宇宙是不是永恒的？到底有多大？

宇宙到底到底是什么样，有多大，从古至今都是让良多学者很纠结的问题。最早的时辰，人们对于宇宙的不雅念大要是这样的，地球是宇宙的中间，而宇宙是永恒的，宇宙的巨细就是天球的巨细。

而在我们国度战国期间的著作《尸子》就记录着：

上下四方曰宇，往古来今曰宙。

而古希腊时代，尤其是毕达哥拉斯及之后的时代，所合用的“宇宙”的词语，本意就是“一切物质和空间”。

哥白尼革命

对于宇宙的理解，发生第一次的跃迁来自于哥白尼的日心说，但这并不敷精确，因为哥白尼只是在学术圈有必然的影响，真正扭转人们对宇宙理论的人应该是哥白尼、伽利略、开普勒。

哥白尼提出了日心说，但精度并不比地球说好。伽利略经由过程千里镜不雅测发现：并不是所有的天体都绕着地球转，木星就有本身的卫星。可以说是对地心说是一种釜底抽薪。同时他提出的惯性心猿意马律解决了“地球自转，而人跳起来还能落回原地”的问题开普勒提出开普勒三大心猿意马律，彻底解决了日心说的精度问题。

也就是说，从开普勒起头，地心说宣告了灭亡。后来人也把这个过程称为：哥白尼革命。这时辰的宇宙中间不再是地球，但人类对于宇宙的巨细还毫无头绪。（或者我们说，这时的学者们还认为宇宙是永恒的。）

牛顿的纠结

开普勒并不是解决了所有的问题，开普勒在其教员第谷的“大数据”中发现了行星活动的轨道其实是椭圆的。

但开普勒也搞不清晰为什么轨道会是椭圆。这个问题也当作为了开普勒之后的学者们重点思虑的问题。最终，牛顿力压浩繁学者，提出了万有引力心猿意马律，诠释了轨道为什么是椭圆的问题。牛顿力学在后来几位数学家的深化之后，当作为了人类科学史上第一座岑岭。操纵这个理论可以解决良多问题，科学家甚至可以直接用笔计较预言海王星的存在。

可是，在牛马上期，有个问题一向困扰着牛顿，这个问题其实和万有引力心猿意马律有关。我们都知道，物质之间是表现出引力的，那就会呈现一个问题，若是宇宙有限大，那么宇宙终将在引力的感化下往中间聚拢，最后缩当作一个点。而我们也知道，宇宙并没有这样。这让牛顿很纠结，使得他不得不假设宇宙是无限大的，处处都是中间，使得处处的引力都处于均衡状况，这样能避免这样的工作发生。

可是，没多久，就有人实力打脸牛顿，这小我叫做奥伯斯。他认为若是宇宙是无限大的，那意味着宇宙中有无限多的恒星，也就是说，宇宙中将会有无限多的光源，而这些光照射到地球上，就会使得地球晚上也像白日那样亮。但现实上，夜空仍是暗中的，是以，宇宙应该是有限大的。

当然，奥伯斯的时代对于“光速”，“宇宙的现实状况”都全无所闻，是以，此刻我们也管这个观点称为奥伯斯佯谬。

爱因斯坦开启的潘多拉盒子

时候一晃来到20宿世纪初，这是巨匠辈出的时代，20宿世纪初期接踵呈现了两场物理学鼎新，别离是量子力学和相对论。

此中爱因斯坦几乎以一人之力提出了相对论，我们此刻知道，相对论总体上可以分为两大部门，别离是狭义相对论和广义相对论。此中，爱因斯坦在研究广义相对论时，获得了一个引力场方程。爱因斯坦发现，这个方程预示着一个膨胀的宇宙。这和持久以来“宇宙是永恒的不雅念”是矛盾的。于是，爱因斯坦在这个引力场方程中插手了一个宇宙学常数，使宇宙称为静态的宇宙，以此知足本身的不雅念。

可是有些人看不惯爱因斯坦这样的做法，勒梅特就提出了分歧的定见，他认为宇宙有个炙热的奇点。隔年，哈勃颁发了一篇论文，在这篇文章中，哈勃讲述了他发现了星系的红移。所谓红移，现实上是星系正在远离我们。

基于哈勃的发现，科学家们提出，并不是星系在活动，而是宇宙正在发生膨胀。这个膨胀应该这样去理解，是宇宙整体各个部门在膨胀。举个例子，若是用气球来代表宇宙，而气球上有良多小点，每个点都代表星系，宇宙膨胀就近似于把气球吹大。

所以，从大标准上看（10^8光年的标准上），星系都在远离我们，而不是有一些有些在接近，有些在远离。不仅如斯，离我们越远的星系，远离我们的速度越快。哈勃的发现也彻底辩驳了爱因斯坦“宇宙是永恒的”不雅点。

那这和宇宙巨细有什么关系呢？

从上文我们也提到了，“宇宙”这个词汇代表着一个调集，此中包含着时候、空间、能量和物质等。也就是说，我们要问“宇宙到底有多大”其实是不克不及离开时候轴的，因为宇宙已经不再是一个永恒的宇宙了，而是一个动态的宇宙。所以，我们要用一个成长的目光看宇宙。那具体是咋回事呢？

宇宙学

在上宿世纪的40,50年月，一批批物理学投身到这个范畴傍边，而且给出了一个模子。这个模子是基于宇宙大爆炸理论成立起来的。科学家发现，宇宙中存在这两种“力”的比赛，一个是可见物质和暗物质本家儿导的“引力”，以及暗能量本家儿导的“斥力”。

这两个力从宇宙降生之初就起头缠斗，在138亿年前，宇宙发源于一次大爆炸。

在这之后，宇宙空间发生了一次猛烈的膨胀，远远小于1秒的时候内，宇宙膨胀到了本来的10^30次倍。不外，此时的宇宙仍是可见物质和暗物质本家儿动的宇宙，是以，宇宙起头进入到了减速膨胀的状况。而暗能量现实上和宇宙自身的巨细有关，是以也被称为真空能量。在距今45亿年前摆布，宇宙中的暗能量起头占有本家儿导，宇宙从原本的减速膨胀转标的目的了加快膨胀。

是以，用成长的目光来看，宇宙的巨细其实和宇宙自身是膨胀仍是缩短有关。科学家找到了别的一个参数权衡宇宙的状况。这个参数就是宇宙现实密度与宇宙临界密度的比值。这里诠释一下，所谓的宇宙临界密度是指宇宙处于静止或者迟缓膨胀的状况所对应的密度。这个密度出格小，比我们此刻在地球上能做到的真空还要空，大要是一平方米只有一个氢原子的程度。若是现实密度大于临界密度，那宇宙将来会缩短到一个点，若是现实密度小于临界密度，那就预示着宇宙将来将会持续膨胀。