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地球大气层以外的宇宙空间，大气层空间以外的整个空间。 物理学家将大气分为5层：对流层（海平面至10千米）、平流层(10～40千米)、中间层(40～80千米)、热成层(电离层，80～370千米)和外大气层(电离层，370千米以上)。地球上空的大气约有3／4在对流层内，97％在平流层以下，平流层的外缘是航空器依靠空气支持而飞行的最高限度。某些高空火箭可进入中间层。人造卫星的最低轨道在热成层内，其空气密度为地球表面的1％。在万千米高度空气继续存在，甚至在10万千米高度仍有空气粒子。从严格的科学观点来说，空气空间和外层空间没有明确的界限，而是逐渐融合的。联合国和平利用外层空间委员会科学和技术小组委员会指出，目前还不可能提出确切和持久的科学标准来划分外层空间和空气空间的界限。近年来，趋向于以人造卫星离地面的最低高度(100～110)千米为外层空间的最低界限。[编辑本段]领空和外层空间的划分 关于领空(空气空间）和外层空间的划分问题，历来有两种对立的主张。 ①“空间论”，主张以空间的某种高度来划分领空和外层空间的界限，以确定两种不同法律制度适用的范围。 ②“功能论”，认为应根据飞行器的功能来确定其所适用的法律，如果是航天器，则其活动为航天活动，应适用外空法；如果是航空器,则其活动为航空活动,应受航空法的管辖；整个空间是一个整体，没有划分领空和外层空间的必要。 就“空间论”而言，关于确定外层空间的下部界限大致又有以下几种意见： ①以航空器向上飞行的最高高度为限,即离地面30～40公里; ②以不同的空气构成为依据来划分界限。由于从地球表面至数万公里高度都有空气，因而出现以几十,几百,几千公里为界的不同主张，甚至有人认为凡发现有空气的地方均为空气空间，应属领空范围； ③以人造卫星离地面的最低高度(100～110公里)为外层空间的最低界限。 1976年，巴西、哥伦比亚、刚果、厄瓜多尔、印度尼西亚、肯尼亚、乌干达和扎伊尔等8个赤道国家发表《波哥大宣言》,主张各赤道国家上空的那一段地球静止轨道 (离地面35871公里)属于各该国的主权范围。上述主权要求，使外空划界问题进一步复杂化。近年来，一些持“空间论”者逐渐趋向于接受上述第三种意见,即离地面100公里左右为外层空间的下部界限。1975年，意大利在外空委员会提出以海拔90公里为领空(空气空间)的最高界限。1976年，阿根廷、比利时和意大利支持以海拔100公里为界。1979年，苏联建议离海平面100～110公里以上为外层空间,同时各国空间物体为到达轨道和返回发射国领土，有飞越其他国家领空(空气空间)的权利。但另外一些国家，如美国、英国、日本等，则认为从空间科技现状来看，仍无法规定一定高度作为领空(空气空间)和外层空间的界限。他们强调划定外层空间的条件和时机还不成熟。 外空的定义和界限以及地球静止轨道的法律地位问题尚在联合国和平利用外层空间委员会审议之中。外空委员会正在审议卫星直接电视广播、卫星遥感地球，以及在外空使用核动力源等问题，以便草拟有关的法律原则。[编辑本段]在外空使用核动力源问题 外空委员会科学和技术小组委员会在1979年研究报告的结论中称，只要充分履行有关使用核动力源的安全标准和规定，核动力源可以在外空安全使用。现在法律小组委员会正在上述研究报告的基础上审议能否在现有的国际法规范方面，补充有关在外空使用核动力源的规定问题。[编辑本段]外层空间法 联合国和平利用外层空间委员会(简称“外空委员会”)作为永久性机构,于1959年成立。外空委员会设立了法律和科技两个小组委员会，分别审议和研究有关的法律和科技问题。除上述1963年联大通过的宣言外,外空委员会先后草拟了5项有关外空的国际条约，即《关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内外层空间活动的原则条约》(1966，简称《外层空间条约》)、《营救宇宙航行员、送回宇宙航行员和归还射入外层空间的物体的协定》(1967)、《空间物体所造成损害的国际责任公约》(1971)、《关于登记射入外层空间物体的公约》(1974)和《关于各国在月球和其它天体上活动的协定》(1979)，中国于1983年12月加入了《外层空间条约》。 原则和规则 上述条约提出了一些重要原则和规则，对外层空间法的形成起了重要作用，它们包括：外空的利用应为全人类谋利益；外空和天体供一切国家在平等基础上自由探测和利用；任何国家不得将外空和天体据为己有；探测和利用外空应遵守国际法和维护国际和平与安全；禁止将载有核武器或其他大规模毁灭性武器的人造卫星或航天器放置在地球卫星轨道和外层空间；发射国对射入外空的物体及其所载的人员具有管辖权和控制权；对紧急降落的宇航员应给以一切可能的协助，尽力予以营救和送回发射国,发现的外空物体应予归还;发射国为其外空物体对地面上或对飞行中的飞机造成的损害负有赔偿的绝对责任；发射国在切实可行范围内将所发射的外空物体和有关情报通知联合国秘书长；各国探测和利用外层空间应进行合作和互助；在外空进行活动时,应照顾其他国家的利益;从事外层空间活动应避免使外空遭受有害的污染和使地球环境发生不利的变化；月球和其他天体应限用于和平目的,禁止各种军事利用;月球和其他天体及其自然资源为人类共同财产；公平分配这些资源带来的利益并对发展中国家和对探索作出贡献的国家给予特殊照顾，等等。 在国际法上，尽管有些学者曾经提出过领空无限的主张，但由于地球的自转和公转，以及整个太阳系的运动，认为国家主权无限制地延伸到宇宙中去是没有实际意义的。对外空的探测和利用以及数以千计的人造卫星不断地在围绕地球的轨道上运行的事实，表明外层空间依其性质是难以成为国家主权控制的对象的。1963年联合国大会通过的《各国在探索与利用外层空间活动的法律原则的宣言》，确定了外层空间供一切国家自由探测和使用，以及不得由任何国家据为己有这两条原则。 联合国和平利用外层空间委员会(简称“外空委员会”)作为永久性机构，于1959年成立。外空委员会设立了法律和科技两个小组委员会，分别审议和研究有关的法律和科技问题。除上述1963年联大通过的宣言外，外空委员会先后草拟了5项有关外空的国际条约，即《关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内外层空间活动的原则条约》（1966，简称《外层空间条约》）、《营救宇宙航行员、送回宇宙航行员和归还射入外层空间的物体的协定》(1967)、《空间物体所造成损害的国际责任公约》(1971)、《关于登记射入外层空间物体的公约》(1974)和《关于各国在月球和其它天体上活动的协定》(1979），中国于1983年12月加入了《外层空间条约》。由柳洪平创建。[编辑本段]太空武器 太空武器大部分是新概念武器，主要有： “利剑”——激光武器：用激光作武器的设想是基于激光的高热效应。激光产生的高温可使任何金属熔化。同时激光以光速（每秒钟30万千米）直线射出，延时完全可以忽略，也没有弯曲的弹道，因此不需要提前量，简直指哪打哪。另外，激光武器没有后坐力，可以迅速转移打击目标，还可以进行单发、多发或连续射击。激光武器的本质就是利用光束输送巨大的能量，与目标的材料相互作用，产生不同的杀伤破坏效应，如烧蚀效应、激波效应、辐射效应等。正是靠着这几项神奇的本领，激光武器成为理想的太空武器。 “长矛”———粒子束武器：它是利用粒子加速器原理制造出的一种新概念武器。带电粒子进入加速器后就会在强大的电场力的作用下，加速到所需要的速度。这时将粒子集束发射出去，就会产生巨大的杀伤力。粒子束武器发射出的高能粒子以接近光速的速度前进，用以拦截各种航天器，可在极短的时间内命中目标，且一般不需考虑射击提前量。粒子束武器将巨大的能量以狭窄的束流形式高度集中到一小块面积上，是一种杀伤点状目标的武器，其高能粒子和目标材料的分子发生猛烈碰撞，产生高温和热应力，使目标材料熔化、损坏。 “神鞭”——微波武器：由能源系统、高功率微波系统和发射天线组成，主要是利用定向辐射的高功率微波波束杀伤破坏目标。微波波束武器全天候作战能力较强，有效作用距离较远，可同时杀伤几个目标。特别是微波波束武器完全有可能与雷达兼容形成一体化系统，先探测、跟踪目标，再提高功率杀伤目标，达到最佳作战效能。它犹如无形的“神鞭”，既能进行全面毁伤、横扫敌方电子设备，又能实施精确打击、直击敌方信息中枢。可以说，微波武器是现代电子战、电磁战、信息战不可或缺的基本武器。 “飞镖”———动能武器：动能武器的原理十分简单，说白了，它和飞镖伤人的道理完全一样。一切运动的物体都具有动能。根据动力学原理，一个物体只要有一定的质量和足够大的运动速度，就具有相当的动能，就能有惊人的杀伤破坏能力，这个物体就是一件动能武器。所谓动能武器，就是能发射出超高速运动的弹头，利用弹头的巨大动能，通过直接碰撞的方式摧毁目标的武器。这里最重要的一点是动能武器不是靠爆炸、辐射等其他物理和化学能量去杀伤目标，而是靠自身巨大的动能，在与目标短暂而剧烈的碰撞中杀伤目标。所以，它是一种完全不同于常规弹头或核弹头的全新概念的新式武器。
在网上搜搜霍金的果壳中的宇宙
建议你把太阳系中每种星体形成过程写一下，从星云开始写，然后是物质开始聚集，内部发生聚变，初始太阳系形成，行星开始形成，太阳系冷却。只是告诉你一下思路望采纳
太阳系是原始太阳爆炸形成的太阳系是怎样形成的，这是天文学的基础理论之一，这一基础理论搞不清楚，其他的很多天文学理论就搞不清楚。可到目前为止，太阳系是怎样形成的科学家们也没搞清楚。地球膨裂说认为，太阳系是原始太阳爆炸形成的。46亿年前，太阳因内部的核聚变而发生爆炸，飞出许多熔融的火球，这些熔融的火球冷却后形成了行星、月亮、小行星、卫星和慧星，地球就是其中之一。一些大的火球在冷却的过程中，由于受到表面张力的作用，形成了球形。一些小的火球来不及收缩成球形，而冷却成了不规则的形状，形成了火星和木星间的小行星带、小行星。一些小一点的火球由于离大火球较近而被“俘获”，形成了大火球的卫星。一些离太阳较近的行星具有较重的物质；一些离太阳较远的行星，具有较轻的物质。这是因为离太阳较远的行星具有的液态氢等物质和太阳表面的熔融物质一样，并且较轻，而且处在太阳表面，因此它们在太阳爆炸时获得了较大的离心力，飞离太阳较远；距离太阳较近的行星具有的岩石、金属等物质和太阳表面下面的熔融物质一样，并且较重，而且处在太阳表面的下面，因此它们在太阳爆炸时获得了较小的离心力飞离太阳较近。太阳系是原始太阳爆炸形成的证据：1、质量守衡经科学家们观测，太阳的质量是太阳系质量的，太阳系中行星的质量是太阳系的 （1）。那么太阳的质量+太阳系中行星的质量=太阳系（原始太阳）的质量。也就是。这足已证明太阳系是原始太阳爆炸形成的。2、角动量守衡太阳角动量是太阳系的 ，太阳系中行星的角动量是太阳系的（2）。那么太阳的角动量+太阳系中行星的角动量=太阳系（原始太阳）的角动量。也就是 。这足已证明太阳系是原始太阳爆炸形成的。3、能量守衡（转动能量守衡）因为天文计算中不可能绝对准确，所以我们可以把天文学家们关于太阳、行星的质量，太阳、行星的角动量占太阳系的百分比看成是整数。也就是把太阳的质量看成是太阳系质量的99.%，太阳系中行星的质量看成是太阳系的1% 、太阳的角动量看成是太阳系的1%，太阳系中行星的角动量看成是太阳系的99% 。这也就是说太阳的质量和行星的质量之比为99/1，太阳的角动量和行星的角动量之比为1/99。这也就是说太阳的质量和行星的质量之比和太阳的角动量和行星的角动量之比互为倒数1/99=1/99。我们设太阳的质量为m ，太阳系中行星的质量为m1 ，根据角动量公式mr2ω，设太阳的角动量为mr2ω ，太阳系中行星的角动量为m1r12ω1 。这样太阳的质量和行星的质量之比与太阳的角动量和行星的角动量之比互为倒数，也就是m1/ m= mr2ω/m1r12ω1 （1） 。我们假设太阳系是原始太阳爆炸形成的。原始太阳爆炸形成太阳系之后，行星在太阳万有引力的拖拽下围绕太阳公转，太阳的转动能就会不断向行星转移，直至太阳的转动能等于行星的转动能为止。根据实心球转动能公式E=2/5mr2ω2，我们设太阳的转动能为E=2/5mr2ω2 ,太阳系中行星的转动能为E1=2/5 m1r12ω12 。太阳的转动能等于行星的转动能，也就是2/5 mr2ω2 =2/5 m1r12ω12 ， 也就是mr2ω2 = m1r12ω12 （2） 。根据（2）式得出 mr2ω/m1r12ω1= ω1/ω （3）根据（1）、（3）式得出 m1/ m =ω1/ω （4）根据（1）、（4）式得出ω1/ω= mr2ω/m1r12ω1 （5）根据（5）式得出mr2ω2 = m1r12ω12 （6）根据（6）式得出我们假设的（2）式成立，太阳的转动能=太阳系中行星的转动能，太阳的转动能+太阳系中行星的转动能=原始太阳的转动能，转动能守衡。4、行星的公转轨道是椭圆形。我们知道，椭圆形公转轨道是因为离心力大于向心力；圆形公转轨道是因为离心力等于向心力。以地球为例，地球在近日点自西向东公转时，离心力大于向心力，所以地球离太阳越来越远，到远日点时离心力等于向心力：地球在远日点自西向东公转时离心力小于向心力，所以地球离太阳越来越近，到近日点时离心力大于向心力。地球的公转轨道为什么是椭圆形呢？地球膨裂说认为，因为地球是太阳发生爆炸飞离太阳的，所以离心力大于向心力。这就像人造卫星的初始地球轨道是椭圆形一样。因为人造卫星是从地球上发射出去的，人造卫星有一个飞离地球的离心力，而且离心力大于向心力，因此人造卫星的初始地球轨道是椭圆形。因为人造卫星是被月球“俘获”的，离心力等于向心力，所以人造卫星的初始月球轨道为是圆形按照星云说的观点，太阳和行星是同源的，它们都是原始星云形成的，因此它们的公转轨道应该是圆形的。5、八大行星的近日点都在太阳的同一侧。为什么八大行星的近日点都在太阳的同一侧呢？这是因为八大行星是在太阳近日点的一次爆炸时同时飞出的。这就像人造卫星的地球公转轨道近地点就是人造卫星的发射点一样。按照星云说的观点，太阳和行星是同源的，不可能八大行星的近日点都在太阳的同一侧。6、太阳系角动量分布异常我们假设太阳系是原始太阳爆炸形成的，就应该太阳的转动能等于行星的转动能，也就是mr2ω2 = m1r12ω12 （2）。根据（2）式得出mrω2 /m1r1ω12= r1/r （3）根据（1）、（3）式得出 m1/ m = r1/r （4）根据（1）、（4）式得出 r1/r = mrω2 /m1r1ω12 （5）根据（5）式得出mr2ω2 = m1r12ω12 （6）因为m1/ m =1/99，所以 mrω2 /m1r1ω12=1/99 。也就是行星的角动量是太阳系角动量的99% 。因此，太阳系角动量分布异常是原始太阳爆炸形成太阳系的证据。如果太阳系是原始星云形成的，上述太阳系是原始太阳爆炸形成的6个证据就无法解释。参考文献：（1）、查百度：“太阳的质量是太阳系质量的，太阳系中行星的质量是太阳系的”。 （2）、查百度：“太阳角动量是太阳系的 ，太阳系中行星的角动量是太阳系的”。作者：赖柏林
没有引用，则一般是两个问题之一：（1）知道以前文章中存在重复内容，故意不引用。这属于学术不端。（2）不知道以前有重复内容。这一点需要尽量避免，但有的时候很难避免，视工作的类型而定：对于有清晰脉络的一系列工作，如果你的文章是这一系列工作中的一部分，则“不知道以前有重复内容”不是个好理由。因为即使作者孤陋寡闻，这种漏引也是可以通过规范的手段避免的，即自己工作各部分基于哪几篇最重要的文章，这几篇文章有哪些引用，通过网络数据库（我们高能物理通常用 InspireHEP，基本没有遗漏；另外有通用数据库如 Google Scholar 等；Science Web 实时性差，遗漏较多）查一下这些引用都做了什么。这是做科研的基本功，工作开展同时必须要做的，没做好的话是自己的问题。对于天马行空想出来的主意，过去几十年都可能被想出来的，查重就难很多。比如我们 multi-stream inflation 的工作，早期宇宙演化路径分叉导致宇宙不同部分有不同性质的，09 年做出来至今就被别人“重新发明”了好几次。其原因我很理解：如果按引用重要参考文献来查，我们 multi-stream inflation 的“上级”文献直接就是早期宇宙的暴胀理论，目前引用接近万次了，要求“重新发明”我们模型的作者通过这近万次的引用找到我们的工作是不现实的。在网上搜关键字往往也未必能搜出来。所以他们之前不知道我们的工作可以理解，我也是善意提醒一下作者就完事了。最后，这里“非平凡”的意思是，超越标准教科书水平的。比如有的文章，通过给定拉氏量算了个运动方程（本科经典力学教科书水平），还在运动方程处，引一下这个运动方程是哪篇文章里的，这就不必要了。（但是一般来说，如果有相同的运动方程，说明引用文章与你的文章还是有相关性的，在 introduction 中提一下为好。）因为教学原因，有时我需要读一些六七十年前，甚至更早的文章。这些文章写于“good old days”，这些文章通常引用不超过十篇参考文献，只要考虑“注明参考”就好了。但是，现在写参考文献，还要考虑更多。
获得诺贝尔物理学奖的皮布尔斯，他的《物理宇宙学原理》作已成为领域内的标准参考文献。
皮布尔斯的《物理宇宙学》《宇宙的大尺度结构》《物理宇宙学原理》这三本著作已经成为了领域内的标准参考文献。
皮布尔斯研究成果
1、皮布尔斯在创新基本观念方面有着很长的记录，之后被其他科学家进行了广泛的研究。例如，在1987年，他提出了用于早期宇宙发展的原始等曲率重子模型。同样，皮布尔斯在1970年代初期为建立暗物质问题做出了贡献。他还因Ostriker-Peebles标准而闻名，该标准与银河系形成的稳定性有关。
2、皮布尔斯为大爆炸模型做出了许多重要的贡献。与狄克等人一起（在乔治·加莫夫，拉尔夫·A·阿尔弗和罗伯特·C·赫尔曼之后近二十年），他预测了宇宙微波背景辐射。在为大爆炸核合成、暗物质和暗能量做出重大贡献的同时，他还是1970年代宇宙结构形成理论的主要先驱。
3、在皮布尔斯的书《物理宇宙学原理》 中，他根据各向同性宇宙背景辐射表示了宇宙中任何地方的速度的首选参考系，这与先前的模型有所不同，但他认为这并不违反相对论。
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
宇宙一直在膨胀约在100亿至200亿年前，宇宙在他的“第一推动力”的推动下发生爆炸，温度巨高（有差不多几亿亿亿开）。由于受到热涨冷缩的作用，宇宙开始了第一次膨胀；随后仅仅过了一瞬间，出现了正夸克和反夸克，并且两种夸克互相碰撞，然后消失，释放能量，使得宇宙发生了第二次膨胀；又过了约秒，剩下的正夸克在极高温下组合成大量基本粒子，如中子、质子、电子等等。在组合的同时，各种粒子释放出能量，使宇宙发生了第三次膨胀；接着过了一百秒，质子和中子结合形成了氢原子核和氦原子核，并在结合时发出能量，使宇宙发生了第四次膨胀；又过了三十万年，各种聚合出来的原子核俘获了不同数量的电子，形成各种原子，并释放能量，发生了宇宙的第五次膨胀。直到今天，宇宙还在这前五次的膨胀所产生的惯性下继续膨胀着，温度也在继续下降着。 从上面的膨胀看，宇宙是有限的；但从理论上讲，宇宙是无界的。所以宇宙是一个很奇怪的有限无界的空间。这很令人费解。参考文献：《宇宙寻踪》、《迷人的星空》
目前是这样认为的，至于原因好像是大部分的恒星都是越离越远，温度也比平衡温度高，每立方米的分子数也比最低分子数要高，所以宇宙还在膨胀着。你可以找一些书去了解一下这方面的知识。
为庆祝“开放获取周”，英国剑桥大学23日首次在网上公开了英国著名物理学家斯蒂芬·威廉·霍金的博士论文，结果引发人们极大的兴趣，紧接着，由于下载人数太多，致使剑桥大学网站崩溃。大神吧友，来看看这论文写得怎么样？ 使剑桥大学将1966年霍金在24岁时撰写的博士论文《宇宙膨胀的性质》免费发布在学校网站上，供公众下载。然而论文上线后不久，网站服务器便访问人数过多而崩溃了。周一下午，该网页需要数分钟才能打开。不过，打开后网页上没有显示任何内容。 剑桥大学发言人斯图尔特·罗伯特说：“我们在公开霍金博士的论文之后，收到了大量反馈，在不到24小时的时间内一共有将近6万次下载，因此，访问我们网站的用户可能会发现它比平时慢，有时甚至完全无法打开”。剑桥大学网站上霍金博士论文《宇宙膨胀的性质》下载页面现已恢复正常下载。 这篇名为“宇宙扩张的属性”的论文，共有134页。论文中，霍金利用宇宙的膨胀理论来挑战现有的引力理论，他认为，由于早期的摄动，星系是无法形成的。霍金还提供了一种引力辐射和膨胀的模型，表明时空奇异性是“不可避免的”。听上去是不是有些生涩难懂，尽管如此，大众依旧对这位传奇的物理学大师充满了好奇。剑桥大学透露，这篇论文是剑桥大学图书馆中最多人要求阅览的论文，从去年5月迄今有199次，且要求者多来自一般大众，而非学术界。要求阅览数第2名的论文仅有13次。此前霍金的论文只能在剑桥大学图书馆里读到，或者需要支付86美元来获取电子版。 霍金：鼓励全世界人民仰望星空 在网站崩溃之前霍金发声明称：“很高兴这么多人对我的论文感兴趣，希望他们看了之后不会失望！” 霍金说，公开博士论文的目的是鼓励全世界人民仰望星空，不要只着眼于脚下；去思考人类在宇宙中的位置，去理解这个太空世界。“世界上任何一个地方的任何一个人都可以免费获取的，应该不仅仅是我的论文，还应该包括在人类理解范围内每一个伟大思想进行的探索。” 霍金还说：“每一代人都是站在前人的肩膀上的，就像我在剑桥大学读博时受到牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的启发一样。” 据悉，写作这篇博士论文时，霍金已经确诊了“肌肉萎缩性侧索硬化症”。虽然最初的诊断结果称，时年21岁的霍金仅剩下两年寿命，但半个多世纪以来，霍金不仅顺利完成博士论文，同时还成为剑桥大学教授。他在1988年出版的《时间简史》是世界上最为成功的科普书籍，被翻译成40多种语言，销量超过千万。 剑桥大学：“开放获取”打破获取知识的屏障 学术交流副主任亚瑟·史密斯博士表示“开放获取”能够为学术研究提供支持，通过消除人与知识间的屏障，科学、医学和技术各领域能够实现新的突破。他强调，尤其重要的是对博士研究知识的传播。博士论文包含大量独特的未被开发的信息正等着被使用，但通常这些内容都被排除在大众视野之外。 “从2019年10月起，所有剑桥大学的博士毕业生都被要求提交电子版博士论文，以便保存。”史密斯博士称，希望更多学生能像霍金教授一样让自己的论文“开放获取”。同时，他表示“会邀请剑桥校友考虑将他们的论文‘开放获取’”。 在最近的一次庆祝活动中，剑桥大学图书馆服务主任杰西卡·加德纳说：“剑桥是牛顿和达尔文等人的物理论文的‘家’。我们非常小心地保存他们留在纸上的研究数据，并通过我们的数字图书馆和公众分享。”
写星星，行星，地球，都可以呀
宇宙随着空间范围的增大，物质逐步增多，引力场也相应地增强，下面我给大家分享关于宇宙的科技论文，大家快来跟我一起欣赏吧。
奇妙的宇宙世界
关键词：镜子假说，奇点无限大，纯粹的运动，能量货币论。
论文 摘要： 边缘星球的速度是不是光速?如果命题成立，那么边缘星球的另一面光线是无法发散的。如果以光线逃不出宇宙边缘而论，因为宇宙的总质量大于光线的逃逸能量，光线就会弯曲，在宇宙边缘徘徊。甚至像有人预言的，再无穷的直线在宇宙中也能弯成一个圈，任何光线将形成一个闭合。因此宇宙边缘就是一个全反射的大镜子
宇宙大爆炸，超新星的爆发，常使人与原子的裂变、衰变、跃迁相 联系，与炸药爆炸相联系。然而它们又有本质上的不同。宇宙大爆炸，其机制完全超出了人们的想象，喷发的竟是些基本粒子。各种闪耀着光芒的力的触发现象，有着怎样的奥秘呢?
宇宙大爆炸喷发出的基本粒子，它们是如此基本以致我们怀疑宇宙奇点的存在，我们失去了大与小的观念。粒子的形成是瞬间的，而在那一瞬间我们失去了对时间的理解。粒子的每一次快速吸引与组合都以毫秒、纳秒 计算 ，极大与极小瞬间达到统一。极大与极小又带来了数量多少的认知，那些比质子、 电子 还基本的粒子到底有多少呢?这些粒子竟组成了三千亿个星系!这些粒子的多少几乎引起了我们对感觉的怀疑。是的，将两个镜子相对而立，中间放两个小球，在相对的镜子里你能看到多少个小球呢?无数!电脑也能模拟出无穷，在屏幕保护程序中你能看到图形延续的尽头吗?看不到，如果有可能的话它会一直延续下去，并且它也如人的面孔一样永远不会重复。这是不是一种幻觉?光线的传播是我们的唯一的凭证，如果我们不相信光线，我们就得不到任何实在的真理。
既然我们造出了镜子，我们就有理由相信宇宙的边缘有可能是一面面耦合的镜子，或许像足球的内部一样。镜子从各个不同的角度与方向反射，以造成宇宙形象在感官上看起来的无穷。我们所说的宇宙的边缘，是星球能达到的，而不是光线能达到的。由边缘星球的距离，我们才能知道光达到的距离，也是宇宙寿命的年限。而边缘恒星向外辐射的一面，光是怎样发散的呢?边缘星球的速度是不是光速?如果命题成立，那么边缘星球的另一面光线是无法发散的。如果以光线逃不出宇宙边缘而论，因为宇宙的总质量大于光线的逃逸能量，光线就会弯曲，在宇宙边缘徘徊。甚至像有人预言的，再无穷的直线在宇宙中也能弯成一个圈，任何光线将形成一个闭合。因此宇宙边缘就是一个全反射的大镜子。
我们不知道镜子是光滑的还是凹凸不平的，我们只知道宇宙在扩散，镜子也在扩张。我们看到的每一次超新星的爆发，各个镜子在一同相互反射中会导致多个同一物像一同发生作用的假象。这犹如你在由几十、几百个太阳能电池板的玻璃面上看到了几十、几百个太阳!而由于光线传播缓慢的 历史 性，镜子远近的不同，甚至不同的镜子处于神秘的且不同的四维及四维以上的时空里而使光线与历史发生严重扭曲。扭曲会使星系的大小、颜色甚至立体弯曲构象等一切都发生变化。因此我们看到的多个不同星系，甚至外形、时空的远近很不相同，其实它们是同一星系不同侧面、不同维度、不同历史时期的外部景象，甚至是无数平行时空同时存在的表现。
镜子假说只是一种假说与推论，然而它极有可能导致我们对 科学 的失望，使科学走向死胡同。然而我们对它完全不用在意，在我们的现实生活中，在我们的周围，在我们的 社会圈、生物圈、大气圈等数量级上，它是完全站不住脚的。即使如此，假如你团起一团泥巴，你能说一下它有多少个原子吗?这团泥巴是实在的，因此原子的数目是实在的，它是一定的。极多并不能够引起恐惧，极多只是一种客观存在。我们利用隧道显微镜可以对原子的个数进行清点。电子虽然以光速运转，然而它们各自的区域十分明显。
如果把原子变成房间，这团泥巴就是一个现实中的“超级立方体”，如果你进入其中，但并没有机关，你能顺利出来吗?电子的旋转并不能对你造成威胁，真正的威胁是极速的接近光速的旋转能将时空严重搅乱并使时空扭曲，原子核的巨大引力也会使时空产生漩涡塌缩，因此找准方位并顺利出来几乎是不可能的。我们在显微镜中所看到的“球体”的原子，都是因为他们本身结构而发生时空严重扭曲的东西，它们真的都是些球体吗?我们能数出它们的个数，但它们是否真的能论“个”?
现代 大型望远镜的深空探测使我们看到了宇宙的原始风貌，我们对宇宙大爆炸能够再一次回放。我们看到一个小点在放光，慢慢扩大。小点是一个圆亮斑，圆的周缘是宇宙的边缘，而圆斑的外围没有运动与能量的承载，也既没有时空，没有时空的东西是什么?它是漆黑一片!我们不能再推理了，因为无论怎么说它都是荒谬不可信的。然而有一点我们是确信的，就是假如实在论学说成立，假如这个球存在，这样“物质是实在的，星系有三千亿个”，同样“一团泥巴里有无数的原子，尽管无数，它也是数目一定的”，这些都可以成立了。
很显然“漆黑一片”的推理是错误的，因为我们的任何望远镜都逃不出这个亮斑的范围，并且看到的仅仅是这个亮斑中的一小部分，我们永远无法看到亮斑的外围。这种结论使我们失望，同时也使我们有了一个惊人的发现，既时空影像达到一定维度其构象产生了隧道效应，或者称其为纸筒效应。因为它只有时间与空间两个变量，我们称其为宇宙的四维纸筒影像模型 ，简称纸筒模型。这个纸筒对我们认知真理的过程是一个严重的阻碍，在短期内无法打破，或者说我们逃不出这个宇宙，我们摆脱不了这个宇宙的总能量的束缚。然而如果我们永远摆脱不了这个时空及“看守”这块时空的巨大能量，我们就永远看不到宇宙的外部世界。这也给我们提供了一个信息，就是外宇宙是有可能存在的，但它采取了宇宙能量对光线巧妙地完全屏蔽的方法，使我们怎么也找不到它。
由此我提出本宇宙、外宇宙与前宇宙的概念。外宇宙是我们宇宙外部的总宇宙世界，我们逃出我们的本宇宙，就到达了一个“五维空间”，这样我们就能真切的看到我们的四维宇宙构象是怎样的一个管道系统(这仅仅是个假设)，管道不断的弯曲，有可能有交叉联合的地方，这就是所谓的时光隧道。如果我们的飞船如子弹般直线穿梭，冲出了管道的壁(这个壁并不远，或许就在我们的身边，只要我们的速度足够大。这个壁有可能是柔性的并能自动愈合)，但很快就冲进另一个管道进入本宇宙的另一个时空段(这个时空段有可能很小，或者几秒钟的距离)，这就是所谓的时空折叠的UFO式旅行。我们难以想象这是否会造成时空管道的千疮百孔!前宇宙是我们所能看到的，如果宇宙是不断循环的话，如果我们幸运的话，当我们的太空望远镜功率足够大，我们穿越了奇点临界，随着视野一片亮光的闪过，我们看到的将是前宇宙那遍布超级黑洞的处于垂死边缘的景象。黑洞造成光的折射，这是一个五彩斑斓的彩球世界。
宇宙在爆炸初期，基本粒子在极短时间内快速组合，新物质急速产生。基本粒子体积是极小的，极小的体积是否就意味着它们相互组合时间的极快呢?我们从它们极短的寿命周期或许就会明白它们是处于一个与我们截然不同的另一个时间极快的时空之中。然而极快的组合速度就意味着极大的力吗?我们知道原子核内巨大的能量就是极大力的真实表现，是否是力造成了我们现实世界各个数量级时空的断层?
如果我们有一个单位换算，如果我们能进入微型粒子之中，我们不能保证介子的寿命比地球的寿命还长，我们可以高效率的快速完成生物进化与现代高技术文明。然而那不过是立于地球上的人们眼中的“快速”与“高效率”罢了。我们不知道这里面是否有高级文明的世界，因为它们湮灭的速度使我们看不到它们的结构。
宇宙奇点是比原子还小，还是无限大?它的极小与极快，是否是因为高密度以及由此引起的时空的弯曲而造成的假象?然而我们不可以将宇宙想的太复杂，如果将奇点想得无限大，宇宙进化的初始是一个漫长的过程，就必然否认运动与体积的存在，将我们在现实中能依据的东西在宇宙中抹杀掉。我们一定是要依据现实的，在离开提及的存在与相对运动的不可靠性下，我们的理论无法进行。然而正如前文所述，循环论毕竟是一种可以理解的存在。我们很难理解宇宙的不均匀爆炸与初始粒子的快速结合;我们也不清楚为什么随着小粒子的不断兼并与大物质的逐步合成，极快的时空怎么就给改变了;为什么光和粒子能极速运动，而到了大块物质速度竟给降了下来。由于速度的下降而造就的不同时空，不是一种并行关系，而是一种包含与被包含的关系。我们看不到另一个时空，当它能够显现出来，就已经小到装进我们的感光细胞里。它就是这种奇妙的关系。
莫名的速度下降，也是一种能量储存的结果。运动的能量被储存进固定的几何结构中，基本物由原来的放荡不羁到被束缚产生相对静止，运动也就降下来了。如果我们压桌子压不动，这里面就含有运动的力。
然而运动的极限就是达到光速，它使力淋漓尽致的发挥了出来，力不再储存而变成了它的本原存在。粒子要么就达到光速，能量完全变为运动，粒子不再有压力与质量。光子没有了质量，同时也不成为实体物质了。粒子要么就小于光速，能量必定遭到了储存，就有了质量与手掌压力。这就是光磁能量为什么没有压力的感觉的原因，这也同时意味着，凡有固体压力感的东西，就永远达不到真正的光速。困难的解决是实体束缚力能否真正解决，能量得到释放，使我们能够做光速旅行，同时飞船不致分解变成光磁能源。
我们试想是否还有超光速的东西。真正的极速是没有任何实体感觉而唯有运动。可见光虽于人没有神经感觉，却能被反射，被吸收，遭到扼杀。伽马射线越往上，产生的阻遏力越小。真正的极速是没有任何的阻遏并能畅通无阻的，同时没有任何感觉，包括机器仪表所能得到的感应!于是它让我们失去任何察觉的可能。它没有视力感受，没有热浪的灼伤与辐射的危害，它在宇宙中具有绝对的穿透性与不衰减性，对任何物质也没任何影响。不衰减，不被吸收，于我们也没有感觉，而我们却也不能怀疑它的存在。它只存在于我们的观念之中，并且是宇宙的极限存在，它唯一的表现形式就是纯粹的运动。
宇宙的初始扩张是不均衡的，如果过于均衡的话，宇宙中就只会有各种射线，而没有从能量到物质再到黑洞的完美渐变性。这其中要有一种程序，一种编码。如果奇点内部有编制的话，它比生物的生理构造更加复杂，机制更加繁琐。它使宇宙中的物质与能量，使分属各个不同数量级又相对独立的东西，形成了交互作用，这是一个相互交融的统一体。
我们知道光子运动是最快的，基本粒子其次，原子也十分快速。星球运动虽然很快，但再快也达不到光速，也没有基本粒子快。这在一定程度上支持了能量储存与运动释放学说。我们一直不知道能波为何具有绝对运动的形式，虽然它几乎不受任何引力作用，原因就是它能量的绝对释放。
然而从月球到地球再到太阳各自的公转速度，以致河外星系、总星系以至整个宇宙的扩张，却表现出了数量级越大，运动速度越快的现象，最远的星系接近光速，这就是大质量产生大能量的结果，这种巨大的能量竟导致运动与质量的关系向相反的方向变化。
我们看到过星系的碰撞发出巨大的火花与强烈的声波，也看到过液体炸药的威力，看到过基本粒子剧烈对撞的惊心动魄的一面。在不同的数量级上我们能否对它们进行比较呢?如果我们把它们都看作相等大小，我们会怎样认知呢?我们会得出它们的剧烈程度是一样的结论，甚至在相对比较中我们会迷失。
这是越深入原子内部，能量越大，然而越大块的物质又包含更多的化学键等轻微能量之故。事实证明它们具有众多不可比性，如果我们把它们都换算成基本能量呢?黑洞的威力，氢弹的威力，与粒子碰撞的威力就有了可比性，表现为大物质大能量。
宇宙存在的两个定律，既大质量慢相对运动，小质量快相对运动定律，及大物质大能量，小物质小能量定律。二者是相互影响的，也具有相对性。
我们发现，在宇宙中并不是有着等级结构，制度十分严格。并不是因为星系太巨大了，就发射恒星;而恒星也不因其巨大，就发射原子，而原子这一级才有资格发出光线。不管是大到星系团，还是小到基本射线，它们都有一个特点，都以基本光子，一份一份的能量作为基本单位!我们把这种论断，叫做能量原子说，或能量货币论。这一论断也建立在实在论的能量基本思想上，也是我们实在论的研究中的一个重要的立足点，既能量不可再分，一份能量为1hv。我们把它称为宇宙分币，它或许应纳入宇宙的本位换算中，起到重要的实在论的换算作用。
或许我们因为四维及更多维度而迷茫，因为相对论而使许多定理不适用，然而任何知识都具有相对稳定性。在一份能量还没有再次分解以前，在能量实在作为宇宙本源存在的认知具有稳固地位以前，能量货币论将如牛顿经典力学一样，在人类的认知 历史 中发挥巨大作用。
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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.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。.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、.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.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，.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，.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 ，.爱丁顿提出了恒星的质光关系；1937～1939年，.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，.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％，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.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。.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、.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、
我们都生存在同一个地球上，而地球又是宇宙中的一颗行星。宇宙是千变万化的，这一刻是这样的，下一刻就截然不同了。宇宙是神秘的，那一颗颗星系让我们眼花缭乱。 从我的知识体系中，我知道：在200年前，人们一直认为天空中有5个行星，加上地球就是6个。五大行星再加上太阳，月球，就被称为“七曜”。岁月流逝到了1781年3月31日这天，在英国，有个叫威廉·赫歇耳的天文学家用自己的望远镜，看到了在土星之外那颗蓝色的天体——天王星。这个发现，突破了千百年来的传统观念，为人类在探索宇宙的道路上，迈出了了不起的一步，起了解放思想的作用。这让我我想起了李四光说过的：真理，哪怕只见到一线，我们也不能让他的光辉变得暗淡。”正是因为这样，才会有如此重大的发现，这一切都归功于科学家们坚持不懈的努力。 宇宙，既美丽神秘，却又危险，各种星系中，最危险的就是黑洞了，“黑洞”顾名思义，就是不会发光，黑洞洞的。他虽然在宇宙中，但它并不是“星”，而是空间的一个区域，一种特别的天体。它具有强大的引力场，以致任何东西，甚至是光都不能从中逃逸，成为宇宙中一个吞噬物质和能量的“陷阱”。黑洞绝非是永久的隐蔽而毫无生气的物体。由于它的电荷和角动量，黑洞是一个动力学系统，能够受力和施力，能够吸收和提供能量，也就是说它是随着时间变化的，而且它的表面积绝不会随着时间减少，而会随着对物质和辐射的捕获而大。当两个黑洞相撞并成为另一个黑洞。这个面积就一定会大于两个之和。更让人惊奇的是，有一种黑洞会缩小叫量子黑洞。多么神奇啊！宇宙中竟然有如此多的奥秘，这正是人类科学的结晶，只有我们相信科学，探索科学，才能学到更多的知识！
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宇宙之起源 宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。《淮南子·原道训》 注：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大（称为奇点），瞬间产生巨大压力,之后发生了大爆炸，这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理（至今没有被解决）。大爆炸使物质四散出去，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。 然而，因大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释，“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西？ “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。 关于宇宙是如何起源的？空间和时间的本质是什么？这是从2000多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的探索宇宙三部曲，宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辨，而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。 直到20世纪，出现了两种“宇宙模型”比较有影响。一是稳态理论，一是大爆炸理论。20世纪20年代后期，爱德温·哈勃发现了红移现象，说明宇宙正在膨胀。20世纪60年代中期，阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）发现了“宇宙微波背景辐射”。这两个发现给大爆炸理论以有力的支持。现在，大爆炸理论广泛地为人们所接受。大爆炸理论 现代宇宙系中最有影响的一种学说，又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化历程。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实： （1）大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。 （2）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。 （3）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。 （4）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。 大爆炸理论认为，宇宙起源于一个单独的无维度的点，即一个在空间和时间上都无尺度但却包含了宇宙全部物质的奇点。至少是在120～150亿年以前，宇宙及空间本身由这个点爆炸形成。 目前学术界影响较大的“大爆炸宇宙论”是1927年由比利时数学家勒梅特提出的，他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里，在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片，形成了今天的宇宙。1948年，俄裔美籍物理学家伽莫夫等人，又详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后，经一系列元素演化到最后形成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。但是该理论存在许多使人迷惑之处。 宏观宇宙是相对无限延伸的。“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初仅仅是一个点，而它周围却是一片空白，即将人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一种臆测。况且从能量与质量的正比关系考虑，一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢？ 人类把地球绕太阳转一圈确定为衡量时间的标准——年。但宇宙中所有天体的运动速度都是不同的，在宇宙范围，时间没有衡量标准。譬如地球上东西南北的方向概念在宇宙范围就没有任何意义。既然年的概念对宇宙而言并不存在，大爆炸宇宙论又如何用年的概念去推算宇宙的确切年龄呢？ 1929年，美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快--星系红移量与星系距离呈正比关系。但他没能发现很重要的另一点--星系红移量与星系质量也呈正比关系。 宇宙中星系间距离非常非常遥远，光线传播因空间物质的吸收、阻挡会逐渐减弱，那些运动速度越快的星系就是质量越大的星系。质量大，能量辐射就强，因此我们观察到的红移量极大的星系，当然是质量极大的星系。这就是被称作“类星体”的遥远星系因质量巨大而红移量巨大的原因。另外那些质量小、能量辐射弱的星系（除极少数距银河系很近的星系，如大、小麦哲伦星系外）则很难观察到，于是我们现在看到的星系大多呈红移。而银河系内的恒星由于距地球近，大小恒星都能看到，所以恒星的红移紫移数量大致相等。 导致星系红移多紫移少的另一原因是：宇宙中的物质结构都是在一定范围内围绕一个中心按圆形轨迹运动的，不是像大爆炸宇宙论描述的从一个中心向四周作放射状的直线运动。因此，从地球看到的紫移星系范围很窄，数量极少，只能是与银河系同一方向运动的，前方比银河系小的星系；后方比银河系大的星系。只有将来研制出更高分辨程度的天文观测仪器才能看到更多的紫移星系。 宇宙中的物质分布出现不平衡时，局部物质结构会不断发生膨胀和收缩变化，但宇宙整体结构相对平衡的状态不会改变。仅凭从地球角度观测到的部分（不是全部）可见星系与地球之间距离的远近变化，不能说明宇宙整体是在膨胀或收缩。就像地球上的海洋受引力作用不断此涨彼消的潮汐现象并不说明海水总量是在增加或减少一样。 1994年，美国卡内基研究所的弗里德曼等人，用估计宇宙膨胀速率的办法计算宇宙年龄时，得出一个80～120亿年的年龄计算值。然而根据对恒星光谱的分析，宇宙中最古老的恒星年龄为140～160亿年。恒星的年龄倒比宇宙的年龄大。 1964年，美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射，是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效果。宇宙中的物质辐射是时刻存在的，3K或5K的温度值也只是人类根据自己判断设计的一种衡量标准。这种能量辐射现象只能说明宇宙中的物质由于引力作用，在大尺度空间整体分布的相对均匀性和星际空间里确实存在大量我们目前还观测不到的“暗物质”。 至于大爆炸宇宙论中的氦丰度问题，氦元素原本就是宇宙中存在的仅次于氢元素的数量极丰富的原子结构，它在空间的百分比含量和其它元素的百分比含量同样都属于物质结构分布规律中很平常的物理现象。在宇宙大尺度范围中，不仅氦元素的丰度相似，其余的氢、氧……元素的丰度也都是相似的。而且，各种元素是随不同的温度、环境而不断互相变换的，并不是始终保持一副面孔，所以微波背景辐射和氦丰度与宇宙的起源之间看不出有任何必然的联系。 大爆炸宇宙论面临的难题还有，如果宇宙无限膨胀下去，最后的结局如何呢？德国物理学家克劳修斯指出，能量从非均匀分布到均匀分布的那种变化过程，适用于宇宙间的一切能量形式和一切事件，在任何给定物体中有一个基于其总能量与温度之比的物理量，他把这个物理量取名为“熵”，孤立系统中的“熵”永远趋于增大。但在宇宙中总会有高“熵”和低“熵”的区域，不可能出现绝对均匀的状态。所以，那种认为由于“熵”水平的不断升高而达到最大值时，宇宙就会进入一片死寂的永恒状态，最终“热寂”而亡的结局，是把我们现在可观测到的一部分宇宙范围当作整个宇宙的误识。 根据天文观测资料和物理理论描述宇宙的具体形态，星系的形态特征对研究宇宙结构至关重要，从星系的运动规律可以推断整个宇宙的结构形态。而星系共有的圆形旋涡结构就是整个宇宙的缩影，那些椭圆、棒旋等不同的星系形态只是因为星系年龄和观测角度不同而产生的视觉效果。 奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物质运动形式。这种螺旋现象对于认识宇宙形态有着重要的启迪作用，大至旋涡星系，小至DNA分子，都是在这种螺旋线中产生。大自然并不认可笔直的形式，自然界所有物质的基本结构都是曲线运动方式的圆环形状。从原子、分子到星球、星系直到星系团、超星系团无一例外，毋庸置疑，浩瀚的宇宙就是一个大旋涡。因此，确立一个“螺旋运动形态宇宙模型”，比那种作为所有物质总和的“宇宙”却脱离曲线运动模式而独辟蹊径，以直线运动方式从一个中心向四面八方无限伸展的“大爆炸宇宙模型”，更能体现真实的宇宙结构形 还有一点，大爆炸是循环的，有科学家声称:宇宙现在的膨胀达到极点时将又发生一场大爆炸。如同黑洞的形成过程一样，宇宙将变成一个高密度、小体积的球体。缩小到一定程度后，将再次发生大爆炸。根据能量守恒定律，宇宙的能量并没有消亡。但是，却没有人能解释，大爆炸每次循环时间、空间、分子结构等等，都是像上次一样（几百几千亿年以后，又有太阳系，又有地球，又有中国，又有你），还是重新排列（光凭空可以弯曲）稳态理论 宇宙起源的问题有点像这个古老的问题：是先有鸡呢，还是先有蛋。换句话说，就是何物创生宇宙，又是何物创生该物呢？也许宇宙，或者创生它的东西已经存在了无限久的时间，并不需要被创生。直到不久之前，科学家们还一直试图回避这样的问题，觉得它们与其说是属于科学，不如说是属于形而上学或宗教的问题，然而，人们在过去几年发现，科学定律甚至在宇宙的开端也是成立的。在那种情形下，宇宙可以是自足的，并由科学定律所完全确定。 关于宇宙是否并如何启始的争论贯穿了整个记载的历史。基本上存在两个思想学派。许多早期的传统，以及犹太教、基督教和伊斯兰教认为宇宙是相当近的过去创生的。(十七世纪时邬谢尔主教算出宇宙诞生的日期是公元前4004年，这个数目是由把在旧约圣经中人物的年龄加起来而得到的。)承认人类在文化和技术上的明显进化，是近代出现的支持上述思想的一个事实。我们记得那种业绩的首创者或者这种技术的发展者。可以如此这般地进行论证，即我们不可能存在了那许久；因为否则的话，我们应比目前更加先进才对。事实上，圣经的创世日期和上次冰河期结束相差不多，而这似乎正是现代人类首次出现的时候。 另一方面，还有诸如希腊哲学家亚里斯多德的一些人，他们不喜欢宇宙有个开端的思想。他们觉得这意味着神意的干涉。他们宁愿相信宇宙已经存在了并将继续存在无限久。某种不朽的东西比某种必须被创生的东西更加完美。他们对上述有关人类进步的诘难的回答是：周期性洪水或者其他自然灾难重复地使人类回到起始状态。虫洞喷发说 虫洞喷发说认为：我们现在所生存的宇宙起源于一次时空之门的开启。在许许多多平行宇宙中，有一个极其普通的平行宇宙，在这个宇宙中，质量最大的一个黑洞的不断地吞噬宇宙中的其他天体，它的质量不断增大，大到其万有引力可以摧毁一切物质形态，首先将其核心变为能量体，能量逐渐积蓄，最终冲破其外壳，向外释放能量，形成虫洞，时空之门打开。当能量释放完全后，虫洞停止喷发，时空之门关闭。而喷出来的高能粒子，经过漫长的演变后，形成了我们现在所生存的宇宙；那个喷发的虫洞则变为先前那个平行宇宙中的一个普通的天体，这也是我们不能找到宇宙的中心的原因。
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。 最新发现：银河系奇异恒星的伴星现身 科学家利用NASA的远紫外谱仪探索卫星首次探测到船底座伊塔星(Eta Carinae)的伴星。船底座伊塔星是银河系中最重最奇异的星体，座落在离地球7500光年船底座，在南半球用肉眼就可以清楚的看到。科学家认为船底座伊塔星是一个正迅速走向衰亡的不稳定恒星。 长期以来，科学家们就推断它应该存在着一颗伴星，但是一直得不到直接的证据。间接的证据来自其亮度呈现的规则变化。科学家发现船底座伊塔星在可见光，X-射线，射电波和红外线波段的亮度都呈现规则的重覆模式，因此推测它可能是一个双星系统。最有力的证据是每过5年半，船底座伊塔星系统发出的X-射线就会消失约三个月时间。科学家认为船底座伊塔星温度太低，本身并不能发出X-射线，但是它以每秒300英里的速度向外喷发气体粒子，这些气体粒子和伴星发出的粒子相互碰撞后发出X-射线。科学家认为X-射线消失的原因是船底座伊塔星每隔5年半就挡住了这些X-射线。最近一次X-射线消失开始于2003年6月29日。 科学家推断船底座伊塔星和其伴星的距离是地球到太阳之间的距离的10倍，因为它们距离太近，离地球又太远，无法用望远镜直接将它们区分开。另外一种方法就是直接观测伴星所发出的光。但是船底座伊塔星的伴星比其本身要暗的多，以前科学家曾经试图用地面望远镜和哈勃望远镜观测，但都没有成功。 美国天主教大学的科学家罗辛纳. 而平(Rosina Iping)及其合作者利用远紫外谱仪卫星来观测这颗伴星，因为它比哈勃望远镜能观测到波长更短的紫外线。它们在6月10日，17日观测到了远紫外线，但是在6月27日，也就是在X-射线消失前的两天远紫外线消失了。观测到的远紫外线来自船底座伊塔星的伴星，因为船底座伊塔星温度太低，本身不会发出远紫外线。这意味着船底座伊塔星挡住了X-射线的同时也挡住了伴星。这是科学家首次观测到船底座伊塔星的伴星发出的光，从而证实了这颗伴星的存在。 有三个太阳的恒星 据新华社14日电 据14日出版的《自然》杂志报道，美国天文学家在距离地球149光年的地方发现了一个具有三颗恒星的奇特星系，在这个星系内的行星上，能看到天空中有三个太阳。 美国加州理工学院的天文学家在该杂志上报告说，他们发现天鹅星座中的HD188753星系中有3颗恒星。处于该星系中心的一颗恒星与太阳系中的太阳类似，它旁边的行星体积至少比木星大14%。该行星与中心恒星的距离大约为800万公里，是太阳和地球之间距离的二十分之一。而星系的另外两颗恒星处于外围，它们彼此相距不远，也围绕中心恒星公转。 银河系中的星系多为单星系或双星系，具有三颗以上恒星的星系被称为聚星系，不太多见。 恒星并不是平均分布在宇宙之中，多数的恒星会受彼此的引力影响，形成聚星系统，如双星、三恒星，甚至形成星团，及星系等由数以亿计的恒星组成的恒星集团。 天文学家发现宇宙中生命诞生是普遍的现象 近日美国宇航局寻找地球以外生命物质存在证据的科研小组研究发现，某些在实际生命化学反应中起到至关重要作用的有机化学物质，普遍存在于我们地球以外的浩瀚宇宙中。研究结果表明，在宇宙深处存在生命物质、或者有孕育生命物质的化学反应发生，这在浩瀚的宇宙中是一种普遍现象。 上述研究来自“美国宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)”的一个外空生物科研小组。在该小组工作的科学家道格拉斯-希金斯介绍时称：“根据科研小组最新的研究结果显示，一类在生物生命化学中起至关重要作用的化合物，在广袤的宇宙空间中广泛而且大量地存在着。” 作为该外空生物学研究小组的主要成员之一，道格拉斯-希金斯以第一作者的身份将他们的最新研究成果撰文发表在10月10日出版的《天体物理学》杂志上。 希金斯在描述其研究结果时介绍：“利用美国宇航局斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)最近的观测结果，天文学家在我们所居住的银河系内，到处都发现了一种复杂有机物‘多环芳烃’(PAHs)存在的证据。但是这项发现一开始只得到天文学家的重视，并没有引起对外空生物进行研究的天体生物学家们的兴趣。因为对于生物学而言，普通的多环芳烃物质存在并不能说明什么实质问题。但是，我们的研究小组在最近一项分析结果中却惊喜的发现，宇宙中看到的这些多环芳烃物质，其分子结构中含有‘氮’元素(N)的成分，这一意外发现使我们的研究发生了戏剧性改变。” 该研究小组的另一成员，来自美国宇航局艾姆斯研究中心的天体生物学家路易斯-埃兰曼德拉说：“包括DNA分子在内，对于大多数构成生命的化学物质而言，含氮的有机分子参与是必须的条件。举一个含氮有机物质在生命物质意义上最典型的例子，象我们所熟悉的叶绿素，其对于植物的光合作用起着关键作用，而叶绿素分子中富含这种含氮多环芳烃(PANHs)成分。” 据介绍，在科研小组的研究工作中，除了利用来自斯皮策望远镜得到的观测数据外，科研人员还使用了欧洲宇航局太空红外天文观测卫星的观测数据。在美国宇航局艾姆斯研究中心的实验室中，研究人员对这类特殊的多环芳烃，利用红外光谱化学鉴定技术对其分子结构和化学成分进行了全面分析，找到其中氮元素存在的证据。同时科学家利用计算机技术对这些宇宙中普遍存在的含氮多环芳烃，进行了红外射线光谱模拟分析。 路易斯-埃兰曼德拉同时还表示：“除去上述分析结论以外，更加富有戏剧性的发现是，在斯皮策太空望远镜的观测中还显示出，在宇宙中一些即将死亡的恒星天体周围，环绕其外的众多星际物质中，都大量蕴藏着这种特殊的含氮多环芳烃成分。这一发现从某种意义上似乎也告诉我们，在浩瀚的宇宙星空中，即使在死亡来临的时候，同时也孕育着新生命开始的火种。” 本年度最大科学突破:宇宙正膨胀 发现暗能量 通过分析星系团(图中左侧的点)，斯隆数字天空观测计划天文学家确定，暗能量正在驱动着宇宙不断地膨胀。 据英国《卫报》报道，证实宇宙正在膨胀是本年度最重大的科学突破。 报道说，近73％的宇宙由神秘的暗能量组成，它是一种反重力。在19日出版的美国《科学》杂志上，暗能量的发现被评为本年度最重大的科学突破。通过望远镜，人类在宇宙中已经发现近2000亿个星系，每一个星系中又有约2000亿颗星球。但所有这些加起来仅占整个宇宙的4％。 现在，在新的太空探索基础上，以及通过对100万个星系进行仔细研究，天文学家们至少已经弄清了部分情况。约23％的宇宙物质是“暗物质”。没有人知道它们究竟是什么，因为它们无法被检测到，但它们的质量大大超过了可见宇宙的总和。而近73％的宇宙是最新发现的暗能量。这种奇特的力量似乎正在使宇宙加速膨胀。英国皇家天文学家马丁·里斯爵士将这一发现称为“最重要的发现”。 这一发现是绕轨道运行的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）和斯隆数字天文台（SDSS）的成果。它解决了关于宇宙的年龄、膨胀的速度及组成宇宙的成分等一系列问题的长期争论。天文学家现在相信宇宙的年龄是137亿年
爱因斯坦的相对论推出宇宙是大爆炸来的,也就是在某一个偶然的奇点(N维球),酝酿好了以后就因能量足够多了而爆炸,爆炸开始,时间也就开始.但相对论在奇点处是失效的,所以宇宙不一定是大爆炸而来.霍金在时间简史中推论,如果宇宙地的确确是自给自足的,并且没有边界,那麼它就是没有起始点的,也没有终结点,是一直存在的.不过那都只是猜想,要更准确知道宇宙的形成,要统一相对论和量子学,这是一项艰巨的任务.
宇宙的起源 宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。 《淮南子·原道训》注：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。 在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。 大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。然而，大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释，“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西？ “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。大爆炸理论:注释:大爆炸理论 （big-bang cosmology）现代宇宙系中最有影响的一种学说，又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：（1）大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。（2）观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。（3）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。（4）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。 蜚声国际、被视为当今最具有影响力的著名天体物理学家霍金教授，昨天下午在香港科技大学主持讲座，讲题为《宇宙的起源》。这位有“现代爱因斯坦”之称的科学者宣告：宇宙学是一个非常激动人心和活跃的学科。我们正接近回答这古老的问题：我们为何在此？我们从何而来？一千八百多名现场观众和数以十万计的香港人在电视机屏幕前倾听了霍金透过语音合成器的演说。 霍金的演讲全文如下： 根据中非Boshongo人的传说，世界太初只有黑暗、水和伟大的Bumba上帝。一天，Bumba胃痛发作，呕吐出太阳。太阳灼干了一些水，留下土地。他仍然胃痛不止，又吐出了月亮和星辰，然后吐出一些动物，豹、鳄鱼、乌龟、最后是人。 这个创世纪的神话，和其它许多神话一样，试图回答我们大家都想诘问的问题：为何我们在此？我们从何而来？一般的答案是，人类的起源是发生在比较近期的事。人类正在知识上和技术上不断地取得进步。这样，它不可能存在那么久，否则的话，它应该取得更大的进步。这一点甚至在更早的时候就应该很清楚了。 亚里士多德：宇宙无开端 宇宙已经存在了无限久的时间 例如，按照Usher主教《创世纪》把世界的创生定于公元前4004年10月23日上午9时。另一方面，诸如山岳和河流的自然环境，在人的生命周期里改变甚微。所以人们通常把它们当作不变的背景。要么作为空洞的风景已经存在了无限久，要么是和人类在相同的时刻被创生出来。 但是并非所有人都喜欢宇宙有个开端的思想。例如，希腊最著名的哲学家亚里士多德，相信宇宙已经存在了无限久的时间。某种永恒的东西比某种创生的东西更完美。他提出我们之所以看到发展处于这个情形，那是因为洪水或者其它自然灾害，不断重复地让文明回复到萌芽阶段。信仰永恒宇宙的动机是想避免求助于神意的干涉，以创生宇宙并启始运行。相反地，那些相信宇宙具有开端的人，将开端当作上帝存在的论据，把上帝当作宇宙的第一原因或者原动力。 宇宙开端前 时间无意义 时间是绝对的，时间从无限的过去向无限的将来流逝 如果人们相信宇宙有一个开端，那么很明显的问题是，在开端之前发生了甚么？上帝在创造宇宙之前，他在做甚么？他是在为那些诘问这类问题的人准备地狱吗？德国哲学家伊曼努尔.康德十分关心宇宙有无开端的问题。他觉得，不管宇宙有无开端，都会引起逻辑矛盾或者二律背反。如果宇宙有一个开端，为何在它起始之前要等待无限久。他将此称为正题。另一方面，如果宇宙已经存在无限久，为甚么它要花费无限长的时间才达到现在这个阶段。他把此称为反题。无论正题还是反题，都是基于康德的假设，几乎所有人也是这么办的，那就是，时间是绝对的，也就是说，时间从无限的过去向无限的将来流逝。时间独立于宇宙，在这个背景中，宇宙可以存在，也可以不存在。 直至今天，在许多科学家的心中，仍然保持这样的图景。然而，1915年爱因斯坦提出他的革命性的广义相对论。在该理论中，空间和时间不再是绝对的，不再是事件的固定背景。相反地，它们是动力量，宇宙中的物质和能量确定其形状。它们只有在宇宙之中才能够定义。这样谈论宇宙开端之前的时间是毫无意义的。这有点儿像去寻找比南极还南的一点没有意义一样。它是没有定义的。 大爆炸宇宙学 大爆炸宇宙学是现代宇宙学中最有影响的一种学说，与其它宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从冷到热，从密到稀的过程如同一次规模很大的爆发。 根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。 温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。 大爆炸模型能统一说明以下几个观测事实： 1、大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。 2、观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。 3、在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30％。用恒星核反应机制不足以说明为什么又如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。 4、根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度大约为3K。这一结果无论在定性上或者定量上都与大爆炸理论的预言相符。但是，在星系的起源和各向同性分布等方面，大爆炸宇宙学还存在一些未解决的困难问题。 宇宙自然选择学说简介 为什么宇宙会是我们观测到的这副样子？为什么它具有目前已测知的那些基本常数值？80年代初，在宇宙创生大爆炸框架下发展了目前最流行的暴胀宇宙模型：宇宙在大爆炸后不到1秒的时间里膨胀了大约10-30倍，大约和橘子一般大小，然后开始以较稳定的膨胀速率，直到现在，大约150亿年，成为目前的样子。在这个过程中，物质“疙瘩”逐步形成了星系、恒星以及生命。这个模型暴胀期的长短是个关键。若稍短，物质为充分散开，原生宇宙就有重新坍缩为起点；若稍长，原生宇宙的物质则过于分散，形不成星系和恒星，自然也就不会出现生命和人类。因此出现了暴胀为何如此精确的问题，按照现行的物理学基本定律，大爆炸产生的宇宙其“自然尺寸”应该只有亚原子大小，即普克郎长度10 ^－35量级，而这样的宇宙是短命的。前苏联科学家林德提出“自我增殖的宇宙”概念——“最有可能的是，我们正在研究的宇宙是由早期的若干宇宙所形成的。”1987年霍金进一步提出了“婴儿宇宙”模型，两个大宇宙通过一个细“管子”连接起来，这个细管子称为“虫洞”，大宇宙为母宇宙，可能存在着从母宇宙分岔出去的另一端是自由的虫洞，这样的管子成为子宇宙、婴儿宇宙。就是说除了我们生存的宇宙之外还可能存在着众多的由虫洞连接起来的其他宇宙。1992年，萨莫林在前人基础上提出了宇宙自然选择学说。母宇宙是空间闭合的，犹如一个黑洞，该黑洞在生存了一段时间后坍缩为一个奇点，奇点又会反弹爆炸膨胀为新的下一代宇宙。这个学说的要点是，子宇宙中的物理常数较之母宇宙的物理常数会有小的、或强或弱的随机变异，新生的婴儿宇宙在再次坍缩成奇点前能膨胀到几倍普克郎长度大小，随机变异的物理常数有可能允许小小的暴胀，子宇宙可变的较大，当它足够大时，可分隔为两个或更多的不同区域，每个区域又坍缩为一个新的奇点，新奇点又触发下一代的子宇宙，如此时代相传，有的小宇宙重又坍缩，有的具有某些基本常数值的宇宙能更有效的产生许多黑洞，从而较具有其他某些基本常数值的宇宙留下更多的后代，借用生物进化论的术语，它们是被“自然选择”下来的，经“选择”作用，产生越来越多的黑洞，也就形成了更多的宇宙。如果宇宙确是由以前的宇宙世代经过这种“自然选择”而产生的话，那么应该预期我们生存在其中的宇宙会具有所观测到的样子并正好具有目前测知的基本常数值。这个学说的另一要点是关于恒星的存在。在许多情况下，恒星是黑洞的前身。在气体和尘埃云中，恒星仍在形成。在碳尘埃微粒表面进行着的化学反应使气体冷却并促使气云坍缩。但碳尘埃粒子是从那里来的呢？斯莫林指出碳元素是由核聚变反应产生的这一情况只有在质子的质量稍大于中子的质量时才会发生，如果两者质量之差比氦核的结合能大的多，则质子和中子不可能粘在一起形成氦核，没有氦，聚变反应链在第一阶段便终止了，根本形不成更重的元素，从而使恒星将少得多，自然也不会有多少黑洞，因此在任何一个宇宙中，若其中质子与中子的质量相差较大，将只能产生很少的宇宙，也就没有什么“选择”的余地了。 宇宙最初是一无所有的真空。此时，时间为零（由正负态虚时间相互抵消而表现为零态时间）；空间为零（正负态虚空间相互抵消而表现为零态空间）；物质为零（正反粒子或正负粒子均未产生）；能量为零（但其中蕴藏着无穷大的正能量和无穷大的负能量）；信息为零（内含一切正负信息，但对外表现为混沌无信息态）；精神为零（此时为无意识状态，“无意之中是真意”）。此时为“道”、“无极”、“零”、“空在”、“真空”。 由于真空中正负对称被打破，即物理学上的“对称的破缺”，宇宙开始孕育出一个虚点（又叫大爆炸宇宙论的“宇宙奇点”）。此时处于“道生一”、“无极生太极”、“虚在”状态。 宇宙奇点大爆炸，同时释放产生正负态实时空、正负（或正反）实粒子、正负信息波，宇宙开始大膨胀。即宇宙的外旋。 当宇宙外旋膨胀速度不断加速至超光速后，物质全部转化为超高能量的信息波（物理学波粒二象互变原理：超光速后粒子变波，次光速后波变粒子，光速时既是粒子又是波）。同时，按超光速运动则时间倒流的原理，宇宙开始由外旋转为时间场逆转的内旋。表现为宇宙大收缩。 当宇宙收缩至当初诞生的奇点处时，正负信息波开始相互湮灭。正N+负N=O，最终整个宇宙都湮灭消失在奇点处。 宇宙千差万别的现象源自于旋律的不同。而表现为光、磁、声 、热、电，表现为五颜六色，表现为春夏秋冬，表现为冷热、美丑、善恶、阴阳、动静、生死、虚实、有无等等。 相同的旋律则表现为共振、共鸣、志同道合等等。 人与天的旋律相近，称为天人合一。 物理学的“孪生子现象”，即为双胞胎之间由于旋律相同或相近而产生的心灵感应、离奇巧合等。 宇宙信息场的波动，必然会对宇宙万物产生影响，称为宇宙全息统一场。 很多问题我们只能增加自己的烦恼，既然我们不会去宇宙外，我们暂时还可以步了解它的外面是什么。我们看看宇宙的定义：“宇”指无限空间,“宙”指无限时间。一切物质及其存在形式的总体。哲学上又叫“世界”。时间无限，空间也无限，我们真的能了解它的外面吗？