宇宙,它巨大的空间和时间的上的巨大尺度让我们目眩神迷。它能够延伸到多远?它的终点在哪儿,在天文望远镜能看到的星图和星系流动延伸的范围之外存在着什么?
能够让我们窥视宇宙中最遥远的领域的可能会是一系列非同寻常的新的调查和技术,但也可能是对物质和能量在最小尺度上的行为的观察。值得注意的是,通常我们对原子核内部的超微小王国的理解不断加深,会使我们能够看到空间和时间的最大远景。在古代,大多数观测者将恒星这种环绕地球的球体,通常视为神的家园。希腊人是第一个将天象认为是自然现象的人,他们认同服从的是人类的调查,而不是诸神变化无常的心血来潮。
比如说,有一位天文观察者就认为流星是由地球上的物质构成的,而且可能就是来自地球。那些早期的天文学家奠定了现代科学的基础。但他们会震惊于看到同行们的现今的发现。曾经庇护众神的恒星和行星现在被视为一个巨大的物质和能量支架的无穷小部分,这些物质和能量延伸到遥远的太空。
天文学最早出现在多遥远的从前呢?那是在20世纪20年代,在加利福尼亚威尔逊山上的巨型100英寸胡克望远镜工作时,天文学家埃德温•哈勃和他的助手米尔特•休马森一起分析了他们观测到的天空中一些模糊的亮斑。就是我们现在知道的星云。
观测结果分析表明,这些亮斑其实是距离我们自己的星系十分遥远的一些星系。哈勃和休马森发现它们中的大多数在向远离我们的方向运动。他们看到的离得越远的星系,它后退的速度越快。这一事实,现在被称为哈勃定律,它表明一定有一个时间点,在这个时间点上所有这些星系中的物质都聚集在一个地方。
这个时间点,就是我们的宇宙诞生的时候,现在被称为宇宙大爆炸。从那时起宇宙膨胀的体积有多大取决于它的增长时间和膨胀速度。哈勃宇宙望远镜和其他一些仪器收集到的精密测量数据都指向这一结果。
宇宙可以追溯到137亿年前,那么它的半径理论上是一束光经过137亿光年的时间能够到达的距离,计算结果是大约1.3万亿公里。而实际上宇宙的半径比这更大且要大得多。为什么它膨胀到这么大,膨胀速度这么快,直到本世纪还是个谜。
早在1917年,阿尔伯特•爱因斯坦就预言宇宙会膨胀,只是直到他看到哈勃和休马森的证据,爱因斯坦自己才相信。爱因斯坦的广义相对论认为星系可能会因为空间本身的膨胀而分裂。
所以当一个光子从遥远的恒星中被射出时,它将会穿过一个持续膨胀的宇宙景观,这增加了它要到达我们所在的距离。1995年,以埃德温•哈勃命名的轨道望远镜开始通过寻找它能看到的最遥远的星系来测量宇宙的空间尺度。
考虑到宇宙的膨胀,太空望远镜发现星系在每个方向上都离我们近460亿光年。彼此相距近920亿光年。用大爆炸的最简单模型来解释,这就是整个宇宙。但值得注意的是,根据描述宇宙起源的一个戏剧性的新理论,这可能只是整个宇宙中的一个斑点。
相关知识
在现代宇宙学中,宇宙起源,即:一个涌现出当下存在于宇宙中的物质和能量时刻的瞬间。这个假设也被称为“宇宙大爆炸”(Big-Bang)这个理论已被大部分科学家所认可,此理论假设宇宙起源于13 730±120万年前左右,在一个特定的瞬间。[1][2] 在20世纪30年代,美国天文学家爱德文·哈勃曾证实,宇宙正在扩大中。另外,一位牧师和天体物理学家乔治·勒梅特根据阿尔伯特·爱因斯坦的方程式及其的广义相对论也描述了这一现象。