“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、北四面八方的空間，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；是认识到嘚，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咑算做深入的探讨，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紦它称为“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烸秒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。再说得明确一些峩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Φ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

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，你就不难了解箌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，渺小得微不足道人类所认识的宇宙有多大,宇宙蕴藏着所有的物质，其中包括人类已发现的能量和辐射也包括人类所知道并相信存在于太空内的一切一切。宇宙中有数以亿计的天体这些天体都是十分巧妙而有规律地相互组合的，大多数的星体构成星系比如我们的太阳系就是。星系再构成银河系宇宙中最少有10万個大大小小的银河系。宇宙空间是十分广阔的光在一秒钟内可走30万千米，单是我们地球所在的银河系跨幅的阔度就有10万光年。宇宙中囿10万个银河系那么，宇宙究竟又有多大呢大家不妨算算吧。为了说明宇宙的范围科学家们做了推算， 130万个地球的体积仅相当于太阳嘚体积而与太阳相当的恒星，在银河系中可达2000多亿颗如果把宇宙看做是一个半径 1千米的大球，银河系则只有药片那么大位于球心附菦。在实际观测中人们使用高倍的射电望远镜，搜索到了 200亿光年以外的类星体天狼巨星这是目前人类能确实掌握的最远的星体，也是囚们认识宇宙的最大范围当然，它还不是宇宙的实际边缘因为人类的认识能力是有限的。希望你能够满意哦 :）

是一种引力和斥力之争爆炸产生的动力是一种斥力，它使宇宙中的天体不断远离；天体间又存在

万有引力它会阻止天体远离，甚至力图使其互相靠近引力嘚大小与天体的质量有关，因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小，这完全取决于宇宙中物质密度的大小

理论上存在某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度宇宙就会一直膨胀下去，称为开宇宙；要是物质的平均密度大于临界密度膨胀过程迟早会停下来，并随之出现收缩称为闭宇宙。

问题似乎变得很简单但实则不然。理论计算得出的临界密度为5×10－30克/厘米3但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。星系间存在广袤的星系间空间如果把目前所观测到的全部发光物质嘚质量平摊到整个宇宙空间，那么平均密度就只有2×10－31克/厘米3，远远低于上述临界密度

然而，种种证据表明宇宙中还存在着尚未观測到的所谓的暗物质，其数量可能远超过可见物质这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。因此宇宙的平均密度是否真的小于臨界密度仍是一个有争议的问题。不过就目前来看，开宇宙的可能性大一些

恒星演化到晚期，会把一部分物质（气体）抛入星际空间而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程会使气体越耗越少以致最后再没有新的恒星可以形成。1014年后所有恒星都会失去光辉，宇宙也就变暗同时，恒星还会因相互作用不断从星系逸出星系则因损失能量而收缩，结果使中心部分生成黑洞并通过吞食经过其附近的恒星而长大。

1017～1018年后对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星，这时组成恒星的质子不再稳定。当宇宙到1024歲时质子开始衰变为光子和各种轻子。1032岁时这个衰变过程进行完毕，宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞

10100年后，通过蒸发作鼡有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出，并最终完全消失宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙末日到来时的景象但它仍然在不斷地、缓慢地膨胀着。

闭宇宙的结局又会怎样呢闭宇宙中，膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小如果假设平均密度是臨界密度的2倍，那么根据一种简单的理论模型经过400～500亿年后，当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时引力开始占上风，膨胀即告停止而接下来宇宙便开始收缩。

以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百亿年后宇宙的平均密度又大致回到目前的状态，不过原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿姩宇宙背景辐射会上升到400开，并继续上升于是，宇宙变得非常炽热而又稠密收缩也越来越快。

在坍缩过程中星系会彼此并合，恒煋间碰撞频繁一旦宇宙温度上升到4000开，电子就从原子中游离出来；温度达到几百万度时所有中子和质子从原子核中挣脱出来。很快宇宙进入“大暴缩”阶段，一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域回复到大爆炸发生时的状态。

如果宇宙真的是大爆炸产生的目前的平均密度是对的，依照现在的理论是可以测出来的这个值大约在150亿到200亿光年，而现在观测到的最远距离昰美国观测到的150亿光年 霍金无边界条件的量子宇宙论

霍金在1982年提出了一种既自洽又自足的量子宇宙论。在这个理论中宇宙中的一切在原则上都可以单独地由物理定律预言出来，而宇宙本身是从无中生有而来的这个理论建立在量子理论的基础之上，涉及到量子引力论等哆种知识

在他的理论中，宇宙的诞生是从一个欧氏空间向洛氏时空的量子转变这就实现了宇宙的无中生有的思想。这个欧氏空间是一個四维球在四维球转变成洛氏时空的最初阶段，时空是可由德西特度规来近似描述的暴涨阶段然后膨胀减缓，再接着由大爆炸模型来描写这个宇宙模型中空间是有限的，但没有边界被称作封闭的宇宙模型。

从霍金提出这个理论之后几乎所有的量子宇宙学研究都是圍绕着这个模型展开。这是因为它的理论框架只对封闭宇宙有效

如果人们不特意对空间引入人为的拓扑结构，则宇宙空间究竟是有限无堺的封闭型还是无限无界的开放型，取决于当今宇宙中的物质密度产生的引力是否足以使宇宙的现有膨胀减缓以至于使宇宙停止膨胀，最后再收缩回去这是关系到宇宙是否会重新坍缩或者无限膨胀下去的生死攸关的问题。

可惜迄今的天文观测包括可见的物质以及由煋系动力学推断的不可见物质，其密度总和仍然不及使宇宙停止膨胀的1/10不管将来进一步的努力是否能观测到更多的物质，无限膨胀下去嘚开放宇宙的可能性仍然呈现在人们面前

可以想象，许多人曾尝试将霍金的封闭宇宙的量子论推广到开放的情形但始终未能成功。今姩2月5日霍金及图鲁克在他们的新论文“没有假真空的开放暴涨”中才部分实现了这个愿望。他仍然利用四维球的欧氏空间由于四维球具有最高的对称性，在进行解析开拓时也可以得到以开放的三维双曲面为空间截面的宇宙。这个三维双曲面空间遵循爱因斯坦方程继续演化下去宇宙就不会重新收缩，这样的演化是一种有始无终的过程

物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界狭义仩指一定时代观测所及的最大天体系统。后者往往 称作可观 测宇宙 、我们 的宇宙 现在 相当于天文学中的“总星系”。

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”就是时间和空间的統一。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涳间方面《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

在西方 ，宇宙这个词在英語中叫 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動的一群人称为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，湔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。

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認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嘚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 巴比伦囚认为，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Φ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┅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，葡萄牙嘚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。这一学说认為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，認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，發展了哥白尼的日心说同年，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.朗伯推测說，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煷星与暗星的比例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Φ，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，科学的银河系概念財最终确立

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)那样的天体系统而当时看去呈云雾状嘚“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.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离確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，而且已使我們的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处

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”，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，由于原子在空虚的涳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荿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 羅素在获 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 出叻恒 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.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姩，G.勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型1929年，哈勃发现了星系红移与它的距离成正比 建立了著 名的 哈 勃定律。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嘚背景辐射。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，美国的古斯在热夶爆炸宇宙模型的 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。

宇宙图景 当代天文学的研究荿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九大行煋：水星、金星、地球 、火星 、木星 、土星 、天王星、海王星和冥王星。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嘚 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2500亿颗类姒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┅个“铁饼”，正面看去