宇宙基本知识

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1. 关于宇宙的小知识

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。

它是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。 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。

2. 有关宇宙的知识

宇宙概括 宇宙是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。

宇宙是万物的总称，是时间和空间的统一。宇宙是物质世界，不依赖于人的意志而客观存在，并处于不断运动和发展中，。

宇宙是多样又统一的；多样在物质表现状态的多样性；统一在于其物质性。 分层次的认识宇宙 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打算做深入的探讨，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，人们把它称为“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，如果有一束光以每秒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（2009年）所知道的宇宙的范围。

再说得明确一些，我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中心，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，目前已被人们发现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，你就不难了解到，在我们已经观测到的宇宙中拥有多少星星。

地球在如此浩瀚的宇宙中，真如沧海一粟，渺小得微不足道。 一直以来， 天文学家和我们一样，想知道宇宙究竟有多大。

最近，美国的太空网报道，经过艰苦的计算工作，天文学家发现宇宙超乎寻常的大，其长度至少为1560亿光年。“这样一个有关宇宙大小的发现，显然是以‘宇宙是球形的，是有限无边的’为前提条件的。”

中国国家天文台的研究员陈大明在接受记者专访时说，“长期以来，宇宙学研究领域一直有这样一个争论，宇宙究竟是球形的、马鞍形的、还是平坦的。”北京师范大学副教授张同杰说：“国际主流宇宙学普遍认为宇宙是平坦的，是无限的。”

那么，围绕宇宙的争论从何而来？理据何在？一种最为普遍的观点：在大爆炸之后，宇宙诞生了。“根据现代宇宙学中最有影响的大爆炸学说，我们的宇宙是大约137亿年前由一个非常小的点爆炸产生的，目前宇宙仍在膨胀。”

陈大明研究员说，“这一学说得到大量天文观测的证实。”这一学说认为，宇宙诞生初期，温度非常高，随着宇宙的膨胀，温度开始降低，中子、质子、电子产生了。

此后，这些基本粒子就形成了各种元素，这些物质微粒相互吸引、融合，形成越来越大的团块，这些团块又逐渐演化成星系，恒星、行星，在个别的天体上还出现了生命现象，能够认识宇宙的人类最终诞生了。宇宙是球形的、有限无边的？“认为宇宙是球形的观点在很长时间内存在着，尽管不是国际宇宙学界的主流。”

陈大明介绍说，“它的每一次提出，都会引起人们的关注，就是因为这一观点很奇特。”一个最为明显的例子就是不久前，由美国数学家杰弗里·威克斯构建的宇宙模型：一个大小有限、形状如同足球的镜子迷宫。

“形如足球”的模型令科学界震惊，因为这一学说宣称，宇宙之所以令人产生无边无界的“错觉”，是因为这个有限空间通过“返转”效应无限重复映现自身。威克斯认为，人们之所以感觉宇宙是无限的，是因为宇宙就像一个镜子迷宫，光线传过来又传过去，让人们发生错觉，误以为宇宙在无限伸展。

这一惊人推断后来被《新科学家》杂志收录，同时作为一种“奇谈”在民间广为流传着。宇宙年龄定义 宇宙年龄（universe,age of）宇宙从某个特定时刻到现在的时间间隔。

对于某些宇宙模型，如牛顿宇宙模型、等级模型、稳恒态模型等，宇宙年龄没有意义。在通常的演化的宇宙模型里，宇宙年龄指宇宙标度因子为零起到现在时刻的时间间隔。

通常，哈勃年龄是宇宙年龄的上限，可以作为宇宙年龄的某种度量。根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约200亿年。

年龄推算 宇宙年龄为一百二十五亿年 宇宙的不断膨胀 科学家认为它起源为137亿年前之间的一次难以置信的大爆炸。这是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙边缘的光到达地球要花120亿年到150亿年的时间。

大爆炸散发的物质在太空中漂游，由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的，我们的太阳就是这无数恒星中的一颗。原本人们想象宇宙会因引力而不在膨胀，但是，科学家已发现宇宙中有一种 “暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀。

大爆炸后的膨胀过程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。引力的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。

3. 有关太空的小常识,介绍太空的

地球大气层以外的宇宙空间，大气层空间以外的整个空间.太空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1.6万千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.。

4. 关于宇宙的知识

宇宙知识一、人类对宇宙的认识过程 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。

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。 二、宇宙的层次结构 行星是最基本的天体系统。

太阳系 *** 有九大行星： 水星 金星 地球 火星 木 星 土星 天王星 海王星 冥王星（目前只有极少数科学家同意开除它，降为矮行 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 26 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 （以冥王星作边界） 。 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。

三、宇宙的起源 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。

四、关于外太空的小知识 1、宇宙中有超过 1000 亿个星系。最大的星系有将近 4000 亿星体，我们所 在的星系——银行系可以确定有 1000 亿星球，如果你要数星星，单单银河系的， 一秒数一个，你也要花上 3000 年才数完； 2、“日”是太阳系里面最大块头的，它大约占据太阳系的总质量的 98%(130 万个地球都可以塞到太阳里面，太阳的表面温度有 6000℃，而内部温度则高达 15,000,000℃) ； 3、木星是太阳系中最大的行星，同时也是自转最快的行星，在木星上一天只 有 9 小时 55 分钟； 4、土星是太阳系中第二大的行星，同时还是太阳系中最明亮的星体，它的密 度低到可以在水上漂浮； 5、在象太空一样的真空中， 两个干净、平坦表面的同类金属会立即瞬间黏附， 只需要将它们轻轻合在一起（这就是冷焊接，或者说接触焊）； 6、宇航员在太空不会打嗝（因为重力过低，胃部气体不会从液体中分离，因 此打嗝是不可能的）； 7、在外太空，飘逸的液体都会变成球状（这是由于液体的表面张力以及低重 力）； 8、太空中，你怎么叫都没人听到（因为没有空气传递你惨叫的声波）。

5. 收集五条简单的太空小知识

太空是高寒的环境，平均温度为零下270.3℃. 在太空中，各种天体也向外辐射电磁波，许多天体还向外辐射高能粒子，形成宇宙射线.如太阳有太阳电磁辐射，太阳宇宙线辐射和太阳风，太阳宇宙线辐射是太阳在发生耀斑爆发时向外发射的高能粒子，而太阳风则是由日冕吹出的高能等离子体流. 许多天体都有磁场，磁场俘获上述高能带电粒子，形成辐射很强的辐射带，如在地球的上空，就有内外两个辐射带.由此可见，太空还是一个强辐射环境. 太空还是一个高真空，微重力环境.重力仅为百分之一到十万分之一g (g-重力加速度) ，而人在地面上感受到的重力是1g.所以 *** 太空服人类无法在太空生存。

6. 关于宇宙的一些知识

宇宙 universe;co *** os 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co *** os，在俄语中叫кocMoc ，在德语中叫ko *** os ，在法语中叫co *** os。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co *** os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。

7. 关于宇宙的知识

宇宙知识

一、人类对宇宙的认识过程 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。 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。

二、宇宙的层次结构 行星是最基本的天体系统。 太阳系 *** 有九大行星： 水星 金星 地球 火星 木 星 土星 天王星 海王星 冥王星（目前只有极少数科学家同意开除它，降为矮行 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 26 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 （以冥王星作边界） 。 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。

三、宇宙的起源 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。

四、关于外太空的小知识

1、宇宙中有超过 1000 亿个星系。最大的星系有将近 4000 亿星体，我们所 在的星系——银行系可以确定有 1000 亿星球，如果你要数星星，单单银河系的， 一秒数一个，你也要花上 3000 年才数完；

2、“日”是太阳系里面最大块头的，它大约占据太阳系的总质量的 98%(130 万个地球都可以塞到太阳里面，太阳的表面温度有 6000℃，而内部温度则高达 15,000,000℃) ；

3、木星是太阳系中最大的行星，同时也是自转最快的行星，在木星上一天只 有 9 小时 55 分钟； 4、土星是太阳系中第二大的行星，同时还是太阳系中最明亮的星体，它的密 度低到可以在水上漂浮；

5、在象太空一样的真空中， 两个干净、平坦表面的同类金属会立即瞬间黏附， 只需要将它们轻轻合在一起（这就是冷焊接，或者说接触焊）；

6、宇航员在太空不会打嗝（因为重力过低，胃部气体不会从液体中分离，因 此打嗝是不可能的）；

7、在外太空，飘逸的液体都会变成球状（这是由于液体的表面张力以及低重 力）；

8、太空中，你怎么叫都没人听到（因为没有空气传递你惨叫的声波）。

宇宙的详细解释越详细越好

1917年，爱因斯坦发表了著名的“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年美国天文学家哈勃以不可辩驳的实验，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。

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2.5亿年。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。

参考资料：

宇宙是干什么用的？

科技名词定义

中文名称：宇宙英文名称：universe;cosmos应用学科：天文学（一级学科）；星系和宇宙（二级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片

宇宙宇宙（Universe）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。宇宙根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约138.2亿年。 《文子·自然》：“

已知的宇宙往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。” 《尸子》：“上下四方曰宇，往古来今曰宙。” 在这种观念之下，“宇”代表上下四方，即所有的空间，“宙”代表古往今来，即所有的时间，“宇”：无限空间，“宙”：无限时间。所以“宇宙”这个词有“所有的时间和空间”的意思。 把“宇宙”的概念与时间和空间联系在一起，体现了我国古代人民的独特智慧。

“宇宙”两字连用，最早出自《庄子》这本书，同时，《庄子》一书还给出了一种更抽象的宇宙定义，他说：“出无本，入无窍。有实而无乎处，有长而无乎本剽。有所出而无窍者有实。有实而无乎处者，宇也；有长而无本剽者，宙也。”现代学者张京华将其译为：“有实体存在但并不固定静止在某一位置不变叫做宇；有外在属性但并没有固定的度量可以衡量叫做宙。”此种宇宙定义与时空无关，与现代宇宙观有相似之处。但长期未被人们接受。

宇宙是万物的总称，是时间和空间的统一。宇宙是物质世界，不依赖于人的意志而客观存在，并处于不断运动和发展中，在时间上没有开始没有结束，在空间上没有边界没有尽头。宇宙是多样又统一的；多样在物质表现状态的多样性；统一在于其物质性。宇宙是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。

宇宙形状还是未知的，人类在大胆想象。有的人说宇宙其实是一个类似人的这样一种生物的一个小细胞，而也有人说宇宙是一种拥有比人类更高智慧的电脑 生物所制造出来的一个程序或是一个小小的原件。还有人猜想，宇宙其实就是一个电子，宇宙是一个比电子更小得多的东西，宇宙根本就不存在，或者宇宙是无形的。也有人猜想，我们的宇宙生活在一个大的空间里，叫做“超空间”。在超空间里，有很多宇宙，而超空间的能量是守恒的，而且非常巨大。每当一个宇宙的能量上升时，他邻近的宇宙的能量就会下降。 宇宙大爆炸每一个宇宙的每个地方，能量都不一样，有正能量，也有暗能量，也有没有能量的地方。

目前比较流行的是大爆炸理论。根据大爆炸理论，宇宙的发展史可表示为一个右端开放的封闭曲面体，如右图。左端中心为爆炸奇点，向右延伸137亿光年。从左往右依次为：奇点、40万年的初期膨胀、近4亿年的黑暗期、出现恒星、星系和行星发展期、含有暗物质与暗能量的加速膨胀期。

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