宇宙到底是什么样子？

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宇宙到底是什么样子

1917年，爱因斯坦发表了着名的“广义相对论”，为我们研究大尺度、大质量的宇宙提供了比牛顿“万有引力定律”更先进的武器。

应用后，科学家解决了恒星一生的演化问题。而宇宙是否是静止的呢？对这一问题，连爱因斯坦也犯了一个大错误。他认为宇宙是静止的，然而1929年美国天文学家哈勒以不可辩驳的实验，证明了宇宙不是静止的，而是向外膨胀的。正像我们吹一只大气球一样，恒星都在离我们远去。

离我们越远的恒星，远离我们的速度也就越快。可以推想：如果存在这样的恒星，它离我们足够远以至于它离开我们的速度达到光速的时候，它发出的光就永远也不可能到达我们的地球了。从这个意义上讲，我们可以认为它是不存在的。因此，我们可以认为宇宙是有限的。

“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。

宇宙中的“太阳系”是怎样发现的

茫茫无际的宇宙，深藏着无数奥秘。

有人曾设想，除我们的太阳系以外，还应有第二个、第三个太阳系。可是另外的“太阳系”具体在哪里？这个长期以来争论不休的问题，随着织女星周围发现行星系，有人认为已经找到了宇宙中的第二个“太阳系”，为寻找宇宙中其他许多“太阳系”提供了例证。

宇宙中的第一个“太阳系”是怎样发现的呢？

1983年1月，美国、荷兰、英国三个国家成功地发射了红外天文卫星。

后来，天文学家们利用这颗卫星意外地发现天琴座主星——织女星的周围存在类似行星的固体环。

这次发现在世界上还是头一回。这一发现可以说是不同凡响的划时代的发现。

织女星周围的物质吸收了织女星的辐射热，发射出红外线。红外天文卫星正是接收到了它所放射的红外线。比较四个不同接收波段的强度便可计算出该物体的温度为90（约一180T）。一般来说，恒星的温度下限约为500，温度为90这就是说那个物体是颗行星。而且，织女星真的也有行星系的话，它便相当于外行星。这样一个温度的物体只能用波长为几十微米的红外望远镜方可捕获到。

美国、荷兰、英国合作发射的卫星是世界第一颗红外天文卫星，主要用于探测全天的红外源，也就是对红外源进行登记造册。一般红外天文望远镜不能探出宇宙中的低温物体。因为大气中的水分和二氧化碳气体吸收了大量来自宇宙的红外线及地球的热，又会释放互相干扰的红外线。红外天文卫星将装置仪器用极低温的液态氦进行冷却，所以才有了这次的发现。

探测表明，织女星行星系与太阳系行星一般大小。由于织女星发出的总能量是已知的，通过90的物体的温度便能求出织女星和该物体之间的距离，也就是可以求出该行星系的半径。

织女星距离地球26光年，是全天第四亮星。直径是太阳的2.5倍，质量约是太阳的3倍，表面温度约为10000T，比太阳的表面温度（约6000T）高。织女星诞生于10亿年前，太阳诞生于45亿年前，相比之下织女星要年轻得多。地球大致是与太阳同时诞生的，若认为织女星的行星也跟织女星同时诞生，那么就可以视它的行星处在演化的初期阶段。

依据行星形成的一般假说，当恒星产生时，在它的周围散发着范围为太阳系100倍的分子气体云环，因长期相互作用而分成若干个物质团块，进而形成行星。

东京天文台曾公布说，他们用射电望远镜在猎户座星云等地方发现“行星系的婴儿”，也可以说是原始行星系星云。

东京天文台和红外天文卫星的发现，看来可以说是行星形成过程中的不同阶段。深入分析和研究这两个不同阶段，以及更正确地描写织女星的行星像无疑是当前世界天文学界所面临的一大课题。

或许，很少会有人使用专业的天文望远镜来观测宇宙，但头顶的这片天空却是时刻向我们打开的。在白天的时候，我们至少可以看到距离并不算太过遥远的恒星太阳，而到了晚上，不仅可能看到卫星月亮，还能看到很多来自太阳系之外的恒星。

没错，我们肉眼就能看到的这些星球，包括大家生活的这个地球，它们的形状都是圆的（或接近圆形）。与此同时，每一颗星球都有自己的大小（也就是所谓的极限）。

地球的直径大约是月球的4倍，太阳的体积大约是地球的130万倍。既然这些星球都存在于宇宙这个更大的空间中，那么问题来了：是不是宇宙也是一个有极限、并处于不断运动状态之下的一个巨型球体？

宇宙是否也处于旋转的运动状态之中

宇宙是否在旋转可以揭示宇宙的基本本质，这也是为什么宇宙学家们很长时期以来都在研究这个谜团。宇宙是否在旋转，就像其他许多宇宙学问题一样，从我们目前的研究来看，这是一个特别抽象的问题。但是，它同时也被研究宇宙学的科学家们，当作是对基本物理学进行研究的一种方式。

在对宇宙基本性质进行研究的过程中，宇宙会被设定为没有旋转、且每个方向都看起来是相同的。这样的假设和爱因斯坦方程保持了一致性，并建立了对宇宙进行描述的宇宙学标准模型。而我们验证该模型是否正确，则是通过将实际观测数据放入到该模型中，比如，宇宙微波背景的光便是很好的验证工具。

从实验结果来看，虽然温度有千分之一的微小变化，但从各个方向上去看是几乎相同的。所以，科学家们认为，这说明了宇宙在某个方向上的膨胀会比其他方向增加得更多，而没有给出宇宙正在旋转的任何提示信息。通过现有的各大研究来看，宇宙的活动很大长度上都不是自旋的，即便宇宙微波背景的测量很可能在未来有所改善。

宇宙的空间结构可能像膨胀气球

一直以来，我们大多数人都认为宇宙的形状应该是平坦无边的，然而一项新的研究缺打破了这个固有的结论。或许，我们的宇宙就像是一个已经膨胀到很大的气球一般，弯曲的内部空间可以让光束从起点回到终点。而研究过程中用到的大爆炸回声数据，便是来自于宇宙微波的背景。

当然，由于它对我们的现有认知发起了挑战，也缺乏更多的证据，所以，宇宙是缓慢弯曲的这个结论，暂时还无法让所有人信服。毕竟不管是我们对宇宙的传统看法，还是在2018年时发布的数据结果，都呈现出了和该新研究结果的矛盾性。

弯曲的宇宙和扁平的宇宙，不管是在形态上、还是物理特性上，都存在着很大的不同。平坦的宇宙对应的是开放的宇宙空间，而弯曲的宇宙对应的则是封闭的球形宇宙，膨胀的球形空间不只是会让每个点之间的距离变得更大，空间的曲率更会让运动的几何形状，也因此而变得特别复杂。

比如，在平坦宇宙空间中传播的两个光子，不会发生路径上的重叠，更不会产生任何相互作用；而当它们位于封闭的球形宇宙空间的时候，则会在其传播路径的终点相遇。宇宙的形状会涉及到很多问题，如果在之后的时间里，还有更多的证据显示我们的宇宙是弯曲的。

那么，这将导致早期宇宙中的很多数据自相矛盾，就连从宇宙中观测到的速率都会存在差异。当然，关于宇宙的形状，科学家们至今也没有给出定论，只能说哪一种的可能性更大。在宇宙探索的过程中，出现这样的对立性结论也并不奇怪，因为每一个答案的背后一定都蕴藏着我们暂时还不了解的信息。

在不可预测的宇宙中混乱无处不在

我们将宇宙的起源归结于138亿年之前的一次大爆炸，该反应原理本质上其实就是物理学家们所谓的量子物理。在此之后，膨胀的宇宙空间随着温度的下降，缓慢的形成了星系、恒星、行星以及生命。

有研究表示，宇宙的直径应该在930亿光年以上，而科学家们可观测的宇宙年龄大约是138.2亿年。宇宙特别庞大，而我们人类的观测技术又极度有限。尽管我们知道宇宙中有各类星体、黑洞、星系等物质的存在，但这些加起来都只占据了宇宙的5%左右，我们将其称为可见宇宙。

而剩下的95%的部分，即便是科学家们也对其知之甚少，我们将其称为不可见宇宙，这其中就包括了暗物质这种神秘的物质形态。宇宙中的很多新的发现，总是会打乱之前我们以及梳理好的逻辑。熵的不断增加，或有序事物变得无序的趋势，这不仅是宇宙的习惯，也是已知世界的基本规则之一。

简单总结一下：

1.宇宙的直径就目前的研究结果来看，应该在930亿光年左右，也就是说宇宙同样具备大小这个属性；

2.宇宙的形状暂时还没有定论，最新的研究结果表明：宇宙的形状应该更像是一个膨胀之后的气球，其内部是缓慢弯曲的。但是，更多的科学家和大众依然支持宇宙的形状是平坦的，也就是所谓的宇宙有界无边。

3.关于宇宙的很多问题，还需要随着科学技术的进步和科学家们的探索，才能与真实的答案更加接近，因为，我们现在的认知很有可能在将来的某个时间被彻底颠覆。

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