后才出现了。那么我们用一个后来才出现的词汇来描述这个词汇出现之前的东西，肯定是不合理的。我们在想上帝创造时间之前在干什么这个问题的时候，是用的人类的语言和思维体系来思考不属于人类语言体系和思维体系的东西当然是不可能得出结论的。就像一个在二维世界里人是无法想象三维空间的。 同样，宇宙之外是什么呢？我们可以如前一样，把宇宙之外的这一个人类无法定义和思维和东西暂时的称为“非宇宙”。这是一个搞笑的概念。怎么说呢，我又是用一个人类的语言体系和思维体系中的字汇来定义非属于人类语言体系和思维体系的东西。甚至这个东西都不能够被称为东西。就像当初人类第一次给鸡蛋命名的时候，如果把它叫做“狗”，我们今天也便理所当然的鸡蛋称为狗了。 宇宙的边界其实是一个人类智慧思维和极限，到了那里人类的语言方式和思维方式再也无法前行了，便是宇宙的边界了。边界之外的东西，不仅是无法表述的，也是无法想象的，甚至人类根本不知道它的存在，不知道它是不是存在的。 宇宙是无限的，却是有边界的。 1917年，爱因斯坦发表了著名的“广义相对论”，为我们研究大尺度、大质量的宇宙提供了比牛顿“万有引力定律”更先进的武器。应用后，科学家解决了恒星一生的演化问题。而宇宙是否是静止的呢?对这一问题，连爱因斯坦也犯了一个大错误。他认为宇宙是静止的，然而1929年美国天文学家哈勃以不可辩驳的实验，证明了宇宙不是静止的，而是向外膨胀的。正像我们吹一只大气球一样，恒星都在离我们远去。离我们越远的恒星，远离我们的速度也就越快。可以推想：如果存在这样的恒星，它离我们足够远以至于它离开我们的速度达到光速的时候，它发出的光就永远也不可能到达我们的地球了。从这个意义上讲，我们可 以认为它是不存在的。因此，我们可以认为宇宙是有限的。 “宇宙到底是什么样子?”目前尚无定论。值得一提的是史蒂芬·霍金的观点比较让人容易接受：宇宙有限而无界，只不过比地球多了几维。比如，我们的地球就是有限而无界的。在地球上，无论从南极走到北极，还是从北极走到南极，你始终不可能找到地球的边界，但你不能由此认为地球是无限的。实际上，我们都知道地球是有限的。地球如此，宇宙亦是如此。 怎么理解宇宙比地球多了几维呢?举个例子：一个小球沿地面滚动并掉进了一个小洞中，在我们看来，小球是存在的，它还在洞里面，因为我们人类是“三维”的；而对于一个动物来说，它得出的结论就会是：小球已经不存在了!它消失了。为什么会得出这样的结论呢?因为它生活在“二维”世界里，对“三维”事件是无法清楚理解的。同样的道理，我们人类生活在“三维”世界里，对于比我们多几维的宇宙，也是很难理解清楚的。这也正是对于“宇宙是什么样子”这个问题无法解释清楚的原因。 1、均匀的宇宙 长期以来，人们相信地球是宇宙的中心。哥白尼把这个观点颠倒了过来，他认为太阳才是宇宙的中心。地球和其他行星都围绕着太阳转动，恒星则镶嵌在天球的最外层上。布鲁诺进一步认为，宇宙没有中心，恒星都是遥远的太阳。 无论是托勒密的地心说还是哥白尼的日心说，都认为宇宙是有限的。教会支持宇宙有限的论点。但是，布鲁诺居然敢说宇宙．是无限的，从而挑起了宇宙究竟有限还是无限的长期论战。这场论战并没有因为教会烧死布鲁诺而停止下来。主张宇宙有限的人说：“宇宙怎么可能是无限的呢?”这个问题确实不容易说清楚。主张宇宙无限的人则反问：“宇宙怎么可能是有限的呢?”这个问题同样也不好回答。 随着天文观测技术的发展，人们看到，确实像布鲁诺所说的那样，恒星是遥远的太阳。人们还进一步认识到，银河是由无数个太阳系组成的大星系，我们的太阳系处在银河系的边缘，围绕着银河系的中心旋转，转速大约每秒250千米，围绕银心转一圈约需2.5亿年。太阳系的直径充其量约1光年，而银河系的直径则高达10万光年。银河系由1000多亿颗恒星组成，太阳系在银河系中的地位，真像一粒砂子处在北京城中。后来又发现，我们的银河系还与其他银河系组成更大的星系团，星系团的直径约为107光年(1000万光年)。目前，望远镜观测距离已达100亿光年以上，在所见的范围内，有无数的星系团存在，这些星系团不再组成更大的团，而是均匀各向同性地分布着。这就是说，在10的7次方光年的尺度以下，物质是成团分布的。卫星绕着行星转动，行星、彗星则绕着恒星转动，形成一个个太阳系。这些太阳系分别由一个、两个、三个或更多个太阳以及它们的行星组成。有两个太阳的称为双星系，有三个以上太阳的称为聚星系。成千亿个太阳系聚集在一起，形成银河系，组成银河系的恒星(太阳系)都围绕着共同的重心——银心转动。无数的银河系组成星系团，团中的各银河系同样也围绕它们共同的重心转动。但是，星系团之间，不再有成团结构。各个星系团均匀地分布着，无规则地运动着。从我们地球上往四面八方看，情况都差不多。粗略地说，星系固有点像容器中的气体分子，均匀分布着，做着无规则运动。这就是说，在10的8次方光年(一亿光年)的尺度以上，宇宙中物质的分布不再是成团的，而是均匀分布的。由于光的传播需要时间，我们看到的距离我们一亿光年的星系，实际上是那个星系一亿年以前的样子。所以，我们用望远镜看到的，不仅是空间距离遥远的星系，而且是它们的过去。从望远镜看来，不管多远距离的星系团，都均匀各向同性地分布着。 因而我们可以认为，宇观尺度上(10的5次方光年以上)物质分布的均匀状态，不是现在才有的，而是早已如此。 于是，天体物理学家提出一条规律，即所谓宇宙学原理。这条原理说，在宇观尺度上，三维空间在任何时刻都是均匀各向同性的。现在看来，宇宙学原理是对的。所有的星系都差不多，都有相似的演化历程。因此我们用望远镜看到的遥远星系，既是它们过去的形象，也是我们星系过去的形象。望远镜不仅在看空间，而且在看时间，在看我们的历史。 2、有限而无边的宇宙 爱因斯坦发表广义相对论后，考虑到万有引力比电磁力弱得多，不可能在分子、原子、原子核等研究中产生重要的影响，因而他把注意力放在了天体物理上。他认为，宇宙才是广义相对论大有用武之地的领域。 爱因斯坦1915年发表广义相对论，1917年就提出一个建立在广义相对论基础上的宇宙模型。这是一个人们完全意想不到的模型。在这个模型中，宇宙的三维空间是有限无边的，而且不随时间变化。以往人们认为，有限就是有边，无限就是无边。爱因斯坦把有限和有边这两个概念区分开来。 一个长方形的桌面，有确定的长和宽，也有确定的面积，因而大小是有限的。同时它有明显的四条边，因此是有边的。如果有一个小甲虫在它上面爬，无论朝哪个方向爬，都会很快到达桌面的边缘。所以桌面是有限有边的二维空间。如果桌面向四面八方无限伸展，成为欧氏几何中的平面，那么，这个欧氏平面是无限无边的二维空间。 我们再看一个篮球的表面，如果篮球的半径为r，那么球面的面积是4πr的2次方，大小是有限的。但是，这个二维球面是无边的。假如有一个小甲虫在它上面爬，永远也不会走到尽头。所以，篮球面是一个有限无边的二维空间。 按照宇宙学原理，在宇观尺度上，三维空间是均匀各向同性的。爱因斯坦认为，这样的三维空间必定是常曲率空间，也就是说空间各点的弯曲程度应该相同，即应该有相同的曲率。由于有物质存在，四维时空应该是弯曲的。三维空间也应是弯的而不应是平的。爱因斯坦觉得，这样的宇宙很可能是三维超球面。三维超球面不是通常的球体，而是二维球面的推广。通常的球体是有限有边的，体积是4/3πr的3次方，它的边就是二维球面。三维超球面是有限无边的，生活在其中的三维生物(例如我们人类就是有长、宽、高的三维生物)，无论朝哪个方向前进均碰不到边。假如它一直朝北走，最终会从南边走回来。 宇宙学原理还认为，三维空间的均匀各向同性是在任何时刻都保持的。爱因斯坦觉得其中最简单阶情况就是静态宇宙，也就是说，不随时间变化的宇宙。这样的宇宙只要在某一时刻均匀各向同性，就永远保持均匀各向同性。 爱因斯坦试图在三维空间均匀各向同性、且不随时间变化的假定下，救解广义相对论的场方程。场方程非常复杂，而且需要知道初始条件(宇宙最初的情况)和边界条件(宇宙边缘处的情况)才能求解。本来，解这样的方程是十分困难的事情，但是爱因斯坦非常聪明，他设想宇宙是有限无边的，没有边自然就不需要边界条件。他又设想宇宙是静态的，现在和过去都一样，初始条件也就不需要了。再加上对称性的限制(要求三维空间均匀各向同性)，场方程就变得好解多了。但还是得不出结果。反复思考后，爱因斯坦终于明白了求不出解的原因：广义相对论可以看作万有引力定律的推广，只包含“吸引效应”不包含“排斥效应”。而维持一个不随时间变化的宇宙，必须有排斥效应与吸引效应相平衡才行。这就是说，从广义相对论场方程不可能得出“静态”宇宙。要想得出静态宇宙，必须修改场方程。于是他在方程中增加了一个“排斥项”，叫做宇宙项。这样，爱因斯坦终于计算出了一个静态的、均匀各向同性的、有限无边的宇宙模型。一时间大家非常兴奋，科学终于告诉我们，宇宙是不随时间变化的、是有限无边的。看来，关于宇宙有限还是无限的争论似乎可以画上一个句号了。 3、膨胀或脉动的宇宙 几年之后，一个名不见经传的前苏联数学家弗利德曼，应用不加宇宙项的场方程，得到一个膨胀的、或脉动的宇宙模型。弗利德曼宇宙在三维空间上也是均匀、各向同性的，但是，它不是静态的。这个宇宙模型随时间变化，分三种情况。第一种情况，三维空间的曲率是负的；第二种情况，三维空间的曲率为零，也就是说，三维空间是平直的；第三种情况，三维空间的曲率是正的。前两种情况，宇宙不停地膨胀；第三种情况，宇宙先膨胀，达到一个极大值后开始收缩，然后再膨胀，再收缩……因此第三种宇宙是脉动的。弗利德曼的宇宙最初发表在一个不太著名的杂志上。后来，西欧一些数学家物理学家得到类似的宇宙模型。爱因斯坦得知这类膨胀或脉动的宇宙模型后，十分兴奋。他认为自己的模型不好，应该放弃，弗利德曼模型才是正确的宇宙模型。 同时，爱因斯坦宣称，自己在广义相对论的场方程上加宇宙项是错误的，场方程不应该含有宇宙项，而应该是原来的老样子。但是，宇宙项就像“天方夜谭”中从瓶子里放出的魔鬼，再也收不回去了。后人没有理睬爱因斯坦的意见，继续讨论宇宙项的意义。今天，广义相对论的场方程有两种，一种不含宇宙项，另一种含宇宙项，都在专家们的应用和研究中。 早在1910年前后，天文学家就发现大多数星系的光谱有红移现象，个别星系的光谱还有紫移现象。这些现象可以用多谱勒效应来解释。远离我们而去的光源发出的光，我们收到时会感到其频率降低，波长变长，并出现光谱线红移的现象，即光谱线向长波方向移动的现象。反之，向着我们迎面而来的光源，光谱线会向短波方向移动，出现紫移现象。这种现象与声音的多普勒效应相似。许多人都有过这样的感受：迎面而来的火车其鸣叫声特别尖锐刺耳，远离我们而去的火车其鸣叫声则明显迟钝。这就是声波的多普勒效应，迎面而来的声源发出的声波，我们感到其频率升高，远离我们而去的声源发出的声波，我们则感到其频率降低。 如果认为星系的红移、紫移是多普勒效应，那么大多数星系都在远离我们，只有个别星系向我们靠近。随之进行的研究发现，那些个别向我们靠近的紫移星系，都在我们自己的本星系团中(我们银河系所在的星系团称本星系团)。本星系团中的星系，多数红移，少数紫移；而其他星系团中的星系就全是红移了。 1929年，美国天文学家哈勃总结了当时的一些观测数据，提出一条经验规律，河外星系(即我们银河系之外的其他银河系)的红移大小正比于它们离开我们银河系中心的距离。由于多普勒效应的红移量与光源的速度成正比，所以，上述定律又表述为：河外星系的退行速度与它们离我们的距离成正比： V＝HD 式中V是河外星系的退行速度，D是它们到我们银河系中心的距离。这个定律称为哈勃定律，比例常数H称为哈勃常数。按照哈勃定律，所有的河外星系都在远离我们，而且，离我们越远的河外星系，逃离得越快。 哈勃定律反映的规律与宇宙膨胀理论正好相符。个别星系的紫移可以这样解释，本星系团内部各星系要围绕它们的共同重心转动，因此总会有少数星系在一定时间内向我们的银河系靠近。这种紫移现象与整体的宇宙膨胀无关。 哈勃定律大大支持了弗利德曼的宇宙模型。不过，如果查看一下当年哈勃得出定律时所用的数据图，人们会感到惊讶。在距离与红移量的关系图中，哈勃标出的点并不集中在一条直线附近，而是比较分散的。哈勃怎么敢于断定这些点应该描绘成一条直线呢?一个可能的答案是，哈勃抓住了规律的本质，抛开了细节。另一个可能是，哈勃已经知道当时的宇宙膨胀理论，所以大胆认为自己的观测与该理论一致。以后的观测数据越来越精，数据图中的点也越来越集中在直线附近，哈勃定律终于被大量实验观测所确认。 4、宇宙有限还是无限 现在，我们又回到前面的话题，宇宙到底有限还是无限?有边还是无边?对此，我们从广义相对论、大爆炸宇宙模型和天文观测的角度来探讨这一问题。 满足宇宙学原理(三维空间均匀各向同性)的宇宙，肯定是无边的。但是否有限，却要分三种情况来讨论。 如果三维空间的曲率是正的，那么宇宙将是有限无边的。不过，它不同于爱因斯坦的有限无边的静态宇宙，这个宇宙是动态的，将随时间变化，不断地脉动，不可能静止。这个宇宙从空间体积无限小的奇点开始爆炸、膨胀。此奇点的物质密度无限大、温度无限高、空间曲率无限大、四维时空曲率也无限大。在膨胀过程中宇宙的温度逐渐降低，物质密度、空间曲率和时空曲率都逐渐减小。体积膨胀到一个最大值后，将转为收缩。在收缩过程中，温度重新升高、物质密度、空间曲率和时空曲率逐渐增大，最后到达一个新奇点。许多人认为，这个宇宙在到达新奇点之后将重新开始膨胀。显然，这个宇宙的体积是有限的，这是一个脉动的、有限无边的宇宙。 如果三维空间的曲率为零，也就是说，三维空间是平直的(宇宙中有物质存在，四维时空是弯曲的)，那么这个宇宙一开始就具有无限大的三维体积，这个初始的无限大三维体积是奇异的(即“无穷大”的奇点)。大爆炸就从这个“无穷大”奇点开始，爆炸不是发生在初始三维空间中的某一点，而是发生在初始三维空间的每一点。即大爆炸发生在整个“无穷大”奇点上。这个“无穷大”奇点。温度无限高、密度无限大、时空曲率也无限大(三维空间曲率为零)。爆炸发生后，整个“奇点”开始膨胀，成为正常的非奇异时空，温度、密度和时空曲率都逐渐降低。这个过程将永远地进行下去。这是一种不大容易理解的图像：一个无穷大的体积在不断地膨胀。显然，这种宇宙是无限的，它是一个无限无边的宇宙。 三维空间曲率为负的情况与三维空间曲率为零的情况比较相似。宇宙一开始就有无穷大的三维体积，这个初始体积也是奇异的，即三维“无穷大”奇点。它的温度、密度无限高，三维、四维曲率都无限大。大爆炸发生在整个“奇点”上，爆炸后，无限大的三维体积将永远膨胀下去，温度、密度和曲率都将逐渐降下来。这也是一个无限的宇宙，确切地说是无限无边的宇宙。 那么，我们的宇宙到底属于上述三种情况的哪一种呢?我们宇宙的空间曲率到底为正，为负，还是为零呢?这个问题要由观测来决定。 广义相对论的研究表明，宇宙中的物质存在一个临界密度ρc，大约是每立方米三个核子(质子或中子)。如果我们宇宙中物质的密度ρ大于ρc，则三维空间曲率为正，宇宙是有限无边的；如果ρ小于ρc，则三维空间曲率为负，宇宙也是无限无边的。因此，观测宇宙中物质的平均密度，可以判定我们的宇宙究竟属于哪一种，究竞有限还是无限。 此外，还有另一个判据，那就是减速因子。河外星系的红移，反映的膨胀是减速膨胀，也就是说，河外星系远离我们的速度在不断减小。从减速的快慢，也可以判定宇宙的类型。如果减速因子q大于1/2，三维空间曲率将是正的，宇宙膨胀到一定程度将收缩；如果q等于1/2，三维空间曲率为零，宇宙将永远膨胀下去；如果q小于1/2，三维空间曲率将是负的，宇宙也将永远膨胀下去。 表3列出了有关的情况： 表3 宇宙中物质密度 红移的减速因子 三维空间曲率 宇宙类型 膨胀特点 ρ＞ρc q＞1/2 正 有限无边 脉动 ρ＝ρc q＝1/2 零 无限无边 永远膨胀 ρ＜ρc q＜1/2 负 无限无边 永远膨胀 我们有了两个判据，可以决定我们的宇宙究竟属于哪一种了。观测结果表明，ρ＜ρc，我们宇宙的空间曲率为负，是无限无边的宇宙，将永远膨胀下去!不幸的是，减速因子观测给出了相反的结果，q＞1/2，这表明我们宇宙的空间曲率为正，宇宙是有限无边的，脉动的，膨胀到一定程度会收缩回来。哪一种结论正确呢?有些人倾向于认为减速因子的观测更可靠，推测宇宙中可能有某些暗物质被忽略了，如果找到这些暗物质，就会发现ρ实际上是大于ρc的。另一些人则持相反的看法。还有一些人认为，两种观测方式虽然结论相反，但得到的空间曲率都与零相差不大，可能宇宙的空间曲率就是零。然而，要统一大家的认识，还需要进一步的实验观测和理论推敲。今天，我们仍然肯定不了宇宙究竟有限还是无限，只能肯定宇宙无边，而且现在正在膨胀!此外，还知道膨胀大约开始于100亿-200亿年以前，这就是说，我们的宇宙大约起源于100亿-200亿年之前。 5、爱因斯坦宇宙模型 根据物理理论，在一定的假设前提下提出的关于宇宙的设想与推测，称为宇宙模型。 著名科学家爱因斯坦于1915年建立了广义相对论的物理理论。这一理论认为，宇宙中没有绝对空间和绝对时间，无论是空间和时间都不能与物质隔开来，空间和时间均受物质影响；引力是空间弯曲的效应，而空间弯曲是由物质存在决定的。爱因斯坦将他的理论应用于宇宙研究，1917年发表了《根据广义相对论的宇宙学考察》的论文，他将广义相对论的引力场方程用于整个宇宙，建立起一种宇宙模型。 当时科学家普遍认为宇宙是静止的，不随时间变化的。虽然在几年前，美国天文学家斯里弗已发现了河外星系的谱线红移(显然这是对静止宇宙的挑战)，但由于当时正值第一次世界大战，这一消息并没有传到欧洲。因此，爱因斯坦也和大多数科学家一样，认为宇宙是静态的。爱因斯坦想从引力场方程着手，得出一个宇宙是静态的、均匀的、各向同性的答案。但他得到的解是不稳定的，表明全间和距离不是恒定不变的，而是随时变化的。为了得到一个空间是稳定的解，爱因斯坦人为地在引力场方程中引入一个叫做“宇宙常数”的项，让它起斥力的作用。爱因斯坦得出一个有限无边的静态宇宙模型，称为爱因斯坦宇宙模型。为了便于理解，可把它比喻为三维空间中的一个二维球面：球面的面积是有限的、但沿着球面没有边界，也无中心，球面保持静态状态。几年以后，爱因斯坦得知河外星系退行，宇宙是膨胀的消息后，非常后悔在自己的模型中加了一个宇宙常数项，称这是他一生中犯的最大错误。
馆藏&39729
TA的推荐TA的最新馆藏[转]&[转]&[转]&[转]&[转]&[转]&
喜欢该文的人也喜欢