宇宙的兴衰

宇宙是何时诞生的？它的范围有多大？宇宙早期有哪些元素？它的主宰是谁？这些问题其实隐藏着一个重大命题，那就是宇宙的兴衰。浩瀚的宇宙就像人类世界一样，也存在着兴衰更替，存在着生老病死。这种自然规律适应于人类，同样也适应于宇宙。不同的是，它比人类演绎得更加壮观、更加惨烈。

宇宙的主宰是谁

黑暗的暴君

你知道吗？很多大的星系中心都有一个黑暗的“暴君”。这一发现，是现代天文学研究的新成果。英国出版的《新科学家周刊》的载文，指出：虽然它的臣民们看不见这位“君主”，但它统治着伸展到数千光年以外的几十亿个“太阳系”，它在所有“太阳系”诞生之前就已存在，并且早就在帮助塑造它们的未来了。

这些“暴君”就是黑洞，天文学家将它们称为“超大质量”天体。

天文学家于20世纪初预言了黑洞的存在后，人们陆陆续续地得到了各种证据，证明了宇宙中确实存在着黑洞。

然而，对于这种无法以可见光看到的天体，人类又了解到什么程度呢？

天文学家发现类星体

多年前，天文学家就发现了类星体。类星体的亮度是环绕在它周围的星系的数百倍，体积却比太阳系还小。到底是什么东西可以发出这么多的光和辐射呢？

尽管人们对于黑洞吞噬光线的能力了解得更多一些，但是它们也可以成为灿烂光芒的发源地，被黑洞吞没的物质会在黑洞周围形成一个呈螺旋形运动的圆盘，而圆盘在剧烈的翻腾过程中所产生的摩擦，会将默默的气体加热到白热状态。天文学家认为，这就是类星体发光的原因。

因此，当天文观测的结果开始证明更多的普通星系中央存在着黑洞时，天文学家自然会认为，它们是能量已经耗尽的类星体。

黑洞扮演什么角色

在星系的生命进程中，这些超大质量的黑洞扮演着什么样的角色呢？

在2000年1月的美国天文学会上，里奇斯通提出了一个引起天文学家激烈争论的观点：黑洞可能首先是星系的缔造者。里奇斯通这一观点将传统的天体物理学整个颠倒了过来。宾夕法尼亚州立大学的戈登·加迈尔则指出：巨大的黑洞可能在时间刚刚诞生时就已经形成，而且它们一直都是在其周围形成的新星系萌生的“种子”。星系为什么会需要这样的“种子”呢？

创世大爆炸残留下来的余晖表明，在早期的宇宙中，不同区域之间的密度差异非常小，不超过大约1/10万。为了创造出今天的由星系和空间组成的宇宙，这些微小的密度差异被放大了许多倍。

天文学家的研究

由天文学家组成的研究小组在《自然》杂志上发表了钱德拉望远镜的观测结果。理查德·穆绍茨提出：新发现的“暗光天体”可能是非常遥远的类星体，它们发出的普通光线被星系间的气体吸收，只有X射线穿过星际间气体到达了地球。

根据路透社华盛顿电称：关于黑洞的强大力量之说又有了新的证据。电稿发布当天，天文学家公布了一张照片，从中可以看到电子流的喷发。这股电子流像探照灯一样闪闪发光，其动力来源于吸力强大的黑洞。

这个电子流是由以光速从M87星系中心喷射出来的电子以及亚原子粒子组成。M87星系距离地球5000万光年，这股电子流自身的长度大约为5000光年。

天文学家们说，M87星系的中心隐藏着特大的黑洞，它已经吞噬了相当于太阳质量20亿倍的物质。

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类星体是迄今为止人类所观测到的最遥远的天体，距离地球至少100亿光年。类星体比星系小很多，但是释放的能量却是星系的千倍以上，其光能在100亿光年以外的距离处都能被观测到。

宇宙的范围有多大

宇宙到底有多大

我们现在所谈到的宇宙大小，是指可见的宇宙，也就是以我们人类生活的地球为一个球体，它的半径是从大爆炸，即宇宙作为一个点诞生，并开始向外迅速膨胀以来光所通过的空间。从整体上看，宇宙很可能比这个可见的宇宙大得多。

“光年”是天文学采用的计量单位，也就是光在一年中经过的路程。光的速度大约为每秒30万千米，一光年大约是94600亿千米。银河系的直径约为10万光年，而且还有另外的星系在银河系之外，离我们有数10亿光年。我们目前所能观测到的宇宙边缘，最新发现了类星体，与地球相隔约100亿至200亿光年，这是到目前为止所知最遥远的天体。

宇宙尽头在何方

20世纪以前，人们认为太阳系几乎就是一切，不相信太阳系以外还存在其他星球。至1900年，人们又认为太阳系所属的银河系就是整个宇宙。至于银河系的大小，当时最大的估计是宽约20000光年，其中包含大约20亿至30亿颗像太阳一样的恒星。

1920年，天文学家哈洛·沙普利等人根据当时掌握的测量恒星距离的新方法，算出了银河的真实宽度是10万光年，其中包含的恒星总数达2000亿颗至3000亿颗。

同20年前的看法相比，银河扩大了100倍，而且还断定这极度扩大了的银河，还并不是全部宇宙。

与此同时，天文学家又发现宇宙是由许多个像银河系一样的星系集成的，每个星系大约由几十亿至几万亿颗星体组成。而且证明了宇宙是动态的，成群存在的星系彼此相互分离，它们之间的距离越来越大，好像宇宙也在不断扩大。

1929年，美国天文学家埃德温·哈勃等人设计出了确定星系距离的多种方法，证明即使是离我们比较近的星系，如仙女星座系，距离我们也有230万光年。

按照宇宙诞生之后就急速扩大的宇宙模型，可以计算出宇宙的年龄大约为130亿年。

宇宙范围的测量

这样遥远的距离简直无法想象，但天文学家的职责就是准确地计算、测量出宇宙的大小和范围。

假如天文学家可以找到一支“标准蜡烛”，也就是某个类星体，它有稳定亮度，特别显眼，远隔半个宇宙也能够看见，那么这个问题便不再是谜。

到目前为止，大家公认整个宇宙可通用的标准蜡烛还没有找到。因此，天文学家运用这一基本方法时通常采取一种分步方式，这就是设立一系列标准蜡烛，每一步的作用就是测定下一步。近些年，远红外线观测造父变星、行星状星云和美国麻省理工学院的约翰·托里的成片星系，三种不同的标准蜡烛使大多数人认为宇宙并不古老，仅有110亿年至120亿年。

但是，并不能肯定这就是正确答案，至少有另外3个天文学家小组得出了不同的结果。

其中的一个小组是以哈佛大学天文学系主任罗伯特·柯什纳为首的科学家，他们得出的结论是宇宙并不古老，可能有150亿年。但杰奎琳·休特及她的学生们，以及普林斯顿大学的埃德·特纳，都测定宇宙有240亿年。至于宇宙究竟有多大，它的尽头究竟在何处，也许将永远是个谜。

什么是失落的世界

天文学家提出，在遥远的宇宙边缘，存在着一些与地球环境相似的行星，它们被称为失落的世界。

科学家们相信，这些行星在太阳系形成初期被摒出太阳系，从而成为宇宙中的游魂野鬼。它们那里的气候暖和而且湿度充足，足以维持生命的存在。

美国加利福尼亚州技术学院行星科学家史蒂文森表示，尽管这些地球的“孪生兄弟”没有像太阳那样的恒星为它们提供热力，但它们的表面很可能有厚厚的氢气层，氢气层中蕴藏着由行星天然放射作用所发出的热量，并使这些微热得以长期保存。

史蒂文森说，这些“被逐者”从太阳系形成过程中所获取的热能，即使经过几百亿年也不会冷却。

“失落的世界”理论问世后，引起了极大的争议，因为史蒂文森的论点目前基本上不能得到证实。

那些遥远的孤星如果存在的话，也只能发出极少的放射热能或无线电波，以目前的技术而言，地球上的科学家根本无法观察到它们。

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银河系：是太阳系所在的恒星系统，包括1200亿颗恒星和大量的星体、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。它的直径约为10万多光年，总质量是太阳质量的1400亿倍。

宇宙有无边界

宇宙是膨胀的

宇宙究竟是开放的还是闭合的？空间有无边界？时间有无始终？人们想知道。

1912年，美国天文学家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，好像它们必定是在离开地球。1925年，哈勃在和他的得力助手米尔顿·赫马森观测宇宙时很快就发现，“红移”不仅是某些星系，而且是本星系以外的一切星系都具有的特性。他们还发现，越朝远处看，星系的光谱线越移向光谱的红色一端。

因此，他们不得不作出这样的结论：一个星系离银河系越远，其飞离的速度越快。此后第四年，哈勃宣布：整个可见的宇宙是不稳定的，四面八方一律在膨胀。

宇宙的三种模型

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。认为宇宙一直在以不变的速率膨胀，新的物质不断产生，某一空间总是有同量的物质。

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，宇宙的全部元素供应都在爆炸的头半个小时内产生齐备，再不会有新的物质产生。

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，最终停止不动，而后开始在各部的引力互相影响下发生收缩，物质凝聚到最后再度发生爆炸。在这些过程中，物质既没有产生，也没有毁灭，只是重新编排、互换位置。

三种宇宙模型共存，人们为此激辩了许多年，到了20世纪50年代后期，大爆炸模型渐趋上风，至1965年，更有观测证据有力地支持大爆炸模型，从此，大爆炸模型被广泛地接受了。

大爆炸模型的延续

大爆炸模型认为，最初的宇宙是连10至25厘米也未充满的超高温、高密度的“一点”。大约180亿年前，这“一点”突然爆炸了，仅用10至36秒，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。其后宇宙继续膨胀，温度从几十亿度开始下降，大约在5500万℃时，由降温过程的能量，生成中子、质子它们又合为原子核，这些过程仅有3分钟。约30万年后当宇宙的温度下降至3000℃时，自由电子被原子核捕捉形成原子。在随后的大约3000万年中，那些原子继续外冲，宇宙也继续冷却，到宇宙温度降至绝对零度之上167℃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。再经过100多亿年，显示出多种多样的物质形态，成了今天的宇宙。当然，大爆炸理论认为，今天的宇宙仍在继续膨胀。

大爆炸理论告诉了人们宇宙是怎样诞生的，但并未说明宇宙将怎样死亡或是否会死亡。对这个问题，人类现在还未得到确切的答案。

宇宙无边但有限

人们认为，宇宙的未来取决于宇宙的几何模型，即宇宙是开放的还是闭合的？

回答这个问题，要以爱因斯坦的狭义相对论——时空理论和广义相对论——引力理论为基础。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。运用爱因斯坦的理论，可以找出一种能够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，因为各星系间相互引力一定会发生使各星系彼此分离的飞行缓慢下来的作用。制动效应的测量方法在于过去的膨胀速度。如果过去的膨胀速度比现在的膨胀速度大的多，那就表示宇宙的行动己被制住了很多，它的曲率是正的像一个球体表面。如果制动只有一点点，它的曲率可能是零，像普通欧几里得空间。

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，人们对暗淡而迅速后退的星系所做的多次探测，显示出宇宙大概是正弯曲的。这就是说宇宙无边然而是有限的，它可能往四面八方无限远地伸展，而质量并非无穷。

人类对宇宙未来的认识仅仅如此。但人类已知地球所属的太阳系及银河系是无法永存的。五六十亿年之后，太阳将膨胀成大火球，那时人类的后代只有移民到银河系中别的星系的一颗行星上才会得以续存。

宇宙为什么有限

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。正像我们吹起一只大气球一样，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，宇宙也是如此。

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。

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欧几里得空间，简称为欧氏空间，也可以称为平直空间：当一个线性空间定义了内积运算之后，它就成为了欧几里得空间。欧几里得空间是无穷大的。

是否存在多重宇宙

多重宇宙的理论

进入21世纪，科学家认为，我们的宇宙在一个泡沫里，而很多另外的宇宙都存在于各自的泡沫中：这种理论在2011年首次得到物理学家的检验。

《物理评论通讯》周刊和《物理学评论D》上发表的两篇研究论文，首次详细叙述了如何寻找其他宇宙的独特标记。

物理学家眼下在宇宙微波背景辐射中寻找圆盘一样的形状，这或许可以为其他宇宙与我们宇宙的相撞，提供能说明问题的证据。基础物理学中的很多现代理论都预言，我们的宇宙包含在一个泡沫里。

除了我们的泡沫，这个“多重宇宙”也会包括其他泡沫，每个泡沫都可以设想为包含着一个宇宙。在其他“口袋宇宙”里，基本常数甚至自然的基本规则也可能不同。

直到目前为止，没人有好办法在宇宙微波背景辐射中寻找泡沫宇宙相撞的标志，即多重宇宙的证据，因为天空中到处都可以找到辐射中类似圆盘的形状。

此外，物理学家还需要检验他们发现的任何形状是相撞的结果，还是噪声数据的无规则图案。

科学家的研究

伦敦大学学院、帝国理工学院和佩里米特理论物理研究所的一批宇宙学家现在解决了这个问题。研究报告的作者之一、伦敦大学学院物理学和天文学系的希拉尼亚·佩里斯博士说：

“在天空中任何可能的地区寻找相撞痕迹的可能半径，在统计学和计算方面都是很大的难题。但正是这一点激起了我的好奇心。”

这个科学家小组模拟了天空发生或没有发生宇宙撞击的情况，并且研究出突破性的运算法则，以确定哪个更适合美国航天局威尔金森微波各向异性探测器收集的宇宙微波背景数据。

他们首次对宇宙微波背景天空中可能存在多少泡沫撞击标志设定了观测上限。伦敦大学学院的博士研究生斯蒂芬·菲尼发明了寻找“泡沫宇宙”撞击标志的强大运算法则。

他说：“这项研究是一个机会，可以让我们检验一种真正让人兴奋的理论：我们存在于一个广阔的多重宇宙内，其他宇宙不断冒出来。”

物理学家面临的诸多难题之一是，人类非常善于在数据中挑选最有利的一个，而这个数据或许只是巧合。

但是，要“糊弄”这个研究小组制订的运算法则可难得多，因为这个法则对数据是符合某个模式还是出于偶然，设定了非常严格的规定。

平行宇宙分类

美国宇宙学家将平行宇宙分成四类：

第一类：这类的宇宙和我们宇宙的物理常数相同，但是粒子的排列法不同，同时这类的宇宙也可视为存在于已知的宇宙之外的地方。

第二类：这类的宇宙的物理定律大致和我们宇宙相同，但是基本物理常数不同。

第三类：根据量子理论，一件事件发生之后可以产生不同的后果，而所有可能的后果都会形成一个宇宙，而此类宇宙可归属于第一类或第二类的平行宇宙，因为这类宇宙所遵守的基本物理定律，依然和我们所认知的宇宙相同。

第四类：这类的宇宙最基础的物理定律不同于我们宇宙，而基本上到第四类为止，就可以解释所有可能存在的宇宙。

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多重宇宙实际上就是平行宇宙。在我们的宇宙之外，很可能还存在着其他的宇宙，而这些宇宙是宇宙的可能状态的一种反应，其基本物理常数和我们所认知的宇宙相同，也可能不同。

宇宙的年龄之谜

宇宙年龄的猜想

马普学会地外物理学研究所和欧洲航天局的科学家们，对编号为“APM08279＋5255”的类星体上所含成分进行分析发现，其铁物质含量大约是太阳系中单个星体的3倍左右。根据现有认识，类星体及其所含铁物质，是在宇宙大爆炸后15亿年左右才逐渐形成的，而天体中的铁物质是在宇宙中星体燃烧爆炸之后，经过聚变反应后形成的。也就是说，某个天体上的铁物质只能在数十亿年时间内才逐渐积聚起来。

现有研究认为，宇宙年龄至少为125亿年，太阳系形成的时间约在90亿年前。

因此，以太阳系天体中铁物质含量作对比，这一新发现表明，宇宙中存在一类人们迄今并无认识的富含铁物质的星体，或者表明宇宙年龄要大于此前的猜测。

宇宙年龄的测量

测定宇宙年龄的方法有很多。用同位素年代法测量过地球的年龄为40亿年至50亿年，月球年龄为46亿年，太阳年龄为50亿年至60亿年，此法测定宇宙年龄为120亿年。

比较常用的还有球状星团测量法，它是借助恒星演化理论来测算恒星年龄，用此方法计算宇宙年龄为80亿年至180亿年。

如果从测定的最老恒星年龄约200亿年来看，宇宙年龄至少应在180亿年以上。

哈勃常数测定法是基于宇宙膨胀的观测事实确立的。在一个不断膨胀的宇宙中，测膨胀速度可通过红移量的测量来获得。测出邻近星系与我们的距离，再由此标定红移与距离的关系，就可提供宇宙的尺度，进而计算宇宙的年龄，因此测定出邻近星系与我们之间的距离是最为关键的。

德国的科学家测定出宇宙年龄为340亿年。

总之，运用不同的测定方法测出来的宇宙年龄都不一样，而且相差非常远。

宇宙年龄的增加

2006年8月7日，美国科学家的一份报告称，宇宙的年龄可能比原先设想的还要早20亿年。

科学家们已发现一个比原先预想还远15%的邻近星系，这意味着宇宙的年龄可能至少少估计了15%。但是另一些专家认为现在下结论还为时过早。

天文学家们通过观测一颗阶段性改变亮度的特殊行星，已经成功测定出许多遥远星系的相对距离。

但是，为了知道这些星系距离人们究竟有多少光年，科学家们需要直接计算银河系和一些星系之间的距离，这样的测量很难进行。

华盛顿卡耐基研究所的阿切斯特·波南斯和他的同事在银河系的“邻居”三角座星系中，观测到一颗正在逐渐暗淡的失色双星。这个系统中的两颗星星在它们的轨道上互相穿越，他们根据亮度估计行星离地球的距离约为300万光年。

如果这个数据得到确定，新的距离暗示更远的星系都将比原先远15%。

而且因为宇宙的大小和年龄都以星系距离为基础，结果宇宙的年龄从137亿年增加到了157亿年。

由于宇宙是怎样产生的，又是怎样演化的等一系列问题至今也没有一个正确的解释，所以宇宙的寿命到底有多大，也没有人能够给出一个合理的解释，这些有待科学的进一步研究。

我还想知道

测量与邻近星系距离的方法有两种，每种方法测量出的结果也都有两种，即200亿年和100亿年。还有人采用一种与哈勃常数无关的测定方法，测得的宇宙年龄为240亿年。

宇宙的诞生与消亡

宇宙诞生的研究

宇宙是如何诞生的？现在的样子又是如何演变而成的呢？在很早以前人类就提出了这些疑问。这个使人类困惑千年而未能破解的重大问题，直至爱因斯坦完成了一般相对论学说之后，才首次提出符合科学逻辑的解答。

一般相对论提出，宇宙有可能发生膨胀，后来研究的结果证实了这一点。科学家们发现远方的银河正在以非常快的速度和我们的银河拉远距离，这说明宇宙正在逐渐地膨胀着。

另外，还发现宇宙空间到处充满着杂音电波，这证明宇宙曾经是一个超高温，高密度的大火球。

宇宙到底是什么

宇宙是广袤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》写道：“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。

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，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长彼消的潮汐现象，并不说明海水总量是在增加或减少一样。

大爆炸宇宙论

“大爆炸宇宙论”被公认为是最标准的宇宙进化理论。根据这个理论推算，宇宙诞生的时间在150亿年之前。宇宙刚刚诞生时它的直径仅有1/10米，但它的温度和密度却高得让人无法想象。由于物质的温度和密度骤然下降，使这个宇宙之卵以爆炸性的速度猛烈膨胀。在“大爆炸”中诞生了各种元素和支配它们运动的力，也因此形成了星球和银河，顷刻间宇宙之卵便演变成了“成年”的宇宙。

“大爆炸宇宙论”提出，宇宙可能是从既无空间也无时间的“虚无”之中，以惊人的速度迅猛膨胀而瞬间诞生的。这种理论还提出，宇宙常常是周而复始地从诞生至消亡，再诞生、再消亡的轮回，我们现在的这个宇宙只是从过去到未来无数个宇宙中的一个而已。但到目前为止，对于宇宙的起源还没有一个统一的理论，这还需要人类进一步的考察和研究。

宇宙也会死亡吗

生老病死是人之常情。但宇宙也会有完结的一天吗？会以怎样的形式完结？会是瞬间爆炸吗？

根据科学家的最新观测结果，宇宙最终不会变成一团燃烧的烈火，而是会逐渐衰变成永恒的、冰冷的黑暗。然而地球人或许没有必要杞人忧天，因为地球人暂时还不会被宇宙“驱逐出境”。科学家又指出：没有什么东西是可以永远存在的。宇宙也许不会突然消失，但是，随着时间的推移，它可能会让人觉得越来越不舒服，并且最终它变得不再适于生命存在。这种情况将会在什么时候出现呢？又会以怎样的方式出现呢？这的确是一个令人沮丧的问题，尤其是，对于我们这些生活在地球上的人来说，这些问题确是一个冷酷的问题。

天文学家的推测

自从20世纪20年代，天文学家哈勃发现宇宙正在膨胀以来，“大爆炸”理论一直没有摆脱被修改的命运。根据“大爆炸”理论，科学家指出，宇宙的最终命运取决于两种相反力量长时间“拔河比赛”的结果：一种力量是宇宙的膨胀，在过去的100多亿年里，宇宙的扩张一直在使星系之间的距离拉大。

另一种力量则是这些星系和宇宙中所有其他物质之间的万有引力，它会使宇宙扩张的速度逐渐放慢。如果万有引力足以使扩张最终停止，宇宙最终会变成一个大火球。显然，任何一种结局都在预示着生命的消亡。目前，天文学家的观测结果仍然存在着不确定的因素。

科学家指出，这一不确定因素涉及膨胀理论。根据这一理论，宇宙始于一个像气泡一样的虚无空间，在这个空间里最初的膨胀速度要比光速快。在膨胀结束之后，推动宇宙膨胀的力量可能存在于宇宙中，潜伏在虚无空间里，在不断推动宇宙的持续扩张。为了证实推测，科学家又对遥远的星系中正在爆炸的恒星进行了观察。通过观察，他们认为膨胀推动力有可能确实存在。

宇宙如果继续膨胀下去，各星球将耗尽内部核燃料，逐渐变成白矮星、中子星和黑洞。最后黑洞遍布宇宙，它们吞噬包括光线在内的所有物质，整个宇宙变成黑暗世界，最后黑洞也会蒸发，组成物质的基本粒子也会衰变，宇宙又成为一个混沌世界。

宇宙热死假说

1854年，德国科学家亥姆霍兹提出了宇宙热死说，他指出，宇宙只能使所有的能量转化为热，并最终处于均匀的状态，进而使宇宙陷入永恒的静止状态。这种假说也称作热死假说或热力学假说。热死假说引起了恐慌，因为那死寂的没有生命的宇宙就等于世界的末日来临。为了消除假说，德国物理学家克劳修斯和奥地利物理学家玻尔兹曼曾为此展开争论，后者认为宇宙并非只向一个方向变化，也会向相反方向转化。恩格斯也不同意热死假说的观点，他认为这同能量守恒原理相矛盾。

由于热死假说同宇宙无限论相矛盾，主张大爆炸学说的宇宙学家则从宇宙膨胀的观点加以解决。美国天文学家哈勃发现宇宙在膨胀着。

由于宇宙的热膨胀，粒子是热平衡的，辐射也是热平衡的，但二者之间不是热平衡的，达到热平衡尚需要一定的时间，又由于引力作用，所以它们没有足够的时间达到热平衡。然而，科学家对于宇宙热膨胀提出了疑问，把某些特定物理性质的解释，都归结到宇宙初始时的情况是不能令人满意的。

宇宙毁灭的类型

坍缩说。宇宙不断膨胀，直至某一天暗能量不足以继续推动宇宙继续加速膨胀，宇宙膨胀的速度变慢并最终走向停止膨胀，然后在星系间引力吸引之下再逐渐互相吸引，最终所有物质都被吸引在一起，就又形成原点。热寂说：宇宙不断膨胀，直至某一天暗能量所推动的宇宙膨胀达到各星系间相对速度达到光速，各个星球间最终也达到光速，这样所有的光不再到达我们的眼中，我们所看到的星空就消失成完全的黑色，再扩张到最后，所有的原子也互相远离，物质变为均一的基本平均分散结构。

目前这一学说被认可的可能性少。时间停止学说：这种学说新兴起，但其理论很有趣。星系间红移是因为时间也是在不断做减速，所以导致我们观察到红移。因为暗能量没有被证实。这样，宇宙的加速膨胀实际上是时间的减速。有朝一日时间减速停止，或者变得非常慢，宇宙就终结了。

我还想知道

1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸是一种在各处同时发生，从一开始就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其他每一个粒子飞奔。

宇宙早期恒星的元素

早期恒星由氢和氦组成

2011年，美国哈佛·史密松天体物理中心天文学家研究发现，宇宙最早期恒星几乎只由氢和氦两种元素组成，银河系南方一颗昏暗的早期恒星的重元素含量，只有太阳重元素含量的20万分之一。宇宙大爆炸后，宇宙中的物质几乎全部都是氢原子和氦原子。只有到了后来，经历过恒星的原子核聚变反应，这些轻元素才转化为如今宇宙中存在的所有其他重元素。

但是，天文学家知道，恒星的制造过程，离不开这些重元素在其中发挥的重要作用，比如在恒星首次核反应点燃之前帮助原恒星云坍塌。那么，现在就存在一个难以解释的问题，即第一颗恒星又是如何形成的？此外，后来的恒星究竟是何模样？

根据现有的理论，第一代恒星的体积和质量都必须非常巨大，才能够让首次核聚变反应成功点火，它们的质量大约是太阳的100倍。当这些恒星以超新星方式死亡时，它们将各种化学浓缩物质撒播于周围的气体之中，从而促进较低质量、较长寿命恒星的诞生。如今，这些恒星有的仍然在光芒四射。

科学家的研究发现

天文学家对这些恒星进行了长期观测，并通过比较研究发现，它们所包含的重元素相对较少，与近期生成的恒星完全不同，而且它们也只有一代或少数几代超新星填充于周围的诞生云中。通过研究这些幸存的低质量、重元素匮乏的恒星，科学家们能够验证当前的理论以及检测早期宇宙的环境。美国哈佛·史密松天体物理中心天文学家安娜·弗雷贝尔研究团队，对银河系外层区域内16颗重元素匮乏的恒星所包含的20种关键元素进行了全面的研究。

研究发现，有些重元素原子较少的恒星质量是太阳的近万倍，从而验证了现有的理论。但是，天文学家同时也发现这些恒星的化学特征与太阳有着诸多非常明显的差异，如铁、锂及其他元素的含量。弗雷贝尔等人的发现成果不仅仅有助于验证当前的理论模型，而且也有助于理解宇宙最早恒星组成的详细情况。

我还想知道

1991年初，天文学家比尔斯和他的同事们发现，在距离地球1500至15000光年之遥处有一片银晕，银晕处有些光度较弱的恒星，他们认为可能是银河系中最老的“活着”的恒星。

宇宙真的和谐吗

宇宙秩序的和谐

宇宙的运动规律与和谐，似乎已成为一种万古不变的信条。从古希腊时期起，著名的毕达哥拉斯学派就提出了“美是和谐与比例”，进而指出，人类生活的宇宙正是由于这种和谐才演化至今天并且秩序井然的。也正是由于这种和谐，天体才应该是球形的，其运动也应该是圆周运动。16世纪，哥白尼经过自己的观测，否定了传统的“地心说”，提出了“日心说”。他认为，以太阳为中心的这种宇宙模型，既符合天体运动的规律，又体现了一种“美妙的和谐”。后来，德国天文学家开普勒也非常推崇毕德哥拉斯的美学原则，把天体运动同音乐的音阶联系起来。

牛顿从力学上对天体运动作了更深入的探讨，他提出了万有引力定律，不仅对运动的变化提出了更科学的解释，而且还指导天文学家发现了海王星。

现代天文学的研究

著名的反映宇宙膨胀的“宇宙大爆炸”假说，非常具体地体现了“和谐”的原则，它以哈勃关于星系红移的观测事实为基础，并且预言了宇宙背景微波辐射的存在。这些都是宇宙和谐图景在大尺度宇宙空间上的再现。现代物理学家爱因斯坦指出，宇宙这种先定的和谐可给人以美感和快感，是人类一切文学与艺术创作、毅力和耐心产生的源泉。开普勒第三定律告诉我们，宇宙是和谐的；生命的历程见证了和谐常数的存在。和谐的宇宙孕育了和谐的生命，处于和谐生命金字塔顶端的人类也应该是和谐的！长期以来，宇宙的和谐性已被人们普遍接受，但近年来却遭到了挑战。

以美国麻省理工学院的科学家萨斯、天文学家威兹德姆为代表的人认为，整个太阳系根本无法预测，也许400万年后，牛顿学说就被证实是错误的。他们认为，在宇宙中存在一种现象，根据某种简单的法则预测，由于许多偶然的因素起作用，会导致非常复杂和无规则的现象，这就是混沌现象。

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开普勒第三定律，是指环绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量，即K。开普勒第三定律也称调和定律。