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宇宙是廣袤空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質(zhì)的總稱。宇宙起源是一個(gè)極其復(fù)雜的問題?，F(xiàn)代天文觀測證明它處于不斷的運(yùn)動和發(fā)展中。千百年來，科學(xué)家們一直在探尋宇宙是什么時(shí)候、如何形成的。許多科學(xué)家認(rèn)為，宇宙是由大約140億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的。

定義

物理宇宙被定義為所有的空間和時(shí)間（統(tǒng)稱為時(shí)空）及其內(nèi)涵，包括各種形式的所有能量，比如電磁輻射、普通物質(zhì)、暗物質(zhì)、暗能量等，其中普通物質(zhì)包括行星、衛(wèi)星、恒星、星系、星系團(tuán)和星系間物質(zhì)等。宇宙還包括影響物質(zhì)和能量的物理定律，如守恒定律、經(jīng)典力學(xué)、相對論等。

在中國古代，“宇”和“宙”都不過指的是人們居住房屋上小小的部件，引申為越來越大的“宇宙”概念，宇指代空間，宙指代時(shí)間，這是一個(gè)漫長而復(fù)雜的演變過程。

中文詞源

周代金文的“宇”是一座房屋里面一個(gè)“干”字，實(shí)際上就是一座房屋的形狀和結(jié)構(gòu)。《說文解字》曰：“宇，屋邊也。”《詩經(jīng)·豳風(fēng)·七月》：“七月在野，八月在宇，九月在戶，十月蟋蟀入我床下?！贬屛模骸拔菟拇篂橛??！边@里的“宇”正像《一切經(jīng)音義》中說的“宇，屋檐也”一樣，指房屋的屋檐、廊檐?！秲x禮·士喪禮》“置于宇西階上”、《資治通鑒》“權(quán)起更衣，肅追于宇下”等，也都是這個(gè)意思。隨著時(shí)間的推移，“宇”這個(gè)房屋上的部件，慢慢地就代替了整座房屋?！对娊?jīng)·大雅·緜》“聿來胥宇”、《楚辭·招魂》“高堂邃宇”、蘇軾《水調(diào)歌頭》“惟恐瓊樓玉宇，高處不勝寒”中的“宇”，就不是屋檐，而是整個(gè)房屋。到了屈原的《離騷》“爾何懷乎故宇”、賈誼的《過秦論》“振長策而御宇內(nèi)”，此處的“宇”是指國家或天下了?！秴问洗呵铩は沦t》“神覆宇宙”、《墨子·經(jīng)上篇》“久，古今旦莫（暮）。宇，東西家南北”里的“宇”，已是一個(gè)很大而多變的空間范疇。

甲骨文的“宙”字，是一座房屋里面加一個(gè)“由”字，表示房屋靠一根上細(xì)下粗的梁頂著。《說文解字》曰：“宙，舟輿所極覆也?！薄痘茨献印び[冥》：“而燕雀佼之，以為不能與之爭于宇宙之間?！备哒T注：“宇，屋檐也。宙，棟梁也?！边@里的“宙”都是它的本義“棟梁”的意思。但到了《南齊書》“功燭上宙，德耀中天”、王勃《七夕賦》“霜凝碧宙，水瑩丹霄”里的“宙”，就已是指天空了。

“宇宙”一詞連用，最早出自《莊子》：“旁日月，挾宇宙，為其吻合?！边@時(shí)的“宇”代指一切空間，“宙”代指一切時(shí)間。這里宇宙的意義已是標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)空了?！妒印罚骸吧舷滤姆皆挥?，往古來今曰宙?！薄段淖印ぷ匀弧芬舱f：“往古來今謂之宙，四方上下謂之宇。”說明古代詩人和科學(xué)家都對宇宙有了新的認(rèn)識。如《楚辭·屈原·涉江》“霰雪紛其無垠兮，云霏霏而承宇”，張衡《東京賦》“澤浸昆蟲，威振八宇”以及《莊子·庚桑楚》“有實(shí)而無乎處者，宇也；有長而無本剽者，宙也”等等，“宇”已不是指某一個(gè)具體的方位、處所，而是指所有的空間；這里的“宙”已經(jīng)表示沒有開始沒有終末的無限時(shí)間，“宇宙”已經(jīng)無限大。

外文詞源

從畢達(dá)哥拉斯開始，古希臘哲學(xué)家的'宇宙'一詞是τ? π?ν、té p ón（'全部'），定義為所有物質(zhì)和所有空間，以及τ? ?λον、té hélon（'所有事物'），它不一定包括空洞。另一個(gè)? κ?σμο?，ho késmos（意思是世界，宇宙）。西塞羅（Marcus Tullius Cicero）與后來的拉丁語作者曾使用過“universum”這個(gè)詞匯，與現(xiàn)代英語所使用的“universe”意義相同。宇宙的同義詞在其他拉丁語作者中也有使用，并在現(xiàn)代語言中存在。例如，宇宙的德語單詞有Das All、Weltall和Natur。

宇宙的英語“universe”起源于古法語的“univers”，而該詞又源自于拉丁語的“universum”。英語中也有同樣的同義詞，例如：everything（萬物，如萬物論theory of everything）、cosmos（宇宙，如宇宙學(xué)cosmology）、world（世界，如多世界詮釋many-worlds interpretation）和nature（自然，如自然法則natural laws或自然哲學(xué)natural philosophy）。

從歷史上看，對宇宙及其起源有許多想法。古希臘人和古印度人首先提出了由物理定律主導(dǎo)而非個(gè)人觀點(diǎn)的宇宙理論。中國古代哲學(xué)中包含宇宙的概念，宇為所有的空間，宙為所有的時(shí)間。幾個(gè)世紀(jì)以來，天文觀測以及運(yùn)動和引力理論的改進(jìn)，使得對宇宙描述更準(zhǔn)確?，F(xiàn)代宇宙學(xué)始于阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）在1915年的廣義相對論，該理論使定量化的預(yù)測整個(gè)宇宙的起源、演化和結(jié)局成為可能。絕大多數(shù)現(xiàn)代的、公認(rèn)的宇宙學(xué)理論都基于廣義相對論，更具體的是指大爆炸理論。

許多文化都有描述世界和宇宙起源的神話傳說。該文化圈的人們一般認(rèn)為這些神話有些真實(shí)性。然而，對于這些傳說如何應(yīng)用在那些相信超自然起源的人中，有很多不同的觀念，從神直接創(chuàng)造宇宙，到當(dāng)今神只是設(shè)置了宇宙運(yùn)行的機(jī)制（例如通過大爆炸理論和進(jìn)化論這樣的機(jī)制）。

研究神話的民族學(xué)家和人類學(xué)家為創(chuàng)世神話中出現(xiàn)的各種場景制定了多種分類。一類神話傳說認(rèn)為世界誕生于世界卵，這些傳說包括中國神話傳說中的盤古，古印度佛教的《梵卵往世書》（Brahmanda Purana）、以及芬蘭史詩《卡勒瓦拉》(Kalevala)。三國時(shí)期吳國徐整著《三五歷紀(jì)》中記載：“天地渾沌如雞子，盤古生其中?！霸谄渌愃频纳裨捴校钪媸怯梢粋€(gè)實(shí)體通過他或她自己發(fā)出或產(chǎn)生的東西創(chuàng)造的，如藏傳佛教的本初佛普賢王如來，古希臘神話中的蓋亞（地球母親），阿茲特克神話中的女神科亞特利庫埃，古埃及神話中的阿圖姆，以及猶太教-基督教《創(chuàng)世紀(jì)》創(chuàng)世敘事中上帝創(chuàng)造了宇宙，同源的伊斯蘭教也認(rèn)為真主安拉創(chuàng)造了宇宙。在另一類型的傳說中，宇宙是由男性神和女性神的結(jié)合創(chuàng)造的，就像毛利傳說中Rangi和Papa的一樣。在其他傳說中，宇宙是由預(yù)先存在的材料改造而來，比如在巴比倫史詩《埃努瑪·埃利什》（Enuma Elish）中是迪亞馬特用死神的尸體創(chuàng)造，在北歐神話中是巨人伊米爾用混亂的材料創(chuàng)造，在日本神話中是伊奘諾尊與伊奘冉尊創(chuàng)造。在其他傳說中，宇宙源于基本原理，如印度教中的梵（Brahman，婆羅門）和本性（Prakrti）以及道教中的陰陽。

蘇格拉底（Socrates）之前的古希臘哲學(xué)家和古印度哲學(xué)家提出了一些最早的宇宙哲學(xué)概念。希臘最早的哲學(xué)家指出，現(xiàn)象可能具有欺騙性，并試圖理解現(xiàn)象背后的基本現(xiàn)實(shí)。他們特別指出了物質(zhì)改變形態(tài)的能力（例如，冰化為水，水蒸為汽）。一些哲學(xué)家提出，世界上所有的物理材料都是被稱為始基（Arche）的單一原始材料的不同形式。第一個(gè)這樣認(rèn)為的是泰勒斯（Thales），他提議這種材料是水。泰勒斯的學(xué)生阿那克西曼德（Anaximander），提出一切都來自無限的阿派朗（Apeiron）。阿那克西美尼（Anaximenes）提出原始材料是空氣，因?yàn)榭諝獗徽J(rèn)為有吸引和排斥的特性，導(dǎo)致始基凝結(jié)或分離成不同的形式。阿那克薩哥拉（Anaxagoras）提出了智性（Nous）的原理，而赫拉克利特（Heraclitus）提出了火。恩培多克勒（Empedocles）提出了地、水、氣、火的元素，他的四元素說后來變得非常受歡迎。和畢達(dá)哥拉斯（Pythagoras）一樣，柏拉圖（Plato）認(rèn)為所有事物都是由數(shù)字構(gòu)成的，并將恩培多克勒的四元素采用柏拉圖立體的形式表示。留基伯（Leucippus）及其學(xué)生德謨克利特（Democritus）和后來的哲學(xué)家提出了原子說，認(rèn)為宇宙是由通過真空移動的不可分割原子組成的，盡管亞里士多德（Aristotle）認(rèn)為不可行，因?yàn)榭諝饩拖袼粯?，對運(yùn)動有阻力?？諝鈺⒓礇_進(jìn)來填補(bǔ)一個(gè)真空，而且如果沒有阻力，它會無限快地填充。

雖然赫拉克利特主張永恒的改變，但與他同時(shí)代的巴門尼德（Parmenides）提出了一個(gè)激進(jìn)的建議，即所有的變化都是一種幻覺，真正的基本實(shí)體是永遠(yuǎn)不變的，是單一性質(zhì)的。巴門尼德認(rèn)為這個(gè)實(shí)體是同一（The One）。巴門尼德的想法對許多希臘人來說似乎難以置信，但他的學(xué)生，來自埃利亞（Elea）的芝諾（Zeno）提出了幾個(gè)著名的悖論。亞里士多德通過提出一個(gè)潛在的可計(jì)數(shù)無窮大的概念，以及無限可分割的連續(xù)體來回應(yīng)這些悖論。與永恒不變的時(shí)間循環(huán)不同，他認(rèn)為世界范圍被天球面所限定，天體由第五元素“以太（ether）”構(gòu)成。

印度哲學(xué)家勝論學(xué)派（Vaisheshika school）的創(chuàng)始人迦那陀（Kanada）也提出了一個(gè)原子論的概念，并提出了光和熱是同一物質(zhì)的變種。公元5世紀(jì)，佛教原子論哲學(xué)家陳那（Dignāga）提出原子是點(diǎn)大小、非持續(xù)的，并由能量構(gòu)成。他們否認(rèn)存在實(shí)質(zhì)性物質(zhì)，并提議運(yùn)動由能量流的瞬間閃現(xiàn)組成。

時(shí)間有限主義的概念受到三種天啟宗教（Abrahamic religions）共同的創(chuàng)造學(xué)說的啟發(fā)，包括猶太教、基督教和伊斯蘭教。拜占庭基督教哲學(xué)家約翰·菲洛波努斯（John Philoponus）提出了反對古希臘無限過去和未來概念的哲學(xué)論點(diǎn)，并被早期穆斯林哲學(xué)家肯迪（Al-Kindi）、穆斯林神學(xué)家安薩里（Al-Ghazali）和猶太哲學(xué)家薩阿迪亞·果昂（Saadia Gaon）引用。

在巴比倫天文學(xué)家開始天文學(xué)研究后不久，就提出了宇宙的天文模型，他們把宇宙視為漂浮在海洋中的平底盤子，成為早期希臘地圖的前提，比如阿那克西曼德（Anaximander）和米利都赫卡塔埃烏斯繪制的地圖。

后來的希臘哲學(xué)家觀察天體運(yùn)動，聚焦于更深刻地根據(jù)經(jīng)驗(yàn)證據(jù)發(fā)展宇宙模型。第一個(gè)相干模型是由尼多斯（Cnidos）的歐多克索斯（Eudoxus）提出的。根據(jù)亞里士多德對模型的物理解釋，天體在靜止的地球周圍以均勻的運(yùn)動永久運(yùn)轉(zhuǎn)。物質(zhì)完全包含在地球球體中。

在放棄同心球模型后，這個(gè)地心說模型也由卡利普斯（Callippus）改進(jìn)，它幾乎與托勒密（Ptolemy）的天文觀測完全一致。這種模型的成功很大程度上是基于數(shù)學(xué)上的事實(shí)，即任何函數(shù)（如行星的位置）都可以分解成一組圓形函數(shù)（傅里葉模式）。其他希臘科學(xué)家還有畢達(dá)哥拉斯（Pythagoras）學(xué)派哲學(xué)家菲洛勞斯（Philolaus）。根據(jù)希臘作家文獻(xiàn)匯編者斯托拜烏斯(Stobaeus)的說法，菲洛勞斯假設(shè)在宇宙中心的是一團(tuán)'中心火'（central fire），地球、太陽、月亮和行星圍繞它以均勻的圓周運(yùn)動旋轉(zhuǎn)。

希臘天文學(xué)家來自薩摩斯（Samos）的阿里斯塔庫斯（Aristarchus）被認(rèn)為是第一個(gè)提出宇宙日心模型的人。雖然原文本已經(jīng)丟失，但阿基米德（Archimedes）的著作《數(shù)沙者》（The Sand Reckoner）中的一個(gè)參考描述了阿里斯塔庫斯的日心模型。阿里斯塔庫斯認(rèn)為恒星離太陽很遠(yuǎn)，并認(rèn)為這是恒星視差沒有被觀測到的原因，也就是說，當(dāng)?shù)厍蚶@著太陽移動時(shí)，沒有觀測到恒星彼此相對移動。事實(shí)上，恒星的距離比古代通常假定的距離要遠(yuǎn)得多，這就是為什么恒星視差只能通過精密儀器探測到。地心模型與行星視差一致，平行現(xiàn)象被認(rèn)為是恒星視差不可觀測的原因。對日心說的拒絕顯然相當(dāng)強(qiáng)烈，克里安西斯（Cleanthes，亞里士多德時(shí)代的當(dāng)代主義者和斯多葛主義的領(lǐng)袖）建議希臘人起訴阿里斯塔庫斯。

在古代支持阿里斯塔庫斯日心模型且留下姓名的天文學(xué)家僅有塞琉西亞的塞琉古，他是希臘天文學(xué)家，生活在阿里斯塔庫斯之后的一個(gè)世紀(jì)。根據(jù)普魯塔克（Plutarch）的說法，塞琉古是第一個(gè)通過推理來驗(yàn)證日心模型的人，但不知道他使用了什么論據(jù)。塞琉古關(guān)于日心宇宙學(xué)的論點(diǎn)可能與潮汐現(xiàn)象有關(guān)。根據(jù)斯特拉波（Strabo）的說法，塞琉古是第一個(gè)指出潮汐是由于月球的吸引力造成的，而潮汐的高度取決于月球相對于太陽的位置。就像尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）后來在16世紀(jì)所做的一樣。在中世紀(jì)，印度天文學(xué)家阿耶波多（Aryabhata）和波斯天文學(xué)家阿布·瑪沙爾（Abu Ma'shar）和艾爾·森加辛（Al-Sijzi）也提出了日心模型。艾爾·森加辛還認(rèn)為地球在自轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)。

托馬斯·迪格斯在1576年繪制的哥白尼宇宙模型

亞里士多德的地心說模型在西方世界被接受大約兩千年，直到尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）恢復(fù)了阿里斯塔庫斯的日心說模型，即如果地球在自轉(zhuǎn)軸上自轉(zhuǎn)，而且太陽被放置在宇宙的中心，天文觀測數(shù)據(jù)可以解釋得更合理。正如哥白尼自己指出的，地球自轉(zhuǎn)的概念非常古老，至少可以追溯到菲洛勞斯（Philolaus，約公元前450年），蓬杜斯（Ponticus）的赫拉克利德斯（Heraclides，約公元前350年）和畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的厄克方圖（Ecphantus）。大約在哥白尼前一個(gè)世紀(jì)，庫薩（Cusa）的基督教學(xué)者尼古拉斯（Nicholas）在他的著作《論無知》（1440年）中也提出地球在其自轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)。納西爾丁·圖西（Tusi，1201–1274）和阿里·古什吉（Ali Qushji，1403–1474）利用彗星天象提供了地球在自轉(zhuǎn)軸上自轉(zhuǎn)的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)。日心說被艾薩克·牛頓（Isaac Newton）、克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）以及后來的科學(xué)家所接受。牛頓以哥白尼的研究、第谷·布拉赫（Johannes Kepler）的觀測數(shù)據(jù)以及約翰尼斯·開普勒（Johannes Kepler）的行星運(yùn)動定律為基礎(chǔ)，總結(jié)出了萬有引力定律。

19世紀(jì)法國科普作家C.Flammarion書中宇宙木刻插圖

埃德蒙·哈雷（Edmund Halley，1720年）和讓-菲利普·德·查索（Jean-Philippe de Chéseaux，1744年）獨(dú)立地指出，假設(shè)無限空間均勻地充滿恒星，這將導(dǎo)致夜間天空與太陽本身一樣明亮的預(yù)測，這在19世紀(jì)被稱為奧伯斯佯謬（Olbers' paradox）。牛頓認(rèn)為，一個(gè)無限空間一致地充滿物質(zhì)會導(dǎo)致無限的力，以及導(dǎo)致物質(zhì)在自身引力下向內(nèi)坍縮的不穩(wěn)定。1902年，金斯不穩(wěn)定性闡釋了這種不穩(wěn)定。約翰·海因里?！だ什↗ohann Heinrich Lambert）在1761年早些時(shí)候也提出了這樣的宇宙學(xué)模型。18世紀(jì)天文學(xué)的一個(gè)重大進(jìn)步是湯姆斯·萊特（Thomas Wright）、伊曼努爾·康德（Immanuel Kant）和其他人對星云的觀測。

1919年，當(dāng)胡克望遠(yuǎn)鏡（ Hooker Telescope）建成時(shí)，主流的觀點(diǎn)仍然是宇宙完全由銀河系組成。埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）利用胡克望遠(yuǎn)鏡在幾個(gè)旋渦狀“星云”（當(dāng)時(shí)還不認(rèn)為是銀河系外的星系）中識別了造父變星（Cepheid variables），并在1922-1923年間確鑿地證明了仙女座星云（M31）和三角座星云（M33）等是銀河系之外完整的星系，從而證明宇宙由眾多獨(dú)立的星系組成。進(jìn)一步的研究使人們認(rèn)識到，太陽是銀河系中數(shù)千億顆恒星之一，而銀河系是宇宙中至少兩萬億個(gè)星系之一。銀河系中的多數(shù)恒星都有行星。在較大的宇宙尺度上，星系在各個(gè)方向上分布均勻、相同，這意味著宇宙既沒有邊緣也沒有中心。在較小的尺度上，星系分布在星系團(tuán)和超星系團(tuán)中，它們在宇宙中形成巨大的大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)和宇宙空洞，構(gòu)成一個(gè)巨大的泡沫狀結(jié)構(gòu)體。20世紀(jì)初研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)星系具有系統(tǒng)性的紅移現(xiàn)象，這表明宇宙正在膨脹；借由對宇宙微波背景輻射的觀測，表明宇宙具有起源。

關(guān)于宇宙進(jìn)化的流形模型是大爆炸理論。大爆炸模型指出，宇宙最早的狀態(tài)是一個(gè)極其炙熱和密集的狀態(tài)，宇宙隨后膨脹和冷卻。該模型基于廣義相對論和一些簡化的假設(shè)，如空間的同質(zhì)性和同構(gòu)性。具有宇宙常數(shù)（Lambda，Λ）和冷暗物質(zhì)的模型版本（稱為ΛCDM模型）是最簡單的模型，為宇宙的各種觀測結(jié)果提供了相當(dāng)好的解釋。大爆炸模型包括星系距離和紅移的相關(guān)性、氫氦原子的數(shù)量比例以及微波背景輻射等觀測結(jié)果。

最初的炙熱、密集狀態(tài)被稱為普朗克時(shí)期，是從時(shí)間零點(diǎn)到一個(gè)普朗克時(shí)間單位（約10秒）的短暫時(shí)期。在普朗克時(shí)期，所有類型的物質(zhì)和所有類型的能量都集中在一個(gè)密集的狀態(tài)，當(dāng)前是已知四種基本力中最弱的引力，被認(rèn)為在那時(shí)與其他基本力一樣強(qiáng)大，所有的基本力可能是統(tǒng)一的。自普朗克時(shí)期以來，空間一直持續(xù)膨脹到當(dāng)前的規(guī)模。在10秒內(nèi)出現(xiàn)了一段非常短但強(qiáng)烈的宇宙暴脹時(shí)期。這是一種不同于當(dāng)前宇宙的膨脹，空間中的物體沒有實(shí)際移動，而是定義空間本身的度規(guī)發(fā)生改變。盡管時(shí)空中的物體移動速度不能快于光速，但此限制不適用于控制時(shí)空本身的度規(guī)。宇宙初始時(shí)期的宇宙暴脹解釋了為什么空間看起來非常平坦，以及為什么空間規(guī)模比光從宇宙初始以來穿越的距離大得多。

在宇宙存在的前幾分之一秒內(nèi)，四種基本力已經(jīng)分離。隨著宇宙繼續(xù)從不可思議的炙熱狀態(tài)中冷卻下來，各種類型的亞原子粒子能夠在短時(shí)間內(nèi)先后形成，分別稱為夸克時(shí)期、強(qiáng)子時(shí)期和輕子時(shí)期，這些時(shí)期加起來在大爆炸之后持續(xù)了不到10秒的時(shí)間。這些基本粒子穩(wěn)定地結(jié)合到越來越大的組合中，包括穩(wěn)定的質(zhì)子和中子，然后通過核聚變形成更復(fù)雜的原子核。這個(gè)過程，被稱為大爆炸核合成（或原初核合成），只持續(xù)了約17分鐘，并在大爆炸后約20分鐘結(jié)束，所以只有最快和最簡單的核聚變反應(yīng)發(fā)生。按質(zhì)量計(jì)算，大約25%的質(zhì)子和宇宙中所有的中子被轉(zhuǎn)換成氦、少量的氘（氫的一種同位素）以及痕量的鋰，其他所有元素只生成了非常非常少的數(shù)量。剩余75%沒有參與核聚變的質(zhì)子即為氫原子核。

核合成結(jié)束后，宇宙進(jìn)入了光子時(shí)期。在此期間，宇宙仍然太熱，物質(zhì)不能形成中性原子。所以當(dāng)時(shí)的宇宙是一團(tuán)炙熱、致密的霧狀等離子體，由帶負(fù)電荷的電子、中性中微子和帶正電荷的原子核組成的。大約37.7萬年后，宇宙已經(jīng)冷卻到足以使電子和原子核形成第一個(gè)穩(wěn)定的原子。由于歷史原因，這個(gè)過程被稱為復(fù)合，但實(shí)際上卻是電子和原子核是第一次結(jié)合。與等離子體不同，中性原子對許多波長的光是透明的，所以宇宙也第一次變得透明。當(dāng)原子形成時(shí)，光子被釋放（退耦），這些光子形成了當(dāng)前仍然可以觀測到的宇宙微波背景（CMB）。

隨著宇宙的膨脹，光子的能量會因波長變長而降低，因此電磁輻射的能量密度比物質(zhì)的能量密度下降得更快。大約在47000年之后，物質(zhì)的能量密度變得大于光子和中微子，并開始主宰宇宙的大尺度行為。這標(biāo)志著輻射主導(dǎo)時(shí)期的結(jié)束和物質(zhì)主導(dǎo)時(shí)期的開始。

在宇宙的最初階段，宇宙密度的微小波動導(dǎo)致暗物質(zhì)的聚集逐漸形成。普通物質(zhì)被暗物質(zhì)引力吸引，形成了巨大的氣體云，最終形成了恒星和星系，暗物質(zhì)在大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)中最密集，在宇宙空洞中最稀疏。大約1億到3億年后，被稱為星族III的第一代恒星形成。這批恒星可能不含金屬，質(zhì)量體積非常大，發(fā)光亮度非常高，但壽命卻非常短。第一代恒星導(dǎo)致了宇宙在2-5億到10億年之間逐漸再電離，并通過恒星核合成作用產(chǎn)生比氦重的元素，并將其撒布到宇宙中。宇宙還含有一種神秘的能量稱為暗能量，其密度不會隨時(shí)間而變化。大約98億年后，宇宙已經(jīng)膨脹到使物質(zhì)的密度小于暗能量的密度，標(biāo)志著當(dāng)前暗能量主導(dǎo)的時(shí)期的開始。在這個(gè)時(shí)期，暗能量導(dǎo)致宇宙的膨脹不斷加速。

在四個(gè)基本相互作用中，引力在天文尺度中占主導(dǎo)地位。引力效應(yīng)是累積的，相比之下，正電荷和負(fù)電荷的影響往往彼此抵消，使得電磁力在天文尺度上相對微不足道。其余兩種相互作用，弱和強(qiáng)核力量，隨距離下降非?？?，其影響主要局限在亞原子尺度上。

似乎宇宙中的物質(zhì)比反物質(zhì)更多，這是一種可能與CP破壞有關(guān)的不對稱。物質(zhì)和反物質(zhì)之間的這種不平衡是造成當(dāng)前所有物質(zhì)存在的部分原因，因?yàn)槿绻诖蟊óa(chǎn)生同樣多的物質(zhì)和反物質(zhì)，就會發(fā)生相互作用完全湮滅彼此，只留下光子。宇宙似乎也既沒有凈動量，也沒有角動量，如果宇宙是有限的，則遵循公認(rèn)的物理定律。這些定律是高斯定律和非散度壓力-能量-動量贗張量。

大小和區(qū)域

宇宙的大小有點(diǎn)難以定義。根據(jù)廣義相對論，由于光速有限和空間不斷膨脹，即使在宇宙的生命周期內(nèi)，遙遠(yuǎn)的空間區(qū)域也可能永遠(yuǎn)不會與地球附近的空間相互作用。例如，空間的膨脹速度可能快于穿過它的光速，即使宇宙永遠(yuǎn)存在，從地球發(fā)送的無線電信息可能永遠(yuǎn)不會到達(dá)空間的一些區(qū)域。

假定遙遠(yuǎn)的空間區(qū)域存在，并且是現(xiàn)實(shí)的一部分，但卻永遠(yuǎn)無法與其相互作用?？梢杂绊懞捅挥绊懙目臻g區(qū)域是可觀測的宇宙?？捎^測宇宙取決于觀察者的位置。旅行中的觀察者可以接觸比靜止的觀察者更大的時(shí)空區(qū)域。然而，即使是最快速的旅行者也無法與所有的空間互動。通常，可觀測宇宙是指地球在銀河系中的當(dāng)前位置觀測到的宇宙部分。在當(dāng)前時(shí)間測量的地球到可觀測宇宙邊緣之間的真實(shí)距離為465億光年（140億秒差距），即可觀測宇宙的直徑約為930億光年（280億秒差距）。光從可觀測宇宙邊緣移動到地球距離非常接近宇宙的年齡乘以光速，即138億光年（42億秒差距），但這并不代表任何給定時(shí)間地球到可觀測宇宙邊緣之間的距離。因?yàn)橛钪媾蛎洠捎^測宇宙邊緣和地球已經(jīng)比最初相距更遠(yuǎn)。與可觀測宇宙范圍相比，一個(gè)典型星系的直徑為3萬光年，兩個(gè)相鄰星系之間的典型距離為300萬光年。例如，銀河系的直徑約為10到18萬光年，距離銀河系最近的姐妹星系仙女座星系位于大約250萬光年之外。

因無法觀察可觀測宇宙邊緣以外的空間，所以不知道宇宙的大小是有限還是無限。估計(jì)表明，如果整個(gè)宇宙是有限的，必須大于可觀測宇宙250倍以上。宇宙的總體大小一些有爭議的。宇宙無邊界的方案認(rèn)為，如果宇宙有限，其范圍估計(jì)值將高達(dá)百萬秒差距。

年齡與膨脹

天文學(xué)家通過假設(shè)ΛCDM模型準(zhǔn)確地描述了宇宙從非常均勻、熾熱、密集的原始狀態(tài)到其當(dāng)前狀態(tài)的演變，并通過測量構(gòu)建該模型的宇宙參數(shù)來計(jì)算宇宙的年齡。該模型在理論上被很好地理解，并且在最近一段時(shí)間得到高精度天文觀測數(shù)據(jù)（如WMAP探測器和普朗克衛(wèi)星）的支持。擬合的觀測結(jié)果通常包括宇宙微波背景輻射各向異性、Ia型超新星的亮度與紅移的關(guān)系，以及包括重子聲學(xué)振蕩特征在內(nèi)的大尺度星系聚集。其他觀測結(jié)果，如哈勃常數(shù)、星系團(tuán)豐度、弱引力透鏡和球狀星團(tuán)年齡，與這些觀測結(jié)果基本一致，為模型提供了檢驗(yàn)，但當(dāng)前測量的不太準(zhǔn)確。假設(shè)ΛCDM模型是正確的，通過許多實(shí)驗(yàn)使用各種技術(shù)測量參數(shù)，根據(jù)截至2015年普朗克衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，可計(jì)算出宇宙年齡的最佳值，即137.99±0.21億年。隨著時(shí)間的推移，宇宙及其內(nèi)涵已經(jīng)演變。例如，類星體和星系的相對分類已經(jīng)改變，空間本身也擴(kuò)大了。由于宇宙膨脹，地球上的科學(xué)家可以觀測到300億光年外星系發(fā)出的光，盡管這些光只飛行了130億年，因?yàn)榈厍蚺c該星系之間的空間已經(jīng)膨脹。這種膨脹與來自遙遠(yuǎn)星系的光發(fā)生紅移的觀察結(jié)果是一致的，發(fā)出的光子在旅程中被膨脹的空間拉伸為更長的波長和較低的頻率。對Ia超新星的分析表明，空間膨脹的速率正在增長。

宇宙中物質(zhì)越多，物質(zhì)間相互引力就越強(qiáng)。如果宇宙太密集，那么會重新坍縮成引力奇點(diǎn)。如果宇宙包含的物質(zhì)太少，那么引力就會太弱，星系或行星等天文結(jié)構(gòu)將無法形成。自從大爆炸以來，宇宙一直在單調(diào)膨脹。宇宙擁有相當(dāng)于每立方米5個(gè)質(zhì)子的合適的質(zhì)能密度也許并不奇怪，因此能夠過去138億年不斷膨脹，為當(dāng)前觀測到的宇宙的形成提供時(shí)間。

此外，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)還有動態(tài)的力作用于宇宙中的粒子，影響膨脹速率。1998年以前，由于宇宙引力相互作用的影響，預(yù)計(jì)膨脹速率會隨著時(shí)間的流逝而下降。因此，宇宙中還有一個(gè)可觀測量，稱為減速參數(shù)，大多數(shù)宇宙學(xué)家預(yù)計(jì)該參數(shù)為正數(shù)，并且與宇宙的物質(zhì)密度有關(guān)。1998年，減速參數(shù)由兩個(gè)不同的團(tuán)隊(duì)獨(dú)立測量為負(fù)數(shù)，大約為-0.55，這在技術(shù)上意味著宇宙尺度因子的第二個(gè)導(dǎo)數(shù)在過去50-60億年是正數(shù)。然而，這種加速度并不意味著哈勃常數(shù)（宇宙常數(shù)）當(dāng)前正在增加。

時(shí)空

時(shí)空是所有物理事件都在上演的競技場。時(shí)空的基本要素是事件。在任何給定的時(shí)空中，事件被定義為在特定時(shí)間上特定位置。時(shí)空是所有事件的集合（就像線是它的所有點(diǎn)的集合一樣），正式地組成一個(gè)流形。事件（如物質(zhì)和能量）會彎曲時(shí)空。另一方面，彎曲的時(shí)空迫使物質(zhì)和能量以某種方式運(yùn)行。只考慮其中之一而不考慮另外一個(gè)是沒有意義的。

宇宙似乎是一個(gè)平滑的時(shí)空連續(xù)體，由三個(gè)空間維度和一個(gè)時(shí)間維度組成。因此，物理宇宙時(shí)空中的事件可以通過一組四個(gè)坐標(biāo)來識別：x、y、z、t。平均而言，觀測到的空間非常接近平坦（曲率接近于零），這意味著歐幾里德幾何體在經(jīng)驗(yàn)上是真實(shí)，以高精度遍及大部分宇宙。與球體進(jìn)行類比，時(shí)空似乎也具有一種單連通拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，至少在可觀測宇宙的尺度上是這樣。然而，當(dāng)前的觀測結(jié)果不能排除宇宙有更多的維度（由弦理論等理論假設(shè)）以及時(shí)空可能有一個(gè)多連通全局拓?fù)涞目赡苄裕ㄅc二維空間的圓柱形或環(huán)形拓?fù)漕惐龋?。宇宙的時(shí)空通常從歐幾里德的角度解釋，空間由三個(gè)維度組成，被稱為'第四維度'的時(shí)間由一個(gè)維度組成。通過將空間和時(shí)間結(jié)合到一個(gè)稱為閔可夫斯基空間的單一的流形中，物理學(xué)家簡化了大量的物理理論，并以更統(tǒng)一的方式描述了宇宙在超星系和亞原子水平上的工作原理。時(shí)空事件不是絕對定義的空間和時(shí)間，而被認(rèn)為是相對于觀察者的運(yùn)動。閔可夫斯基空間近似于沒有引力的宇宙，廣義相對論的偽黎曼流形用物質(zhì)和引力來描述時(shí)空。

形態(tài)

廣義相對論描述了時(shí)空如何彎曲和彎曲的質(zhì)量和能量（引力）。宇宙的拓?fù)浠驇缀伟捎^測宇宙的局部幾何體和全局幾何體。宇宙學(xué)家通常使用給定的空格一樣（流形）的時(shí)空片段，稱為共動坐標(biāo)?？捎^測的時(shí)空部分是后向光錐，它劃定了宇宙學(xué)視界。宇宙學(xué)視界（也稱為粒子視界或光視界）是粒子能在宇宙年齡內(nèi)抵達(dá)觀察者的最遠(yuǎn)距離。這個(gè)視界表示宇宙的可觀測區(qū)域與不可觀測區(qū)域之間的邊界。宇宙視界的存在、性質(zhì)和意義取決于特定的宇宙模型。決定宇宙理論未來演化的一個(gè)重要參數(shù)是密度參數(shù)Ω，它被定義為宇宙的平均物質(zhì)密度除以該密度的臨界值。根據(jù)Ω是否等于、小于或大于 1，對應(yīng)三個(gè)可能的幾何形狀之一，分別被稱為平坦的、開放的和封閉的宇宙。

包括宇宙背景探測器（COBE）、威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）和宇宙微波背景輻射的普朗克地圖在內(nèi)的觀測數(shù)據(jù)，表明宇宙在有限年齡范圍內(nèi)是無限的，正如弗里德曼-勒馬埃特雷-羅伯遜-沃克（FLRW）模型所描述的那樣。因此，這些FLRW模型支持暴脹模型和宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型，描述了當(dāng)前由暗物質(zhì)和暗能量主導(dǎo)的平坦、均勻的宇宙。

對生命的支持

宇宙可能會被微調(diào)。微調(diào)宇宙假說是一個(gè)命題，即只有某些宇宙基本物理常數(shù)位于非常狹窄的值范圍內(nèi)，才可能允許宇宙出現(xiàn)生命的條件。因此，如果幾個(gè)基本常數(shù)中的任何一個(gè)只是略有不同，宇宙就不太可能有利于物質(zhì)生成、天文結(jié)構(gòu)、元素多樣性或可理解宇宙的生命的產(chǎn)生和發(fā)展。哲學(xué)家、科學(xué)家、神學(xué)家和創(chuàng)造論的支持者都討論過這一命題。

宇宙幾乎完全由暗能量、暗物質(zhì)和普通物質(zhì)組成。其他包括電磁輻射（估計(jì)占宇宙總能量的0.005%或接近0.01%）和反物質(zhì)。在宇宙的歷史中，所有類型的物質(zhì)和能量的比例都發(fā)生了變化。在過去20億年中，宇宙中產(chǎn)生的電磁輻射總量減少了。當(dāng)前包括原子、行星、恒星、星系和生命在內(nèi)的普通物質(zhì)僅占宇宙質(zhì)能總量的4.9%。當(dāng)前這類物質(zhì)的總體密度非常低，大約為4.5×10g/cm3，相當(dāng)于每4立方米體積中只有一個(gè)質(zhì)子的密度。暗能量和暗物質(zhì)的性質(zhì)是未知的。暗物質(zhì)是一種尚未被確認(rèn)的神秘物質(zhì)形式，占宇宙總量的26.8%  。暗能量是來自虛無空間的能量，它導(dǎo)致宇宙的膨脹加速，占宇宙總量的68.3%

普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量在超過3億光年左右的尺度上均勻地分布在整個(gè)宇宙中。然而，在較小的尺度上，物質(zhì)往往按層級聚集，絕大多數(shù)原子聚集成恒星，絕大多數(shù)恒星聚集形成星系，絕大多數(shù)星系聚集形成超星系團(tuán)，最后是大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)?？捎^測宇宙包含超過2萬億（10）個(gè)星系，總體而言，估計(jì)有超過1億億億（10）顆恒星（比地球上所有的沙粒都多）。典型星系中的恒星數(shù)量范圍從只有幾千萬（10）顆恒星的矮星系到擁有數(shù)萬億（10）顆恒星的巨星系。銀河系位于本星系群中，而本星系群又位于拉尼亞凱亞超星系團(tuán)中。這個(gè)超星系團(tuán)跨越5億光年，而本星系群跨越1000萬光年。宇宙空洞是宇宙中相對空虛的廣闊區(qū)域，位于較大的天文結(jié)構(gòu)之間，其直徑通常為1000萬–1.5億秒差距（3300 萬-4.9 億光年）。已測量到的最大宇宙空洞跨越18億光年（5.5億秒差距） 。

可觀測的宇宙在比超星系團(tuán)大得多的尺度上是各向同性的，這意味著宇宙的統(tǒng)計(jì)屬性在從地球上觀察到的所有方向上是相同的。宇宙沐浴在高度各項(xiàng)同性的微波輻射中，相當(dāng)于大約2.72548開爾文的熱平衡黑體光譜。大尺度宇宙是均勻的和各向同性假設(shè)被稱為宇宙學(xué)原理。一個(gè)既均勻的和各向同性的宇宙從所有觀察點(diǎn)看都是一樣的，沒有中心。

暗能量

宇宙膨脹加速的原因仍然難以捉摸，這通常歸因于暗能量。暗能量是一種被假設(shè)為滲入空間中的未知能量形式。在質(zhì)能等價(jià)的基礎(chǔ)上，暗能量的密度（約7×10 g/cm3）比星系內(nèi)普通物質(zhì)或暗物質(zhì)的密度要低得多。然而，在當(dāng)前的暗能量時(shí)期，它主宰著宇宙的質(zhì)能，并且它在空間之中是均勻的。

暗能量的兩種擬議形式是宇宙常數(shù)和標(biāo)量場。宇宙常數(shù)以恒定的能量密度均勻的填充空間，標(biāo)量場能量密度可能因時(shí)間和空間而動態(tài)變化。標(biāo)量場的貢獻(xiàn)通常也包括在宇宙常數(shù)中。公示化表達(dá)的宇宙常數(shù)相當(dāng)于真空能量。僅具有少量空間不均勻性的標(biāo)量場將很難與宇宙學(xué)常數(shù)區(qū)分開。

暗物質(zhì)

暗物質(zhì)是一種假設(shè)物質(zhì)，對整個(gè)電磁波譜都是不可見的，但卻占了宇宙物質(zhì)的大部分。暗物質(zhì)的存在和性質(zhì)是因?yàn)樗鼘梢娢镔|(zhì)、輻射和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的引力作用而推斷的。除了中微子被認(rèn)為是一種熱暗物質(zhì)，其他暗物質(zhì)特別是冷暗物質(zhì)還沒有被直接探測到，因此它成為現(xiàn)代天體物理學(xué)中最大的謎團(tuán)之一。暗物質(zhì)既不發(fā)射也不吸收光（或任何其他在顯著水平的電磁輻射）。據(jù)估計(jì)，暗物質(zhì)占宇宙總質(zhì)能的26.8%，占宇宙總物質(zhì)的84.5%。

普通物質(zhì)

宇宙剩余4.9%的質(zhì)能是普通物質(zhì)，即原子、離子、電子和它們所形成的物體。物質(zhì)包括恒星（產(chǎn)生幾乎所有從星系發(fā)出的光）、行星、星際和星系際介質(zhì)中的氣體，以及日常生活中可以碰到，觸摸或擠壓到的所有物體。事實(shí)上，宇宙中絕大多數(shù)普通物質(zhì)是看不見的，因?yàn)樾窍岛托窍祱F(tuán)內(nèi)的可見恒星和氣體僅占普通物質(zhì)的10%。普通物質(zhì)通常存在四種物質(zhì)狀態(tài)（相）：固體、液體、氣體和等離子體。然而，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步揭示了其他之前處于理論階段的物質(zhì)狀態(tài)，如玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)與費(fèi)米子凝聚態(tài)。

普通物質(zhì)由兩種基本粒子組成：夸克和輕子。例如，質(zhì)子由兩個(gè)向上夸克和一個(gè)下夸克組成，中子由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成，電子是一種輕子。原子由原子核組成，由質(zhì)子和中子組成，電子圍繞原子核運(yùn)行。由于原子的絕大多數(shù)質(zhì)量集中在其原子核中，而核由重子組成，天文學(xué)家經(jīng)常使用“重子物質(zhì)”一詞來描述普通物質(zhì)，盡管這種重子物質(zhì)中有一小部分是電子。

大爆炸后不久，原始質(zhì)子和中子由早期宇宙的夸克-膠子等離子體形成，溫度低于兩萬億度后冷卻。幾分鐘后，在一個(gè)稱為大爆炸核合成的過程中，原子核由原始質(zhì)子和中子形成。這種核合成形成了較輕的元素，即原子序數(shù)小于鋰和鈹?shù)脑兀^重元素的豐度隨著原子序數(shù)的增加而急劇下降。此時(shí)可能已形成一些硼，但下一個(gè)更重的元素——碳并沒有大量形成。由于宇宙膨脹，溫度和密度迅速下降，大爆炸核合成在大約20分鐘后關(guān)閉。此后，恒星核合成和超新星核合成過程形成了較重元素。

粒子

普通物質(zhì)和對物質(zhì)作用的力可以用基本粒子來描述。這些粒子有時(shí)被描述為基本的，是因?yàn)樗鼈冇幸粋€(gè)未知的子結(jié)構(gòu)，而且不知道是否由更小甚至更基本的粒子組成。標(biāo)準(zhǔn)模型是一個(gè)核心問題，它涉及電磁相互作用和弱相互作用與強(qiáng)相互作用。標(biāo)準(zhǔn)模型由實(shí)驗(yàn)確認(rèn)存在構(gòu)成物質(zhì)的粒子支持：夸克和輕子及其相應(yīng)的反物質(zhì)，以及傳遞基本相互作用的作用力粒子：光子、W及Z玻色子、膠子。標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測了最近發(fā)現(xiàn)的希格斯玻色子的存在，這種粒子是宇宙中能夠賦予粒子質(zhì)量的一種場的表現(xiàn)。由于成功地解釋了各種各樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)模型有時(shí)被視為'萬物理論'。標(biāo)準(zhǔn)模型尚不能容納引力，一個(gè)真正的作用力粒子'萬物論'尚未實(shí)現(xiàn)。

廣義相對論模型

廣義相對論是阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）于1915年發(fā)表的關(guān)于引力的微分幾何物理學(xué)理論，也是現(xiàn)代物理學(xué)對引力的描述，也是當(dāng)前宇宙模型的基礎(chǔ)。廣義相對論概括了狹義相對論和牛頓萬有引力定律，對引力作為空間和時(shí)間（時(shí)空）的幾何屬性提供了統(tǒng)一的描述。特別是，時(shí)空的曲率與存在的任何物質(zhì)和輻射的能量和動量直接相關(guān)。該關(guān)系由愛因斯坦場方程（一個(gè)偏微分方程體系）指定。在廣義相對論中，物質(zhì)和能量的分布決定了時(shí)空的幾何形狀，而時(shí)空的幾何形狀又描述了物質(zhì)的加速度。因此，愛因斯坦場方程的解描述了宇宙的演化。結(jié)合對宇宙中物質(zhì)的數(shù)量、類型、分布的測量，廣義相對論方程描述了宇宙隨著時(shí)間的演變。宇宙的最終命運(yùn)仍然未知，因?yàn)樗鼑?yán)重取決于曲率指數(shù)k和宇宙常數(shù)Λ。如果宇宙足夠密集，k將等于+1，這意味著整個(gè)平均曲率是正的，宇宙最終將在大擠壓中重新坍縮，可能在大反彈后開啟一個(gè)新的宇宙。相反，如果宇宙的密度不夠，k等于0或-1，宇宙將永遠(yuǎn)膨脹、冷卻并最終到達(dá)大凍結(jié)和熱寂?，F(xiàn)代觀測數(shù)據(jù)表明，宇宙的膨脹速度并沒有像最初預(yù)期的那樣下降，而是在增加。如果這種情況無限期地繼續(xù)下去，宇宙最終可能會達(dá)到大撕裂的結(jié)局。

多重宇宙假說

一些推測性理論提出，當(dāng)前宇宙只是一組不連續(xù)的宇宙中的一個(gè)，統(tǒng)稱為多重宇宙，挑戰(zhàn)或增強(qiáng)了有限定義的宇宙。科學(xué)的多重宇宙模型不同于模擬現(xiàn)實(shí)等概念。美國宇宙學(xué)家馬克斯·泰格馬克（Max Tegmark）為科學(xué)家為應(yīng)對各種物理問題而建議，而將不同類型的多重宇宙論模型分成了四類。

宇宙大爆炸是現(xiàn)代宇宙學(xué)中最有影響的一種學(xué)說。它的主要觀點(diǎn)是認(rèn)為宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個(gè)時(shí)期里，宇宙體系在不斷地膨脹，使物質(zhì)密度從密到稀地演化，如同一次規(guī)模巨大的爆炸。起初，無空間、時(shí)間，未知原因，空間開始暴漲式出現(xiàn)，振動使得物質(zhì)誕生，這次大爆炸的反應(yīng)原理被物理學(xué)家們稱為量子物理。大爆炸使空間擴(kuò)張，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應(yīng)下降，后來相繼出現(xiàn)宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。該理論的創(chuàng)始人之一是伽莫夫。1946年美國物理學(xué)家伽莫夫正式提出大爆炸理論，認(rèn)為宇宙由大約140億年前發(fā)生的一次大爆炸形成。上世紀(jì)末，對Ia超新星的觀測顯示，宇宙正在加速膨脹，因?yàn)橛钪婵赡艽蟛糠钟砂的芰拷M成。

最新的研究認(rèn)為宇宙的直徑為1560億光年，甚至更大。

可觀測的宇宙年齡大約為138.2億年。

天文觀測發(fā)現(xiàn)宇宙中眾多星系構(gòu)成的龐大產(chǎn)物串成絲狀或卷須狀網(wǎng)絡(luò)維系在一起的，仿佛混沌的“星系際高速公路”。2009年11月，天文學(xué)家在宇宙遙遠(yuǎn)區(qū)域發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的由此前不被人知的星系構(gòu)成的星系團(tuán)，其由眾多星系構(gòu)成的龐大“宇宙網(wǎng)”在茫茫宇宙中蔓延。巨大星系團(tuán)的發(fā)現(xiàn)將幫助天文學(xué)家了解潛在的宇宙“骨架”。據(jù)美宇航局太空網(wǎng)報(bào)道，宇宙這種網(wǎng)狀的基本架構(gòu)已經(jīng)確定。法國斯特拉斯堡天文臺的天文學(xué)家羅德里戈·伊巴塔表示：“當(dāng)你使用大型天文望遠(yuǎn)鏡遙望宇宙時(shí)，你的眼前會出現(xiàn)多樣的星系網(wǎng)絡(luò)，但它依舊有很多謎團(tuán)尚待我們解開?！庇钪婢W(wǎng)

星系的形壯

根據(jù)可反映星系發(fā)展?fàn)顟B(tài)的序列號對星系進(jìn)行了分類，可以粗略地將星系劃分出橢圓星系、透鏡星系、漩渦星系、棒旋星系和不規(guī)則星系五種。

星系組織：恒星

恒星是一種由發(fā)光球體的等離子體，通過其自身重力保持在一起的天體。離地球最近的恒星是太陽。夜間，從地球上肉眼可以看到許多其他恒星，由于它們與地球之間的距離很遠(yuǎn)，因此它們在天空中顯示為多個(gè)固定的發(fā)光點(diǎn)。從歷史上看，最杰出的恒星被分為星座和星空，其中最亮的星獲得了適當(dāng)?shù)拿Q。天文學(xué)家已經(jīng)匯編了星表，以識別已知星并提供標(biāo)準(zhǔn)化星恒星稱號。大多數(shù)恒星從地球上用肉眼看不到，包括我們銀河系之外的所有恒星。

黑洞是一種引力極強(qiáng)的天體，就連光也不能逃脫。由于黑洞中的光無法逃逸，所以人們無法直接觀測到黑洞。然而，可以通過測量它對周圍天體的作用和影響來間接觀測或推測到它的存在。

北京時(shí)間2019年4月10日晚9時(shí)許，包括中國在內(nèi)的全球多地天文學(xué)組織同步公布了人類首張黑洞“真容”照片。該黑洞位于室女座一個(gè)巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。它的核心區(qū)域存在一個(gè)陰影，周圍環(huán)繞一個(gè)新月狀光環(huán)。這一由200多名科研人員歷時(shí)10余年、從四大洲8個(gè)觀測點(diǎn)“捕獲”的視覺證據(jù)，有望證實(shí)愛因斯坦廣義相對論在極端條件下仍然成立。

宇宙這一真實(shí)的存在表明它必然存在自身的組織成分以及基本面貌，近年國內(nèi)學(xué)者利用數(shù)理方法提出了一個(gè)體現(xiàn)宇宙成分量及之基本面的表達(dá)式：量項(xiàng)維物基^[1][2]，描繪了以空間…星分子原子粒子……聲熱光磁電力運(yùn)動為核心的事物體系在宇宙結(jié)構(gòu)層所起的關(guān)建作用，顯示以空間……星分子原子粒子…聲熱光磁電力運(yùn)動為體系的產(chǎn)物是形成宇宙物質(zhì)和時(shí)空存在的基本要素。?

2021年1月14日，國家天文臺北京-亞利桑那巡天(BASS)團(tuán)隊(duì)和暗能量光譜巡天(DESI)國際合作項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聯(lián)合發(fā)布最新巨幅宇宙二維天圖，為即將開始的新一代宇宙學(xué)紅移巡天鋪平了道路。該宇宙二維地圖覆蓋了兩萬平方度的天空，約為全天球面積的一半，容納了10萬億數(shù)碼像素，包含了20億天體。

[1] 張小榮 李重明 盧印紅 . 量項(xiàng)維物基 : 《赤子》出版社 ，2018-3-25

[2] 量項(xiàng)維物基 · 萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺[引用日期2021-01-28]