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  • 宇宙”是个多义词,全部含义如下:

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    宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合]

    宇宙是万物的总称,是时间空间的统一。“宇宙”三要素为时间、空间、质量。时空质的依存关系确立了事物的演化秩序。宇宙是物质世界,不依赖于人的意志而客观存在,并处于不断运动和发展中,在时间上没有开始没有结束,在空间上没有边界没有尽头。宇宙是多样又统一的;多样在物质表现状态的多样性;统一在于其物质性。宇宙是由空间、时间、物质和能量,所构成的统一体。宇宙定义把东、西方两个定义合璧了,明确表达出了全人类的宇宙观。现代科学研究所说的在大爆炸中产生的宇宙只是“本宇宙”。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 宇宙 英文名: cosmos;universe
    年 龄: 约138.2亿年 应用学科: 天文学 自然学 量子力学 宇宙学
    属 于: 物质世界 诞 生: 138亿年前左右
    注 音: ㄩˇ ㄓㄡˋ

    目录

    诞生/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

     

    宇宙宇宙

    最初的宇宙是超高温、高密度的“一点。”大约180亿年前,这“一点”突然爆炸了,仅用10-36秒,伴随着真空相转移的过冷却现象,“一点”了瞬间几十个数量级的膨胀,成为一厘米规模的宇宙。其后宇宙继续膨胀,温度从几十亿摄氏度开始下降,大约在5500万摄氏度时,由降温过程的能量,生成中子质子,它们又合成原子核,这些过程仅有3分钟。

    约30万年后当宇宙的温度下降到3000摄氏度时,自由电子被原子核捕捉形成原子。在随后的大约3000万年中那些原子继续向外膨胀。宇宙也继续冷却,到宇宙温度降至绝对零度之上167度时,原子开始化合形成稀薄气体。此后因密度波动、引力作用等开始向新的天体进化。再经过100多亿年,显示出多种多样的物质形态,成了今天的宇宙。  

    理论/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    就想知道这浩瀚无垠的天空以及那闪闪发光的星星是怎样产生的。所以,各个民族、各个时代都有着种种关于宇宙形成的传说。比如盘古开天、女娲补天等优美的神话故事和上帝6天造出天地万物的宗教观念。不过那都是建立在想像和猜测基础上的。现在,科学技术有了巨大的飞跃,我们的认识已超出地球太阳系银河系的范围,而关于宇宙的诞生形成,也有了较为明晰的观念。

    大爆炸理论

    1946年,美国科学家伽莫夫提出“大爆炸”理论。此后,“大爆炸”理论逐渐形成体系,成为人们普遍接受的观点。“大爆炸”理论认为,大约在200亿年以前,构成我们今天所看到的天体的物质都集中在一起,密度极高,温度高达100多亿度,被称为“原始火球”。这个时期的天空中,没有恒星星系,只是充满了辐射。后来不知什么原因,“原始火球”发生了大爆炸,组成火球的物质飞散到四面八方,高温的物质冷却起来,密度也开始降低。在爆炸两秒钟之后,在100亿度高温下产生了质子和中子,在随后的自由中子衰变的11分种之内,形成了重元素的原子核。大约又过了1万年,产生了氢原子和氦原子。在这1万年的时间里,散落在空间的物质便开始了局部的联合,星云、星系的恒星,就是由这些物质凝聚而成的。在星云的发展中,大部分气体变成了星体,其中一部分物质因受到星体引力的作用,变成了星际介质。宇宙就这样形成了。

    宇宙大爆炸的演化可分为五个时期:

    宇宙宇宙

    一、11维超引(重)力前,后期:自10-n秒,本宇宙大霹雳:第1代「斥力奇异点」至5.38×10-44秒第6代「11维超(重)引力」的「TOE五M弦圈」。

    二、 GUT大统一前末期:5.38×10-44秒至10-36秒,10维时空的「GUT-五种超弦」。

    三、希格斯场期-分为3期:
    (1)10-36秒至10-33秒:10维时空至9维时空的「X,Y膜宇宙大爆炸」(宇宙大暴胀)的希格斯场前期。
    (2)10-33秒至10-24秒:9维时空的希格斯场(电弱统一期)中期。
    (3)10-24秒至10-11秒:9维时空至8维时空第三代夸克禁闭的希格斯场(电弱统一期)后期。

    四、辐射优势期:10-24秒至37.6万年,8维时空至5维时空,宇宙充斥高能光辐射,原子尚未形成,光线无法直行,宇宙为一片混沌的时期。

    五、物质优势期:37.6万年「宇宙放晴」(宇宙成为可见光的世界)后至今,4维光速宇宙及3维物质空间宇宙期。 

    亚稳态宇宙论

    1999年9月,印度著名天文学家纳尔利卡尔等人提出一种新的宇宙起源理论——“亚稳状态宇宙论”,对大爆炸理论提出挑战。他们相信,宇宙是由若干次小规模的爆炸而不是一次大爆炸形成的。新理论认为,宇宙在最初的时候是一个被称为“创物场”的巨大的能量库,而不是大爆炸理论所描述的没有时间、没有空间的起点。在这个能量场中,不断发生爆炸,逐渐形成了宇宙的雏形。此后,又接连不断地发生小规模的爆炸,导致局部空间的膨胀。而时快时慢的局部膨胀综合在一起便形成了整个宇宙范围的。

    膨胀/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    新理论犹如一块沉重的巨石,在人们平静的心湖里激起狂澜。人们开始重新反思生命,以至产生生命的庞大宇宙。

    暴胀宇宙学1979~1981年,美国科学家古思、温伯格和威尔茨克三人提出“暴胀宇宙学”理论。这个学说认为,在大爆炸后不到10-35秒的瞬间,宇宙迅速地膨胀,故称为“暴胀”。暴胀持续了大约10-32秒。在如此短的时刻内,宇宙的体积却增大了1043倍。

    词源考察/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。“宇”的含义包括各个方向,如东西南北的一切地点。“宙”包括过去、现在、白天、黑夜,即一切不同的具体时间。战国末期的尸佼说:“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”“宇”指空间,“宙”指时间,“宇宙”就是时间和空间的统一。后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界。与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等,但这些概念仅指宇宙的空间方面。《管子》的“宙合”一词,“宙”指时间,“合”(即“六合”)指空间,与“宇宙”概念最接近。

    西方,宇宙这个词在英语中叫cosmos,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。universe和cosmos常常表示相同的意义,所不同的是,前者强调的是物质现象的总和,而后者则强调整体宇宙的结构或构造。

    观念历史/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    宇宙宇宙

    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证实。

    公元2世纪,C.托勒密提出了一个完整的地心说。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动,月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星视运动的不均匀性,他还认为行星在本轮上绕其中心转动,而本轮中心则沿均轮绕地球转动。地心说曾在欧洲流传了1000多年。1543年,N.哥白尼提出科学的日心说,认为太阳位于宇宙中心,而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。1609年,J.开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转,发展了哥白尼日心说,同年,G.伽利略则率先用望远镜观测天空,用大量观测事实证实了日心说的正确性。1687年,I.牛顿提出了万有引力定律,深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因,使日心说有了牢固的力学基础。在这以后,人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。

    在哥白尼的宇宙图像中,恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年,G.布鲁诺大胆取消了这层恒星天,认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶,由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计,布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶,T.赖特、I.康德和J.H.朗伯推测说,布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。F.W.赫歇尔首创用取样统计的方法,用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例,1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图,从而奠定了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中,H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂,以及许多人对银河系直径、厚度的测定,科学的银河系概念才最终确立。

    18世纪中叶,康德等人还提出,在整个宇宙中,存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统(河外星系)。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程,直到1924年,才由E.P.哈勃造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。

    近半个世纪,人们通过对河外星系的研究,不仅已发现了星系团超星系团等更高层次的天体系统,而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。现在人们普遍认为,由太阳系、银河系、以及河外星系共同组成了宇宙。但是宇宙在不断膨胀,至于还有没有别的星系,甚至宇宙外还有别的东西,科学家仍在探索中。

    演化过程/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    在中国,早在西汉时期,《淮南子·俶真训》指出:“有始者,有未始有有始者,有未始有夫未始有有始者”,

    宇宙宇宙

    认为世界有它的开辟之时,有它的开辟以前的时期,也有它的开辟以前的以前的时期。《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。在古希腊,也存在着类似的见解。例如留基伯就提出,由于原子在空虚的空间中作旋涡运动,结果轻的物质逃逸到外部的虚空,而其余的物质则构成了球形的天体,从而形成了我们的世界。

    太阳系概念确立以后,人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。

    1644年,R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说;

    1745年,G.L.L.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说;

    1755年和1796年,康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。

    1911年,E.赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图;

    1913年,H.N.罗素则绘出了恒星的光谱-光度图,即赫罗图。罗素在获得此图后便提出了一个恒星从红巨星开始,先收缩进入主序,后沿主序下滑,最终成为红矮星的恒星演化学说。

    1924年,A.S.爱丁顿提出了恒星的质光关系;

    1937~1939年,C.F.魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应。这两个发现导致了罗素理论被否定,并导致了科学的恒星演化理论的诞生。对于星系起源的研究,起步较迟,目前普遍认为,它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。

    1917年,A.阿尔伯特·爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型,奠定了现代宇宙学的基础。1922年,G.D.弗里德曼发现,根据阿尔伯特·爱因斯坦的场方程,宇宙不一定是静态的,它可以是膨胀的,也可以是振荡的。前者对应于开放的宇宙,后者对应于闭合的宇宙。

    1927年,G.勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型.1929年 哈勃发现了星系??这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。20世纪中叶,G.伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型,他们还预言,根据这一模型,应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。

    1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。从此,许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型

    1980年,美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的基础上又进一步提出了暴涨宇宙模型。这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。

    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。

    组成结构/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    行星是最基本的天体系统。太阳系中共有八大行星:水星金星地球火星木星土星天王星海王星。(冥王星是一颗矮行星)

    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17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。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

    至今大尺度上的观测事实远不是十分明确的。有趣的是,有迹象表明,星系在大尺度上的分布呈泡沫状。即有许多看不到星系的"空洞"区,而星系聚集在空洞的壁上,呈纤维状或片状结构。这一层次的结构叫超星系团。它的典型尺度为几十兆秒差距。

    总之,若把星系看成宇宙物质的基本单元,那么星系的分布状况就是宇宙结构的表现。现在看来,直至50Mpc的尺度为止,星系的分布呈现有层次的结构。这就是我们对宇宙面貌的基本认识。

    多样性/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    天体千差万别,宇宙物质千姿百态。太阳系天体中,水星、金星表面温度约达700K,遥远的冥王星向日面的温度最高时也只有50K;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??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[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    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。

    哲学分析/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    宇宙宇宙

    有些宇宙学家认为,我们的宇宙是唯一的宇宙;大爆炸不是在宇宙空间的哪一点爆炸,而是整个宇宙自身的爆炸。但是,新提出的暴涨模型表明,我们的宇宙仅是整个暴涨区域的非常小的一部分,暴涨后的区域尺度要大于1026厘米,而那时我们的宇宙只有10厘米。还有可能这个暴涨区域是一个更大的始于无规则混沌状态的物质体系的一部分。这种情况恰如科学史上人类的认识从太阳系宇宙扩展到星系宇宙,再扩展到大尺度宇宙那样,今天的科学又正在努力把人类的认识进一步向某种探索中的“暴涨宇宙”、“无规则的混沌宇宙”推移。

    宇宙不是唯一的宇宙,而是某种更大的物质体系的一部分,大爆炸不是整个宇宙自身的爆炸,而是那个更大物质体系的一部分的爆炸。因此,有必要区分哲学和自然科学两个不同层次的宇宙概念。哲学宇宙概念所反映的是无限多样、永恒发展的物质世界;自然科学宇宙概念所涉及的则是人类在一定时代观测所及的最大天体系统。两种宇宙概念之间的关系是一般和个别的关系。随着自然科学宇宙概念的发展,人们将逐步深化和接近对无限宇宙的认识。弄清两种宇宙概念的区别和联系,对于坚持马克思主义的宇宙无限论,反对宇宙有限论、神创论、机械论、不可知论、哲学代替论和取消论,都有积极意义。

    宇宙起源/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    宇宙的创生

    有些宇宙学家认为,暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇宙中所有的物质和能量从无中产生的观点,这种观点之所以在以前不能为人们接受,是因为存在着许多守恒定律,特别是重子数守恒和能量守恒。但随着大统一理论的发展,重子数有可能是不守恒的,而宇宙中的引力能可粗略地说是负的,并精确地抵消非引力能,总能量为零。因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙从无中演化出来的问题。这种“无中生有”的观点在哲学上包括两个方面:①本体论方面。如果认为“无”是绝对的虚无,则是错误的。这不仅违反了人类已知的科学实践,而且也违反了暴涨模型本身。按照该模型,我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的很小的一部分,在观测宇宙之外并不是绝对的“无”。现在观测宇宙的物质是从假真空状态释放出来的能量转化而来的,这种真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式,并不是创生于绝对的“无”。如果进一步说这种真空能起源于“无”,因而整个观测宇宙归根到底起源于“无”,那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。②认识论和方法论方面。暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙概念。这个宇宙不论多么巨大,作为一个有限的物质体系,也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与大统一理论结合起来,认为观测宇宙中的物质与能量形式不是永恒的,应研究它们的起源。它把“无”作为一种未知的物质和能量形式,把“无”和“有”作为一对逻辑范畴,探讨我们的宇宙如何从“无”——未知的物质和能量形式,转化为“有”——已知的物质和能量形式,这在认识论和方法论上有一定意义。

    时空起源

    有些人认为,时间和空间不是永恒的,而是从没有时间和没有空间的状态产生的。根据现有的物理理论,在小于10-43秒和10-33厘米的范围内,就没有一个“钟”和一把“尺子”能加以测量,因此时间和空间概念失效了,是一个没有时间和空间的物理世界。这种观点提出已知的时空形式有其适用的界限是完全正确的。正像历史上的牛顿时空观发展到相对论时空观那样,今天随着科学实践的发展也必然要求建立新的时空观。由于在大爆炸后10-43秒以内,广义相对论失效,必须考虑引力的量子效应,因此有些人试图通过时空的量子化的途径来探讨已知的时空形式的起源。这些工作都是有益的,但我们决不能因为人类时空观念的发展或者在现有的科学技术水平上无法度量新的时空形式,而否定作为物质存在形式的时间、空间的客观存在。

    人和宇宙

    从本世纪60年代开始,由于人择原理的提出和讨论,出现了人类存在和宇宙产生的关系问题。人择原理认为,可能存在许??理参数和初始条件取特定值的宇宙才能演化出人类,因此我们只能看到一种允许人类存在的宇宙。人择原理用人类的存在去约束过去可能有的初始条件和物理定律,减少它们的任意性,使一些宇宙学现象得到解释,这在科学方法论上有一定的意义。但有人提出,宇宙的产生依赖于作为观测者的人类的存在。这种观点值得商榷。现在根据暴涨模型,那些被传统大爆炸模型作为初始条件的状态,有可能从极早期宇宙的演化中产生出来,而且宇宙的演化几乎变得与初始条件的一些细节无关。这样就使上述那种利用初始条件的困难来否定宇宙客观实在性的观点失去了基础。但有些人认为,由于暴涨引起的巨大距离尺度,使得从整体上去观测宇宙的结构成为不可能。这种担心有其理由,但如果暴涨模型正确的话,随着科学实践的发展,一定有可能突破人类认识上的困难。

    归宿/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    古埃及人的宇宙观:星星像悬挂的油灯古埃及人的宇宙观:星星像悬挂的油灯

    根据宇宙的大爆炸学说,我们的宇宙产生于200亿年前,而且在不断膨胀。这使得人们不禁要问,宇宙要膨胀到何时,宇宙的归宿是什么样呢?宇宙论学者认为我们的宇宙有三种可能的归宿:第一种情况是宇宙所包含的物质太少,引力无法遏止宇宙继续膨胀,结果宇宙会永无止境地膨胀下去,我们称这个宇宙为“开放宇宙”;第二种情况是宇宙拥有足够的物质,使膨胀的速度逐渐降低,并最终在某一时刻将膨胀逆转为“大压缩”,这种宇宙称为“封闭宇宙”;第三种情况介乎两者之间,宇宙物质的平均密度大致等于“临界密度”。这时候,宇宙会继续保持膨胀的状态,不过膨胀的速度会随时间而逐渐减慢,趋于稳定。我们称这种宇宙为“平坦宇宙”。

    宇宙的循环运动

    宇宙物质的运动是循环衍生的(生命只是物质运动的一种形式)。据计算,任何恒星经过100万亿年都会与另一颗恒星接近一次。这样恒星周围的行星就会被撞出而流离失所。这时,90%的恒星逃离星系,剩余者则形成一个大黑洞。

    宇宙古埃及人把天空想象成女神古埃及人把天空想象成女神

    宇宙的年龄

    说到宇宙的年龄,人类不能再用通常的尺度,不是用百万年,而是用亿年为单位。但对宇宙的年龄,科学家们只是在推测和估算,还没有找到一种绝对准确的方法。所以科学家们采用各种方法来取得能够接近真实的结果。用同位素年代法测量地球、月球和太阳年龄是一种好方法。经测定,地球年龄为40亿~50亿年,月球年龄为46亿年,太阳年龄为50亿~60亿年。运用这种方法测定宇宙年龄,天文学家布查测定的结果为120亿年。球状星团测定法是根据恒星演化理论来测算恒星年龄的一种方法,利用该法求得的宇宙年龄为80亿~180亿年。但是,人们对恒星进行观测发现,最老的恒星年龄约200亿年,因此,180亿年的年龄是不够的。 是基于宇宙膨胀的观测事实确立的。在一个不断膨胀的宇宙中,测定膨胀速度可通过红移量的测量来获得。测出邻近星系与地球的距离,再由此标定红移与距离的关系,就可求得宇宙的年龄。由此可知,关键是测出邻近星系与地球之间的距离。测量地球与邻近星系距离的方法有两种,但两种方法最终求得的宇宙年龄都在100亿~200亿年之间,这就是宇宙目前年龄的大致范围。

    未来宇宙科学/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    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。

    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。

    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。

    纪录片/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    TOM112免费电影最新系列纪录片《宇宙》囊括了宇宙的一切,从黑洞到我们的太阳,从未探索的太空到可能存在生命的星球。《宇宙》这个专题已经被N多机构做过N多遍了,但历史频道做的非常出色,在讲述人类探索宇宙的历史故事的时候,严谨详实地叙说了人类对宇宙的不懈探索,同时将已经了解和尚未了解的宇宙奥秘一一展现出来,真的秉承了历史频道的传统。特别是《火星》不知道被做过多少次了,但历史频道做来,给人感觉耳目一新,里面介绍了2007年最新的资讯。

    科学研究/宇宙[所有的物件、事件、时间、空间、质量的总合] 编辑

    宇宙的颜色像是一杯拿铁

    2009年11月4日:人们总喜欢用“奇幻缤纷、旖旎瑰丽”诸如此类的语言来形容浩渺的宇宙,无疑神秘的太空总是与各种美妙的色彩联系在一起。然而日前美国航空航天局(NASA)的研究显示,其实宇宙是与拿铁咖啡很相似的米黄色,科学家甚至将这种特殊的颜色冠之为“宇宙拿铁色”。
    据英国媒体11月3日报道,NASA和美国约翰·霍普金斯大学的科学家们在分析了2万个银河系发出来的光后得出结论称,这各种色彩的光混合在一起,使我们的宇宙呈现出米黄色。
    科学家表示,在长达60亿年的时光里,宇宙的颜色从最初的蓝色渐渐变成了红色,又逐渐变成浅绿松石色,直到现在变成了如同日落时分天空颜色的米黄色。
    约翰·霍普金斯大学的伊万·鲍德里博士表示:“我们发现宇宙的颜色正往白色发展。”鲍德里博士和同事一道利用宇宙光谱解析收集来的光学数据,最终得出了上述结论。
    如今,我们身处的宇宙一般会在淡淡的粉红、奶油色和轻柔的绿松石色之间变化,这主要是因为个人眼睛适应度的不同,才会看到不一样的颜色。鲍德里博士建议称,如果有人家里搞装修想让天花板变身为宇宙,不妨将米黄色作为主色调才应时应景呢![1]

    有限与无限

    宇宙宇宙
    90%以上的暗物质的存在,已经间接地证明名并非137亿光年的有限宇宙,宇宙时空是无限的,没有边际的,如果宇宙是137亿光年~300亿光年甚至500亿光年,人们不仅会问500亿光年以外是什么东东,人类借助于射电望远镜的工具其视界还是有限的,这就是局限性,大多数非常遥远的天体的射电波不可能到达地球,由于射电波能量不够,一是射电波发射不到地球,二是射电望远镜接收不到其射电波,非常遥远的天体被文明的地球人类称为暗物质,实际上,它们也是恒星(象太阳一样的恒星),类似于银河系、以及其它星系的天体,宇宙的时空是无限的,然而却被137亿光年或200亿光年有限化了,这是不切实际的。未来会证明无限时空是正确的。
     
    宇宙大爆炸理论数秒钟,证明宇宙大爆炸之初超光速,乃至37万年演变超光速,才会拥有今天的无限宇宙。

    有人赞成宇宙是有限的,有人赞成宇宙是无限的,如果不是无限宇宙,人们不禁要想要问视界以外是什么东东,需要求同存异,允许发表不同看法,本人承认后者,因为视界宇宙仅仅是138.2亿光年。[1]

    宇宙无始无终论断

    2002年,美国普林斯顿大学的保罗·斯坦哈特教授与英国剑桥大学的尼尔·图罗克教授,发表了关于“宇宙无始无终”的新论断。他们认为,宇宙既没有“诞生”之日,也没有终结之时,而就是在一次又一次的大爆炸中进行运动,循环往复,以至无穷的。 至于“宇宙无始无终”的新论是否正确,报导中认为,过几年国际天文学界可望对此做出验证。但直到2013年,循环宇宙的观点仍存在争议。[2]

    三种宇宙观

    第一宇宙观:宇宙是精神的(黑格尔)。   
    第二宇宙观;宇宙是物质的(马克思)   
    第三宇宙观:宇宙是最大的生命体(薛宣林)   
    第三宇宙观来源:《人和恐龙本不属于现行地球 相对派和爱因斯坦假定之延续》 (新华网 人民网 新浪网等 2009.4.6) 

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    参考资料
    [1]^引用日期:2014-04-20
    [2]^引用日期:2014-11-29
    扩展阅读
    1[1]全集然文明X档案
    2网易宇宙探索
    3浩瀚无限的宇宙

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