宇宙时空论文参考文献

宇宙的诞生 我们现在观察到的宇宙，其边界大约有100多亿光年。它由众多的星系所组成。地球是太阳系的一颗普通行星，而太阳系是银河系中一颗普通恒星。我们所观察到恒星、行星、慧星、星系等是怎么产生的呢？ 宇宙学说认为，我们所观察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一个很小、温度极高、密度极大的奇点。在150亿年到200亿年前，奇点发生大爆炸，从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。 宇宙原始大爆炸后0.01秒，宇宙的温度大约为1000亿度。物质存在的主要形式是电子、光子、中微子。以后，物质迅速扩散，温度迅速降低。大爆炸后1秒钟，下降到100亿度。大爆炸后14秒，温度约30亿度。35秒后，为3亿度，化学元素开始形成。温度不断下降，原子不断形成。宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下，形成恒星系统，恒星系统又经过漫长的演化，成为今天的宇宙。 物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界，狭义上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”。 2003年2月份，美国国家航空航天局曾向全世界公布他们有关宇宙年龄的研究成果。根据其公布的资料显示，宇宙年龄应该为137亿岁。2003年11月份，国际天体物理学研究小组宣称，宇宙的确切年龄应该是141亿岁。地球的形成大约是距今45亿年。 词源考察 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。 在西方，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。 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。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.哈勃用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。 宇宙演化观念的发展 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。 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。太阳系中共有八大行星：水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星。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。 多样性 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。 哲学分析 宇宙概念 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。我们的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 ，可能存在许多具有不同物理参数和初始条件的宇宙，但只有物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。 宇宙 宇宙，是我们所在的空间，“宇”字的本义就是指“上下四方”。 地球是我们的家园； 而地球仅是太阳系的第三颗行星； 而太阳系又仅仅定居于银河系巨大旋臂的一侧； 而银河系，在宇宙所有星系中，也许很不起眼…… 这一切，组成了我们的宇宙： 宇宙，是所有天体共同的家园。 宇宙，又是我们所在的时间，“宙”的本意就是指“古往今来”。 因为，我们的宇宙不是从来就有的，它也有着诞生和成长的过程。现代科学发现，我们的宇宙大概形成于二百亿年以前。在一次无比壮观的大爆炸中，我们的宇宙诞生了！（这就是著名的“大爆炸”理论。） 宇宙一经形成，就在不停地运动着。科学家发现，宇宙正在膨胀着，星体之间的距离越来越大。 宇宙没有开始,没有结束,没有边界,更没有诞生与毁灭,只有一个个阶段的结束与开始,我们现阶段的宇宙大概形成于二百亿年以前。在一次无比壮观的大爆炸中，这阶段的宇宙开始了！最新研究表明,大爆炸孕育于黑洞中,黑洞将所有物质,包括光子在内压到一个点,这时连电子,中子,质子等都已不存在(究竟是什么物质比电子还小呢?当代科技无法解释,暂称为夸克),这时发生了比核聚变更高等级的爆炸,这种爆炸的范围至少波及数十亿光年,又一个新的宇宙纪元就诞生了.题名]：宇宙 [英文缩写]： [英文]：universe；cosmos [解释]： 物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界，狭义上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”。 词源考察 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。 在西方，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。 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、

阶度宇宙空间理论

一、真空与时空扭曲

古希腊学家德谟克利特认为，空间是无物的“虚空”，原子在“虚空”中运动。这些没有物质的空间的观念，同时也就包含了没有物质的时间的观念，而且“虚空”、或“真空”同样经历着时间的流逝过程。这种观点发展到16世纪中期，被牛顿进一步理论化。牛顿认为，时间是和物质运动无关，绝对均匀流逝的纯粹的持续性；空间是和物质相脱离的绝对虚空的框框，物质可以充塞其中，但空间本身却是永远静止不动、固定不变的。

在牛顿的绝对时空观中，时间和空间是两个独立的观念，彼此之间没有联系，分别具有绝对性；且时间与空间的度量与惯性参照系的运动状态无关，同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量（如坐标、速度）可通过伽利略变换而互相联系。

宇宙存在没有物质的绝对的“虚空”、或“真空”吗？时间究竟是什么？时间是与物质、或空间相对独立的绝对存在？空间能够绝对地静止、永远不变不动？

19世纪， 奥地利物理学家、心理学家、哲学家 恩斯特·马赫提出：时间和空间的几何不能先验地给定，而应当由物质及其运动所决定——爱因斯坦称之为马赫原理。爱因斯坦曾宣称，因为马赫思想的影响和启发，所以创建了相对论。

狭义相对论中，爱因斯坦论述因为观测位置不同导致的距离不等形成的对于同一事物变化同时性判断的相对性，并设定真空中光速c不变，由此推论出以光学测量仪器测定量杆物体静止时和运动时长度的不一致的尺缩效应，和运动中计时钟表的钟慢效应，建立不同参考系基于洛伦茨变换运动的相对论理论学说。在广义相对论中，爱因斯坦则提出了引力场和时空扭曲的全新观念，并由此论断，引力是时空扭曲的结果。

可是，我们同样要问：存在完全没有任何物质的真空吗？爱因斯坦、或人类迄今探测到过完全没有任何物质的真空吗？那么，爱因斯坦设定的真空中光速c不变条件的理论、或现实意义是什么呢？固然因为人类以光学仪器测量运动中的量杆长度会因为量杆运动速度与光速的相对值而影响最终的测量结果，但是，人们因此测量的相对结果能够决定、或就是量杆物体的绝对长度吗？时间是什么？一座时钟时针运转的快慢能够决定时间的快慢吗？那么，地球上那么多有快有慢的时钟，它们是不是都因此扭曲了宇宙的时空呢？

二、宇宙与空间的物质基础

在我国古代，宇指代空间，宙指代时间。在外国及至现代物理学也将宇宙视为所有的空间和时间及其内涵，统称为时空。所以，古今中外，无论是世俗民间、还是科学理论界，都似乎笃定地相信，时间和空间是对等、相同层级（或性质）的存在，所以，以空间和时间构成的时空的所谓“时空扭曲”为基础的爱因斯坦广义相对论才会在当今现代物理科学界广泛流行。

在《探究第一推动力与宇宙能量之源》的文章中，我们讨论了物质的质量和运动的两种根本属性，并基于它们阐述了力只是物体运动的动量线性传递的外部表现，而能量则是物体运动的动量离散性传递的外部表现；而且，因为不同的特征空间构成物质特性决定着处于其中相对独立的物质体相互作用的机制和方式，这样也就形成了所谓的万有引力、强相互作用力、电磁力等不同的力的形式，以及化学能、核能、电能等不同能量形式。

更进一步推论，我们认为，暗物质是客观存在的，电磁场就是暗物质一定形式的运动形成的特征空间；时间则只是人类以地球自转、及其绕太阳公转的运动过程，衡量人类生命及其它事物的发展变化过程的工具。所以，所谓空间、或宇宙，是、且仅只是不停运动着的物质的绝对实体存在的呈现；宇宙里面、或宇宙之外都并不存在完全没有任何物质的绝对的真空空间、或虚空；也没有与绝对存在的物质构成的空间相对应，具有完全独立性的所谓“时间”事物的绝对实体形式的存在。所谓“过去”，只是人类意识中关于自身及其它事物已经发生的变化过程的记忆，未来则只是人类意识关于自身及其它事物未来变化过程的推理和畅想。

基于宇宙是、且仅只是具有质量和运动两种根本属性的物质和暗物质构成的空间呈现这样极简宇宙理念的认知，并理解了在不同特征空间中物质的运动和相互作用会具有相应不同机制和外部表现的事实，我们不仅能够揭开困扰人类几千年的不同形式作用力、和所有形式能量的共同本质，而且能够完全规避、摒除一些陈规浅见和毫无必要的人为设定的误导与干扰，推动物理科学理论研究朝向正确的方向发展。

比如，既然所有的作用力都是物体相互的辐射和吸收在相应特征空间压强作用挤压下相互靠近运动的表现，传递各种作用力的就是构成相应特征空间的基础物质本身，并不需要、也不存在特定的传递万有引力的引力子、或传递其他作用力的物质粒子；而且，电磁场就是暗物质空间，电磁力即是暗物质粒子运动形成的作用力，那么，我们就完全没有必要引入、或设定所谓的时空扭曲，以及引力场和引力波的存在。这样，我们就可以心无旁骛地针对性的研究因为太阳核反应喷射物质和辐射导致太阳系空间物质构成状况的变化促使太阳系空间压强的变化，以及太阳与包括地球在内天体相互辐射和吸收的变化，共同作用推动太阳系过去、现在和未来演化的趋势，探究地球及人类的未来。

再比如，既然空间就是物质绝对存在的呈现，并不存在完全没有物质的真空、或虚空，而且，因为物质绝对运动的属性，所以，可以推断，不可能存在物质分布绝对均匀的空间。又因为人类认知、定义的“时间”事物并不是与物质相同性质的绝对存在，所以也就并不可能存在所谓的时空扭曲，只有不同区域空间构成物质的疏密之别。那么，我们关于“真空中光速不变”的设定，只可以解读为，在人类迄今探知的相对均匀的星际宇宙空间中，光速才可以人为设定相对稳定不变量值，以便人类作相关的科学研究。这样我们也就能够理解，在水中、大气空间、太阳球体附近光速和运动路线的各种不同和变化，以及现代量子力学中“量子纠缠”状态的超光速现象。因为它们分别处于不同的特征空间，或者我们可以这样表述，因为它们分别处于由不同物质构成的不同阶、不同维度的阶度空间，所以光的速度和运动路径才会发生改变，表现出不一样。

而且，既然宇宙空间就是物质存在的表现，宇宙间并不存在没有物质的绝对真空，那么，我们完全可以推论判断，光子在空间的高速运动的本质，是、且只能够是通过光子物质的传动实现。就像桌球上的母球击打目标球后，母球替代了目标球的位置，目标球则代替母球继续运动；当球桌上有许多目标球时，一个母球击出之后，可以同时击到两个目标球，这两个目标球又分别可以碰撞其它的目标球，这样，在一个母球运动之后，也就会发生不同目标球的相互碰撞。基于这些事实和原理，我们也就能够理解，现代量子物理“双缝干涉”实验中，发射光子与自己干涉的客观事实真相：被发射光子同时激发的多个其它光子之间的相互干涉；以及光子波粒二象性的本质：光子传动置换相对位移、与绝对位移（关于这些内容，我们将会在《 量子物理的哲学基础及其理论完备性科学阐释 》暂定名>文章中作更详细的阐述）。

三、宇宙空间的“阶”与“度”

既然宇宙的本质是、且仅只是物质构成的空间各种演化结果的呈现，所谓时间，是、且仅只是物质运动演化形成事物、及其发展变化过程被人类意识反映，抽象定义的一种理念事物。而且，因为运动是物质的根本属性，由此，可以推想，构成任何区域空间的物质的数量必然始终处于变化之中，所以，宇宙空间不同区域存在物质数量多少的不同就会是它的基本特征。每一块区域宇宙空间是物质的绝对的、自然的存在，每一种状态也就是它的正常存在现象，所以，并不存在所谓“时空扭曲”、或“空间扭曲”，只存在空间物质的疏密之别。

宇宙空间是物质的整体的存在，相对于宇宙空间中任何相对独立的物质个体，空间则是直接决定其存在和活动范围的区域空间。

比如，对于构成一块石头的原子而言，作为实体的石头就是它们的存在空间；对于水中的鱼而言，水就是它们的存在空间；地球大气层则是人类等动、植物生命存在的空间；太阳系则是地球、金星等行星物体的存在空间，等等。

很显然，这样不同的空间状态、或区域空间，根本地是因为物质分布多少、稠密程度不同相应地呈现出的不同空间层次特征。而且也非常显然，因为不同的空间状态、或特征空间中物质构成、分布结构的不同，决定着处于其中相对独立的物质个体运动和相互作用的机制、方式的不同。比如，鱼和虾等生命体在水空间中的游动，人类和其他动物在地球大气空间的走动和跑动，在太阳系空间中，地球、水星等物体围绕太阳的公转运动等等。而且，在 《探究第一推动力与宇宙能量之源》的文章中，我们已经阐述，因为在不同的特征空间中空间物质形成的相应空间压强的作用，与其中相对独立物质个体辐射、吸收机制共同作用，形成被称之为万有引力、强相互作用力、电磁力等作用力形式；以及，不同物质的混合（或添加催化剂）形成特定的物质空间，在这样的特征空间中物质相互作用产生化学能。

那么，鉴于空间物质分布呈现出清晰的层次性状态特征，并决定着相应不同的物质运动形式，所以，我们有必要对于这样的空间状况做出一种抽象的理论定义、区分，以便于科学研究。

比如，如果以人类为研究考察的基础参照，那么，人类直接依赖据以生存的地球大气空间，我们可以定义为一阶（或基态阶）空间；因为地球是依赖于太阳系空间存在，那么，太阳系是人类存在的更高阶的二阶（或相态阶）空间；太阳系又是存在于银河系空间，那么，银河系则是人类存在的三阶（或泛态阶）空间；以此类推，显物质空间和暗物质空间则分别是人类存在的四阶（或显态阶）空间、五阶（或玄态阶）空间。

在大气空间——人类存在的基态阶空间，又有各种水空间、地下空间、房屋空间、高海拔大气空间等，这些相互平行地被包含存在于基态阶空间的特征空间，我们可以定义为“度空间”。因为构成这样不同度空间的物质不同，也就直接地决定了处于其中的包括人类生命等物质个体的不同运动的特征。

比如地球上一块石头，对于构成该石头的物质分子，石头就是物质分子的基态阶空间，地球大气空间则是它的二阶（相态阶）空间，以此类推。如果将这块石头投放于地球上一个超高温的熔炉，石头中的分子就会高速运动以至石头融化形成液体，这样的高炉对于石头物质分子就是它的二阶空间的一个度空间，在这样特殊的阶度空间也就决定了物质分子的相应运动形式；如果在石头融化的高温的熔炉中同时再投入其它也能够融化的物质，这样对于石头分子而言，其实就是构造形成了更高维的度空间，在这样更高维的阶度空间中因此又决定了石头物质分子的相应不同的运动，或者与其他物质相结合、或者气化、或者爆炸等。

依此分析，可以推论，无论是核反应、化学反应，还是现在高能物理的电子对撞机制造新粒子，其基本原理其实都是通过制备不同的阶度空间，通过不同的阶度空间决定的物质分子不同的运动，产生不同的相应结果。

现代量子物理研究的物理基础，同样也就是在量子级别的空间，因为各种原因导致量子空间不同阶度的变化，决定着微观量子相应不同的运动，最终表现出波函数坍缩、状态转变等量子力学的相应特征。

四、从亚里士多德到量子力学

我们都知道，亚里士多德并不认同德谟克利特“空间是无物的虚空，原子在虚空中运动”的观点，在他看来，如果人们倒空一个容器，那么又有别的物体如空气进入容器，没有空的位置，位置总是某物的位置；所以他认为，“大自然厌恶虚空”，而且他还认为，“离开事物而独立存在的运动是没有的”。[1]31

依据亚里士多德的理解，宇宙在空间上是无限的，空间由万物的形体占据，而构成宇宙的物质元素除了水、火、气、土之外，还有一种居于天空上层的“以太”物质元素。

不过，亚里士多德并没有具体讨论和探究以太物质性质和存在特征，所以在他那里以太只是一种假想物质。至17世纪，R.笛卡尔将亚里士多德的以太引入科学，并赋予它某种力学性质。笛卡尔以为，物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，不存在任何超距作用。因此，空间不可能是空无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。以太虽然不能为人的感官所感觉，但却能传递力的作用，如磁力和月球对潮汐的作用力 。

后来，因为提出光的波动说，R.胡克和C.惠更斯也认为，以太是荷载光波的媒介物质，且以太充满包括真空在内的全部空间，并能渗透到通常的物质之中。

牛顿虽然不同意胡克的光波动学说，但他也像笛卡尔一样反对超距作用并承认以太的存在。不过，在他看来，以太不一定是单一的物质，因而能传递各种作用，如产生电、磁和引力等不同的现象。牛顿也认为以太可以传播振动，但以太的振动不是光，因为光的波动学说（当时人们还不知道横波，光波被认为是和声波一样的纵波）不能解释今天 称为的光的偏振现象，也不能解释光的直线传播现象 。

1 8世纪，由于法国笛卡尔主义者拒绝引力的平方反比定律而使牛顿的追随者起来反对笛卡尔哲学体系，连同他倡导的以太论也在被反对之列。随着引力的平方反比定律在天体力学方面的成功以及探寻以太未获实际结果，使得超距作用观点得以流行。光的波动说也被放弃了，微粒说得到广泛的承认

然而到了19世纪，T.杨、A.菲涅耳、M.法拉第和J.麦克斯韦等科学家逐步发现光是一种波，而生活中的波大多需要传播介质（如声波的传递需要借助于空气，水波的传播借助于水等）。受经典力学思想影响，于是他们便假想宇宙到处都存在着一种称之为以太的物质，而正是这种物质在光的传播中起到了介质的作用。

可是再后来，著名的迈克尔逊-莫雷实验并没有证实存在以太拖曳影响光速的变化，该实验被当作了并不存在以太的证据。以及1905年爱因斯坦在《论动体的电动力学》一文的前言中说：“光以太’的引用将被证明是多余的”，他抛弃了以太说，认为光速不变是基本的原理，并以此为出发点之一创立了狭义相对论。

或许，因为著名物理学家洛伦茨虽然认为光速不变，但却相信以太存在，并不认可相对论。所以，1920年，爱因斯坦在莱顿大学做了一个“以太与相对论”的报告，试图调和相对论和以太论。他指出，狭义相对论虽然不需要以太的概念，但是并未否定以太，而根据广义相对论，空间具有物理性质，在这个意义上，以太是存在的。他甚至说，根据广义相对论，没有以太的空间是无法想像的。不过，爱因斯坦所说的“以太”其实是广义相对论中的度规场，并不具有物质性 。

1922年天文学家卡普坦（Jacobus Kapteyn）最早提出宇宙中可能存在“暗物质”。现代一些科学家一再通过各种的观测和计算证实，暗能量在宇宙中约占到73%，暗物质约占到23%，普通物质仅占到4%，预示着人们认识到的宇宙只占整个宇宙的4%。

2005年10月25日，李政道在清华大学演讲中 指出：21世纪初科学技术最大的谜是暗物质和暗能量。暗物质存在于人类已知的物质之外，人们知道它的存在，但不知道它是什么；它的构成也和人类已知的物质不同。

综合人类悠久文明史上包括以上众多著名和伟大思想家、科学家的理论和思想，和现代物理、天文科学的各项研究，尽管关于以太、或暗物质的特性还存在许多认知盲区、困惑，但是，完全可以确信，除了我们人类可以直接观测、探知的显物质空间，必定还存在有我们人类并不能直接观测、探知的由以太、或暗物质组构的更高层级、或更高维的阶度空间，而且，组构形成这样阶度空间的物质，也明显表现出人类至今尚不能认知的运动形式。

现代量子物理科学磅礴发展也客观、有力地证明，在非常微观的量子空间，微观量子的运动也非常显然地有着不同于常规、或宏观的物质空间中物质的运动形式和相互作用的机制。

这些能够佐证我们在这里建立“阶度宇宙空间理论”的科学理论的价值和现实的思想意义。

参考文献：

[1] 韩震 主编，2017：《西方哲学概论》，北京师范大学出版社。

[2] 百度百科：《以太词条》，作者， 曹昌祺 戴念祖

[3] 《中国大百科全书》（第二版） 物理学 词条：以太，中国大百科全书出版社，2009-07

93年，楼主应该迈入大学的校门了吧？那应该充分的利用好学校提供的资源。向楼主这个问题，完全可以到文献库中搜索。无论学校的质量如何，必定会购买几个文献库的使用权，国内的数据库中，CNKI和万方使用的人数最多。在文献库中搜索“平行宇宙”，相信能得到数以千级的论文。说实话，国内文献虽然不乏精品，但是总体水平比起国外的文献还是低了一个档次的。可以到一些国外的数据库搜索，比如Web of Science，相信楼主读过几篇之后能比较出国内与国外的差距。海阔凭鱼跃，天高任鸟飞。知道这个平台可能没有满足楼主的需求，不妨到更宽阔的空间中放飞自己的梦想。

宇宙是所有空间结构所有时间结构共同堆构的整体时空结构。无比宏大，银河系无比庞大，在宇宙中还算不上一粒尘埃。无比玄妙，充满了无数种不同时空，每个时空都有自己不同的时间场、时间周期、空间大小、空间形状，拥有适合自己的各种规律。平行时空互相联系，比如太阳系九大行星九个时空都有各自的轨道，顺序排列，与人体太极结构的形脏神脏九脏腑对应，排列顺序也一样。上古中国人会用全息多维思维，知道宇宙和万物都具有全息多维时空，很容易找到他们的全息对应。纵向时空也是一样。比如地球是个土星，中心却是近6000度的铁水；太阳系是个九大行星围着的这样一个大土盘子，中心是太阳，太阳表面也是6000度铁水，也都与人体太极结构有全息对应关系，另一种太极，另一种排列顺序以及不同的太极数字。宇宙时空有无穷无量的这种横向纵向全息对应的子时空，也都与人体太极结构对应。因为宇宙就是一个巨人。宇宙大物都是小粒子堆构而成，演化而成，如同种子树叶演化成大树，宇宙由人体演化而来，经过无数次质变。人体由一个受精卵细胞演化而来也是这样。宇宙真象无穷无量，提示人向善立大志。我是农民，只有高中文化，没钱没时间多读书，闲时以天地为师，所以人人是我师，有了点心得，天地可作证，不怕人怀疑。“第一次听说这种怪理论”因为我才想出来，等你明白了就会惊叹博大精深了，是全息多维思维的东西，3000年前中国古人常用。有此思维，失传的也能够复原出来，这就是全息思维的特点之一。现代人没有这种思维，所以总是误解古人。你误解我也是一样，我就像个活着的古人，我不小心有了古人的思维。

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百度百科：互动百科：以下来自维基百科宇宙是由空间、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。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和事件。对于这一体系的整体解释构成了宇宙论。二十世纪以来，根据现代物理学和天文学，建立了关于宇宙的科学理论，称为宇宙学。根据相对论，信息的传播速度有限，因此在某些情况下，例如在发生宇宙爆炸的情况下，时空连续系统中我们将只能收到一小部分区域的信息，其他部分的信息将永远无法传播到我们的区域。可以被我们观测到的时空部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙”。应该强调的是，这是由于时空本身的结构造成的，与我们所用的观测设备没有关系。宇宙大约是由5%的普通物质，25%的暗物质和70%的暗能量构成[1]。目录 [隐藏]1 中文辞源 2 神话和宗教的宇宙观 3 宇宙的历史 4 宇宙大小 5 宇宙的形状 6 宇宙的命运 7 多重宇宙 8 注释 9 相关条目 10 参考文献 [编辑] 中文辞源《文子·自然》：“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。”《尸子》：“上下四方曰宇，往古来今曰宙。”二字连用，始见于《庄子·齐物论》曰：“旁日月，挟宇宙，为其吻合。”《淮南子·天方训》中关于世界起源的论述：“天地未形，冯冯翼翼，洞洞灟灟，故曰太昭，道始于虚霩，虚霩生宇宙，宇宙生气，气有涯垠，清阳者薄靡而为天，重浊者凝滞而为地。清妙之合专易，重浊之凝竭难，故天先成而地后定，天地之袭精为阴阳，阴阳之专精为四时，四时之散精之万物，”[编辑] 神话和宗教的宇宙观起初古人不愿意承认有其他世界的可能性，甚至认为“山后面没有人”，更不用说到宇宙了。但在地球上探险和征服的活动频繁下，又见到新奇的世界甚至星座的变化，从而想像宇宙整体，虽然这些宇宙观主要是纯思辨的产物，但客观上对于后来探险和观测活动是起了指导的作用。佛教宇宙观 佛经中，大的空间叫佛刹、虚空，小的叫微尘，统称为“三千大千世界”。“佛教宇宙观”主张宇宙系由无数个世界所构成。集一千个一小世界称为“小千世界”，集一千个小千世界称为“中千世界”，集一千个中千世界称为“大千世界”；合小千、中千、大千总称为三千大千世界。但佛经中没有说过地和天空的关系与形成，这些问题被认为是当时无法理解的不可说法。前佛教的印度宇宙观 [编辑] 宇宙的历史物理宇宙学 宇宙 · 大爆炸宇宙的年龄大爆炸年表宇宙的终极命运 显示▼隐藏▲早期宇宙 暴涨 · 核合成引力波背景 · 中微子背景微波背景 显示▼隐藏▲膨胀宇宙 红移 · 哈勃定律空间的度规膨胀弗里德曼方程FLRW度规 显示▼隐藏▲结构形成 宇宙的形状结构形成星系形成大尺度结构大尺度丝状结构 显示▼隐藏▲成分 ∧CDM模型暗能量 · 暗物质 显示▼隐藏▲时间表 宇宙学年表大爆炸年表膨胀宇宙的未来 显示▼隐藏▲实验 观测宇宙学2度视场星系红移巡天 · 史隆数位巡天COBE · 毫米波段气球观天计划 · WMAP 显示▼隐藏▲科学家 爱因斯坦 · 霍金 · 弗里德曼 · 勒梅特 · 哈勃 · 彭齐亚斯 · 威尔逊 · 伽莫夫 · 狄基 · 泽尔多维奇 · 马瑟 · 鲁宾 · 斯穆特 · others 本模板: 查看 • 讨论 • 编辑 • 历史 现代物理宇宙学一般认为宇宙起源于大爆炸，即约137.3亿（±1%）年前由一个密度极大，温度极高的状态膨胀而来。对于大爆炸以前的宇宙，目前只有一些猜测性的理论。而最新的研究则认为宇宙年龄为156亿年[2]，但是这个说法还未得到公认[3]。对于大爆炸以后的宇宙，则可以用较成熟的理论加以描述。一种典型的理论是：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（核融合，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。[编辑] 宇宙大小目前关于宇宙是否无限的问题还有争议。如果整个宇宙的空间部分是有限的，那么可以用一个距离来表示。对于均匀各向同性的宇宙来说，这就是三维空间的曲率半径。但是，即使宇宙整体是无限的，宇宙的可观测部分仍是有限的：由于相对论限定了光速为宇宙中信息传播的最高速度，如果一个光子从大爆炸开始传播，到今天传播的固有距离为93亿光年，由于宇宙在膨胀，相应的共动距离约为其3倍，具体数值与宇宙学参数有关，这一距离称为今天宇宙的粒子视界。另一个在物理学数量级估计中常用来表示宇宙大小的距离称为哈勃距离，是哈柏常数的倒数乘以光速，其数值约为1.29 x 1028厘米，也恰为93亿光年。科普和科技书籍中所说的宇宙的大小常指这个数值。哈柏距离可以理解为四维时空的曲率半径。[编辑] 宇宙的形状 威尔金森探测器测量的宇宙微波背景辐射分布。宇宙的形状是宇宙学中一个未解决的问题。用数学的语言说就是：“哪一个三维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清楚。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，尚未清楚宇宙是否是多重连接。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（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。）。哈勃望远镜拍摄的高清晰度深场照片，显示姿态年龄各异的河外星系。照片片上最小，颜色最红的属于人类看到的最古老的星系，在宇宙年龄约8亿年的时候就已经存在。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。[编辑] 宇宙的命运根据天文观测和宇宙学理论，可以对可观测宇宙未来的演化作出预言。均匀各向同性的宇宙的膨胀满足弗里德曼方程。多年来，人们认为，根据这一方程，物质的引力会导致宇宙的膨胀减速。宇宙的最终命运决定于物质的多少：如果物质密度（1）超过临界密度，宇宙的膨胀最后会停止，并逆转为收缩，最终形成与大爆炸相对的一个“大坍缩”（big crunch）；如果物质密度（2）等于或（3）低于临界密度，则宇宙会一直膨胀下去。另外，宇宙的几何形状也与密度有关： 如果（1）密度大于临界密度，宇宙的几何应该是封闭的；如果（2）密度等于临界密度，宇宙的几何是平直的；如果（3）宇宙的密度小于临界密度，宇宙的几何是开放的。并且，宇宙的膨胀总是减速的。然而，根据近年来对超新星和宇宙微波背景辐射等天文观测，虽然物质的密度小于临界密度，宇宙的几何却是平直的，也即宇宙总密度应该等于临界密度。并且，膨胀正在加速。这些现象说明宇宙中存在着暗能量。不同于普通所说的“物质”，暗能量产生的重力不是引力而是斥力。在存在暗能量的情况下，宇宙的命运取决于暗能量的密度和性质，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”，或者也可能膨胀不断加速，成为“大撕裂”（big rip）。目前，由于对暗能量的性质缺乏了解，还难以对宇宙的命运做出肯定的预言。[编辑] 多重宇宙对于多重宇宙有不同的理解。一种理解是，位于可观测宇宙之外的时空，构成了其它的宇宙。例如，在宇宙暴涨中形成的其它大量时空，或者我们宇宙中黑洞奇点内我们所无法理解的时空。这些不同的时空部分总体构成了多重宇宙。另一种理解则强调这些不同的宇宙不仅仅是时空区的独立，而且其中的表现的物理规律也可能有所不同，例如其中的粒子也许具有不同的电荷或质量，其物理常数也各不相同。有时人们也把平行宇宙与多重宇宙当作同义词。不过，平行宇宙还有一种理解，即量子力学中的多世界解释。这种解释认为，在量子力学中，存在多个平行的世界，在每个世界中，每次量子力学测量的结果各自不同，因此不同的历史发生在不同的平行世界中。