宇宙有多大，有边界吗？

宇宙有边界吗？

宇宙到底有多大？是否有一个标尺能够准确地衡量出宇宙的界限？宇宙有界限吗？人们无法对这些问题做出准确的回答，只好凭借自己对世界的粗浅认识对宇宙进行种种猜想和推测。 自古以来人们一直致力于探索宇宙的奥秘，那么宇宙究竟是开放的还是闭合的？它的空间有无边界？时间又是否有始终呢？科学家的一些发现会帮助我们更好地解答这些问题。 人们都知道宇宙是无限大的。仅仅一个银河系就有一千亿颗恒星，此外还有无数的行星。如果以光的速度从银河系的一端跑到另一端甚至还要跑15万光年的时间。而在宇宙中像银河系这样的星系不计其数，其辽阔程度不言而喻，因此认为宇宙没有边界。 但是有的人也认为，宇宙是不可能没有边界的。人...全部

   宇宙到底有多大？是否有一个标尺能够准确地衡量出宇宙的界限？宇宙有界限吗？人们无法对这些问题做出准确的回答，只好凭借自己对世界的粗浅认识对宇宙进行种种猜想和推测。 自古以来人们一直致力于探索宇宙的奥秘，那么宇宙究竟是开放的还是闭合的？它的空间有无边界？时间又是否有始终呢？科学家的一些发现会帮助我们更好地解答这些问题。
   人们都知道宇宙是无限大的。仅仅一个银河系就有一千亿颗恒星，此外还有无数的行星。如果以光的速度从银河系的一端跑到另一端甚至还要跑15万光年的时间。而在宇宙中像银河系这样的星系不计其数，其辽阔程度不言而喻，因此认为宇宙没有边界。
  但是有的人也认为，宇宙是不可能没有边界的。人们认为无界限的东西是不可能存在的，只是人们用现有的手段和知识无法探测到而已。人们对于宇宙的认识深受这两种截然不同的观点的困扰，而关于宇宙是否真的有界限，一直是一个迷。
   1912年，美国的V。M。斯莱弗在亚利桑那州的洛厄尔天文台发现，许多星系发射的光已变红，有多普勒位移。1925年，哈勃在和他的助手米尔顿•赫马森在观测宇宙时发现不仅是某些星系会发生“红移”现象，而且本星系以外的一切星系都具有这种特性。
  他们还发现，越朝远处看，星系的光谱线越向光谱的红色一端移动。因此，他们得出这样的结论:离银河系越远的星系，它飞离的速度越快。在这之后第四年，哈勃提出：整个可见的宇宙（几亿个星系）是不稳定的，四面八方一律处在膨胀的状态下。
   基于“宇宙是膨胀的”这个由观测事实得到的论点，人们建立了宇宙的三种不同模型。 第一种是稳定态模型，认为宇宙膨胀的速率是一直不变的，新的物质不断产生，总是有同量的物质存在于某一空间。 第二种是大爆炸模型，认为宇宙起源于一次大爆炸，以后各星系会无限膨胀，在爆炸的头半个小时内宇宙的全部元素供应都会产生齐备，新的物质不会再产生。
   第三种是脉动模型，认为宇宙的所有物质都从一团原先压紧的物质飞离，速度逐渐缓慢下来，最终保持静止不动，而后在各部的引力作用下，开始互拉发生收缩，物质凝聚到最后再度发生爆炸。物质在这些过程中既没有增加，也没有减少，只是重新排列、位置互换。
   三种宇宙模型共存，人们为此争论多年，大爆炸模型在20世纪50年代后期逐渐占据上风。而到1965年，大爆炸模型得到更多有力观测证据的支持，从此，大爆炸模型被广泛地接受了。 大爆炸模型认为，最初的宇宙是若干大充满的超高温、高密度的“一点”。
  这“一点”约180亿年前突然发生爆炸，仅用10〜36秒钟，伴随着真空相转移的过冷却现象，“一点”做了瞬间几十个数量级的膨胀，成为一厘米规模的宇宙。宇宙在这之后继续膨胀，温度从几十亿摄氏度开始下降，大约在5500万摄氏度时，中子、质子随着降温过程的能量而产生，它们又合为原子核，这些过程仅花费三分钟。
  约30万年后当宇宙的温度下降到3000T时，原子核捕捉到自由电子形成原子。那些原子在随后的大约3000万年中继续外冲，宇宙也继续冷却，到宇宙温度降至绝对零度之上167T时，原子开始化合形成稀薄气体。
  此后因密度波动、引力作用、部分收缩，向新的天体进化。又经过100多亿年，多种多样的物质形态显示出来，今天的宇宙最终形成。 当然，大爆炸理论认为宇宙直到今天仍在继续膨胀。大爆炸理论虽然向人们解释了宇宙是如何诞生的，但并未对宇宙将怎样死亡或是否会死亡作出明确的说明。
  人类现在还没有对这个问题得到确切的答案。 人们认为，宇宙的几何模型决定了宇宙的未来，即宇宙是开放的还是闭合的。爱因斯坦的狭义相对论——时空理论和广义相对论——引力理论是回答这个问题的基础。狭义相对论发现了高速运动能使时间、长度和质量发生奇怪的畸变;广义相对论指出空间是弯曲的。
  把爱因斯坦的这两种理论相结合，能够找出一种确定宇宙弯曲与否的观测方法。这种方法所根据的原理是：宇宙业已膨胀，必然会自行制动，因为各星系彼此分离的飞行速度会因为各星系间的相互引力发生作用而缓慢下来。
  过去的膨胀速度是测量制动效应的方法。如果过去的膨胀速度远大于现在的膨胀速度，那就表示宇宙的许多行动已被制住，它的曲率是正的，像一个球体表面。如果制动的效果只有一点点，它的曲率可能是零，像普通欧几里得（平直）空间。
  如果完全没有制动，它的曲率就是负的，像西部马鞍的表面。 到现在为止，人们多次通过对暗淡而迅速后退的星系进行探测，得出宇宙大概是正弯曲的。这就说明宇宙不是无边的，而是有限的，它的伸展可能往四面八方无限进行，而它的质量并不是无穷的。
  人类对宇宙未来的认识仅仅如此。但地球所属的太阳系及银河系是无法永存的已被人们知晓。五六十亿年之后，太阳将膨胀成大火球，人类无法在上面继续生存，那时人类只有迁移到银河系中另外的星系的某个行星上才会得以繁衍生息。
  当银河系所有的恒星都黯然无光之时，人类将怎么办呢?当然人类不可能对此弃之不理。 目前，摆在天体研究者面前有两个谜。 其一是类星体。1961年，类星体被人类发现，类星体本身很小，与太阳相差不大，其亮度却是1000个银河系亮度之总和。
  据推断，其寿命有1000万年，总能量超出太阳的1018倍，而且能量不是普通的核能够比拟的。现在类星体的能量来自何处尚且不知道，但人们知道至少有100万个类星体存在于宇宙之中，这么多类星体，如此高的能量，说明宇宙间有一种远远超过核能的法能方式尚未被人们了解。
  这种现象离我们并不十分遥远。人类的地球所在的银河系以及每个银河系的中心，所含的能量比类星体只小了100倍左右，这说明有非核能的存在方式在宇宙中普遍存在。而真实情况是怎样的，现在人类还没有发现。
   其二是暗物质。人们发现，有一个叫星系群的圆球存在于银河系中，其中人们用光学、红外、放射等手段看不见的物质占有3/4的比例，这些无法被看见的物质就是暗物质。这些人类现在不知其为何物，来源如何的物质占据了人类所在的宇宙的绝大多数质量，并且具有很高的能量。
   以上两个谜是当代天体研究上的两大问题：当代人研究天体问题的方法，一是自己来制造宇宙的开始，二是继续天体上的观测。 制造宇宙的开始，人们可以用物理原理及方法去追溯宇宙的开始。人们从大爆炸模型得知宇宙的开始是基本粒子以自由形式存在的世界，如果想要对基本粒子进行研究可以采用高能加速器，用ssc(超导超级对撞机）可形成至少150亿年前的宇宙物质。
  要想得知宇宙的一系列问题，从早期宇宙开始推下去就会得知。 人们采用三种不同的方式继续天体上的观测:其一是用人造卫星观测;其二是用地面上的巨大望远镜;其三是先到另外的星体上，再从该星上观测（人类已有登火星的计划，大约在下一个世纪中叶建造火星城）。
   宇宙是从“一点”开始的，宇宙开始时物质是以基本粒子的形态存在，这个说法膨胀宇宙论和宇宙大爆炸模型都有指出，那么，应该用量子理论来研究宇宙开始的问题。
  而量子理论认为，物质是易分裂的，如中子，它存在于原子核中，然而一旦将它单独取出，就立刻分裂成多个别的粒子，时空是否也是这样，即宇宙从“一点”开始时分裂为两个或两个以上的宇宙，我们需要进一步去探索是否还有另外的宇宙在我们的宇宙以外存在。收起