概述【宇宙】()無(wú)垠空間和各類天體、彌漫物質(zhì)的合稱。宇宙在空間和時(shí)間上都是無(wú)窮盡的,而運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)形態(tài)也是無(wú)比多樣的。從我們的月球,到太陽(yáng)素、再到銀河東和河外星系、又到星體團(tuán)因而總星體,構(gòu)成了宇宙中的不同層次。人們的觀測(cè)所及,已達(dá)一百多億光年的宇苗深處(1光年=9.46053x)。在宇宙空間運(yùn)動(dòng)的各個(gè)天體,隨時(shí)間經(jīng)歷著復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程。宇宙年紀(jì)大概137.5億年。
字典解釋宇宙(yǔzhòu),“四方上下曰宇,古往今來(lái)曰宙。”——《新華字典》
在多樣化的漢語(yǔ)中,“宇”代表上下四方,即所有的空間,“宙”代表古往今來(lái),即所有的時(shí)間,“宇”:有限空間,“宙”:無(wú)限時(shí)間。所以“宇宙”這個(gè)詞有“所有的時(shí)間和空間”的意思。把“宇宙”的概念與時(shí)間和空間聯(lián)系在一起,彰顯了我國(guó)古時(shí)人民的智慧。
宇宙“宇宙”一詞,最早出自《尸子》這本書(shū),“宇”代指的是一切的空間,包括東,南,西,北等一切地點(diǎn),是無(wú)邊無(wú)際的;“宙”代指的是一切的時(shí)間,包括過(guò)去,如今等,是無(wú)始無(wú)終的。
“宇”指空間,“宙”指時(shí)間。宇宙就是在空間上無(wú)邊無(wú)際,時(shí)間上無(wú)始無(wú)終的,按客觀規(guī)律運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)世界牛頓第一宇宙速度誰(shuí)提出的,宇宙是萬(wàn)物的合稱,是時(shí)間和空間的統(tǒng)一。宇宙是物質(zhì)世界,不依賴于人的意志而客觀存在,并處于不斷運(yùn)動(dòng)和發(fā)展中。宇宙是多樣又統(tǒng)一的。是所有時(shí)間和空間的統(tǒng)一體,沒(méi)有時(shí)間和空間就沒(méi)有一切。所以它包含了全部。
形狀—未解的心鎖宇宙的形狀如今還是未知的,人類在大膽想像。有的人說(shuō)宇宙似乎是一個(gè)類似人的這樣一種生物的一個(gè)小細(xì)胞,而也有人說(shuō)宇宙是一種擁有比人類更高智的筆記本慧生物所制造下來(lái)的一個(gè)程序或是一個(gè)小小的原件,或則宇宙是無(wú)形的,它時(shí)刻都在變化著...其實(shí)宇宙的形狀是人類一個(gè)未解的一個(gè)心鎖。科學(xué)家推測(cè)宇宙半徑約有300億光年。(這兒指的是我們已知,已觀測(cè)到的宇宙。)
另有一種假說(shuō),宇宙是類似于月球,維度超過(guò)3維,而且如同月球一樣,我們?nèi)匀晃茨茏叱鲈虑颍匀怀白邥?huì)走回原點(diǎn),如果一個(gè)人始終走,他仍然會(huì)回到原點(diǎn)。
宇宙年紀(jì)宇宙年紀(jì)(ageof)是指宇宙從某個(gè)特定時(shí)刻到現(xiàn)今的時(shí)間間隔。對(duì)于個(gè)別宇宙模型,如牛頓宇宙模型、等級(jí)模型、穩(wěn)恒態(tài)模型等,宇宙年紀(jì)沒(méi)有意義。在一般的演進(jìn)的宇宙模型里,宇宙年紀(jì)指宇宙標(biāo)度因子為零起到現(xiàn)今時(shí)刻的時(shí)間間隔。一般,哈勃年紀(jì)為宇宙年紀(jì)的上限,可以作為宇宙年紀(jì)的某種測(cè)度。
使用整個(gè)星體作為透鏡觀看其他星體,目前研究人員最新使用一種精確方式檢測(cè)了宇宙的容積大小和年紀(jì),以及它怎樣快速膨脹。這項(xiàng)檢測(cè)否認(rèn)了“哈勃常數(shù)”的實(shí)用性,它指示出了宇宙的容積大小,否認(rèn)宇宙的年紀(jì)約為137.5億年。
研究小組使用一種稱作引力透鏡的技術(shù)檢測(cè)了從明亮活動(dòng)星體釋放的光線順著不同路徑傳播至月球的距離,通過(guò)理解每位路徑的傳播時(shí)間和有效速率,推測(cè)出星體的距離,同時(shí)可剖析出它們膨脹擴(kuò)張至宇宙范圍的詳盡情況。
科學(xué)家時(shí)常很難辨識(shí)宇宙中遙遠(yuǎn)星體釋放的明亮光源和近距離狹小光源之間的差別,引力透鏡回避了這一問(wèn)題,才能提供遠(yuǎn)方光線傳播的多元化線索。這種檢測(cè)信息使研究人員可以測(cè)定宇宙的容積大小,而且天體化學(xué)學(xué)家可以用哈勃常數(shù)進(jìn)行抒發(fā)。
宇宙生態(tài)
假如把任意一個(gè)時(shí)刻擴(kuò)充開(kāi)來(lái),產(chǎn)生一個(gè)“時(shí)間膜”(宇宙萬(wàn)物映射在里面),這么在這個(gè)時(shí)間膜上,從低級(jí)到中級(jí)的物質(zhì)都是連續(xù)存在著的;原子量小到大,智慧度從小到大,年紀(jì)從小到大都連續(xù)存在著,但是低級(jí)的物質(zhì)總是比中級(jí)的物質(zhì)要來(lái)得多,并向中級(jí)發(fā)展。全集然文明將這些奇怪的物質(zhì)續(xù)存現(xiàn)象,稱之為“宇宙生態(tài)”。
形成緣由猜想:1.高級(jí)別的存在物須要低級(jí)別的存在物來(lái)維持存在。
2.存在物的可存屬性,決定了自然萬(wàn)物都朝著“可以更好存在”的方向發(fā)展,而假如須要在不同的環(huán)境中更好的存在,這么就必然形成了進(jìn)化,也就是低級(jí)的存在物朝著中級(jí)(可在更多環(huán)境中以整體方式存在)的方向發(fā)展。
宇宙起源所謂大爆燃理論,簡(jiǎn)單地說(shuō)就是宇宙開(kāi)始的時(shí)侯是由一個(gè)火球爆燃而產(chǎn)生的。近代科學(xué)研究發(fā)覺(jué)宇宙不是永恒的,而是在不斷的膨脹中。宇宙的不平衡現(xiàn)象最早是由一位法國(guó)的大夫發(fā)覺(jué)的。他在夜空觀查星星時(shí)發(fā)覺(jué),每位星球間的距離并沒(méi)有由于萬(wàn)有引力的關(guān)系而彼此緊靠。這么,在星球之間必將存在另一種力量抵消了它們彼此之間的萬(wàn)有引力。他就把這現(xiàn)象假定為宇宙在不斷地膨脹。
后來(lái)科學(xué)家們又發(fā)覺(jué)了紅移現(xiàn)象,就是遠(yuǎn)距離星球射向月球的光以綠光為多,近距離的則以紫光為主。這說(shuō)明了星球在遠(yuǎn)離月球。接著愛(ài)因斯坦提出了廣義相對(duì)論,他提出加速度不等于零的理論,其中即包含了宇宙膨脹的學(xué)說(shuō)。1931年,德國(guó)天文學(xué)家以先進(jìn)的天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)覺(jué),在銀河系外仍有好多銀河系,而且在不斷地膨脹,這才促使宇宙膨脹的理論得到否認(rèn)。
到了40年代,科學(xué)家們預(yù)測(cè)宇宙是由大爆燃形成的,這么它爆燃以后必將會(huì)有殘馀物質(zhì)留在太空之中。這遺留的物質(zhì)就是電子波[幅射波],其所代表的氣溫約為零下273度。這假定在當(dāng)時(shí)并沒(méi)被否認(rèn)。在60年代時(shí),貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家為電訊研究架起天線時(shí)發(fā)覺(jué)仍然看到噪聲,而這噪聲所代表的氣溫為零下260度左右。在此同時(shí)耶魯學(xué)院的數(shù)學(xué)學(xué)家們也在憑理論尋找大爆燃后的馀波,后來(lái)這兩組工作研究聯(lián)合表示,那天線所收到的噪聲即為大爆燃后的馀波,其氣溫約為零下270度,這一發(fā)表否認(rèn)了大爆燃的理論。
人和宇宙從20世紀(jì)60年代開(kāi)始,因?yàn)槿藫裨淼奶岢龊陀懻摚霈F(xiàn)了人類存在和宇宙形成的關(guān)系問(wèn)題。人擇原理覺(jué)得,可能存在許多具有不同化學(xué)參數(shù)和初始條件的宇宙,但只有化學(xué)參數(shù)和初始條件取特定值的宇宙才會(huì)演變出人類,因而我們只能見(jiàn)到一種容許人類存在的宇宙。人擇原理用人類的存在去約束過(guò)去可能有的初始條件和數(shù)學(xué)定理,降低它們的任意性,使一些宇宙學(xué)現(xiàn)象得到解釋,這在科學(xué)方法論上有一定的意義。但有人提出,宇宙的形成依賴于作為觀測(cè)者的人類的存在。這些觀點(diǎn)值得商榷。如今依照上漲模型,這些被傳統(tǒng)大爆燃模型作為初始條件的狀態(tài),有可能從極初期宇宙的演進(jìn)中形成下來(lái),但是宇宙的演進(jìn)幾乎顯得與初始條件的一些細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)。這樣就使上述那個(gè)借助初始條件的困難來(lái)否定宇宙客觀實(shí)在性的觀點(diǎn)喪失了基礎(chǔ)。但有些人覺(jué)得,因?yàn)樯蠞q造成的巨大距離尺度,致使從整體起來(lái)觀測(cè)宇宙的結(jié)構(gòu)成為不可能。這些擔(dān)憂有其理由,但若果上漲模型正確的話,隨著科學(xué)實(shí)踐的發(fā)展,一定有可能突破人類認(rèn)識(shí)上的困難。
運(yùn)動(dòng)和發(fā)展
宇宙天體處于永恒的運(yùn)動(dòng)和發(fā)展之中,天體的運(yùn)動(dòng)方式多種多樣,比如自轉(zhuǎn)、各自的空間運(yùn)動(dòng)(本動(dòng))、繞系統(tǒng)中心的公轉(zhuǎn)以及參與整個(gè)天體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)等。地球一方面自轉(zhuǎn)一方面圍繞月球運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)又追隨月球一起圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。太陽(yáng)一方面自轉(zhuǎn),一方面又奔向武仙座方向以20千米/秒的速率運(yùn)動(dòng),同時(shí)又帶著整個(gè)太陽(yáng)系以250千米/秒的速率繞銀河系中心運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)轉(zhuǎn)一周約需2.2億年。銀河系也在自轉(zhuǎn),同時(shí)也有相對(duì)于緊鄰的星體的運(yùn)動(dòng)。本超星體團(tuán)也可能在膨脹和自轉(zhuǎn)。總星體也在膨脹。
現(xiàn)代天文學(xué)已然闡明了天體的起源和演變的歷程。當(dāng)代關(guān)于太陽(yáng)系起源學(xué)說(shuō)覺(jué)得,太陽(yáng)系很可能是50億年前銀河系中的一團(tuán)塵埃二氧化碳云(原始太陽(yáng)星云)因?yàn)橐κ湛s而漸漸產(chǎn)生的。星體是由星云形成的,它的一生經(jīng)歷了引力收縮階段、主序階段、紅球星階段、晚期階段和臨終階段。星體的起源和宇宙起源密切相關(guān),流行的想法是:在宇宙發(fā)生熱大爆燃后40萬(wàn)年,氣溫降到4000K,宇宙從幅射為主時(shí)期轉(zhuǎn)化為物質(zhì)為主時(shí)期,這時(shí)或因?yàn)槊芏葷q落產(chǎn)生的引力不穩(wěn)定性,或因?yàn)橛钪婵栈淖饔枚饾u產(chǎn)生原星體,之后再演變?yōu)樾求w團(tuán)和星體。熱大爆燃宇宙模型勾畫(huà)了我們的宇宙的起源和演變史:我們的宇宙起源于200億年前的一次大爆燃,當(dāng)時(shí)氣溫極高、密度極大。隨著宇宙的膨脹,它經(jīng)歷了從熱到冷、從密到稀、從幅射為主時(shí)期到物質(zhì)為主時(shí)期的演化過(guò)程,直到10~20億年前,才步入大規(guī)模產(chǎn)生星體的階段,隨后漸漸產(chǎn)生了我們現(xiàn)今見(jiàn)到的宇宙。1980年提出的上漲宇宙模型則是熱大爆燃宇宙模型的補(bǔ)充。它覺(jué)得在宇宙極初期,在我們的宇宙誕生后約10-36秒的時(shí)侯,它曾經(jīng)歷了一個(gè)上漲階段。
宇宙中心太陽(yáng)是太陽(yáng)系的中心,太陽(yáng)系中所有的行星都繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。銀河也有中心,它周圍所有的星體也都繞著銀河系的中心旋轉(zhuǎn)。這么宇宙有中心嗎?一個(gè)讓所有的星體包圍在中間的中心點(diǎn)?
看上去應(yīng)當(dāng)存在這樣的中心,并且實(shí)際上它并不存在。由于宇宙的膨脹通常不發(fā)生在三維空間內(nèi),而是發(fā)生在四維空間內(nèi)的牛頓第一宇宙速度誰(shuí)提出的,它除了包括普通三維空間(厚度、寬度和高度),還包括第四維空間——時(shí)間。描述四維空間的膨脹是十分困難的,而且我們也許可以通過(guò)推測(cè)汽球的膨脹來(lái)解釋它。
我們可以假定宇宙是一個(gè)正在膨脹的汽球,而星體是汽球表面上的點(diǎn),我們就搬去這種點(diǎn)上。我們還可以假定星體不會(huì)離開(kāi)汽球的表面,只能順著表面聯(lián)通而不能步入汽球內(nèi)部或向外運(yùn)動(dòng),在某種意義上可以說(shuō)我們把自己描述為一個(gè)二維空間的人。
假如宇宙不斷膨脹,也就是說(shuō)汽球的表面不斷地向外膨脹,則表面上的每位點(diǎn)彼此離得越來(lái)越遠(yuǎn)。其中,某一點(diǎn)上的某個(gè)人將會(huì)看見(jiàn)其他所有的點(diǎn)都在退行,但是離得越遠(yuǎn)的點(diǎn)退行速率越快。
如今,假定我們要找尋汽球表面上的點(diǎn)開(kāi)始退行的地方,這么我們都會(huì)發(fā)覺(jué)它早已不在汽球表面上的二維空間內(nèi)了。汽球的膨脹實(shí)際上是從內(nèi)部的中心開(kāi)始的,是在三維空間內(nèi)的,而我們是在二維空間上,所以我們不可能偵測(cè)到三維空間內(nèi)的事物。同樣的,宇宙的膨脹不是在三維空間內(nèi)開(kāi)始的,而我們只能在宇宙的三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。宇宙開(kāi)始膨脹的地方是在過(guò)去的某個(gè)時(shí)間,即億萬(wàn)年曾經(jīng),即使我們可以看見(jiàn),可以獲得有關(guān)的信息,而我們卻未能回到那種時(shí)侯。
我國(guó)的“宇宙論”
戰(zhàn)國(guó)末期的尸佼說(shuō):“四方上下曰宇,往古來(lái)今曰宙。”“宇”指空間,“宙”指時(shí)間,“宇宙”就是時(shí)間和空間的統(tǒng)一。后來(lái)“宇宙”一詞便被拿來(lái)指整個(gè)客觀實(shí)在世界。與宇宙相當(dāng)?shù)母拍钣小疤斓亍薄ⅰ扒ぁ薄ⅰ傲稀钡龋@種概念僅指宇宙的空間方面。《管子》的“宙合”一詞,“宙”指時(shí)間,“合”(即“六合”)指空間,與“宇宙”概念最接近。
中國(guó)唐代天文中有豐富的關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的構(gòu)想。遠(yuǎn)在人類社會(huì)的初期,中國(guó)唐代就漸漸產(chǎn)生“天圓如張蓋,地方如棋局”的樸實(shí)的直觀看法。