宇宙是不是永恒的？到底有多大？

宇宙到底到底是什么樣，有多大，從古至今都是讓良多學者很糾結的問題。最早的時辰，人們對于宇宙的不雅念大要是這樣的，地球是宇宙的中間，而宇宙是永恒的，宇宙的巨細就是天球的巨細。

而在我們國度戰國期間的著作《尸子》就記錄著：

上下四方曰宇，往古來今曰宙。

而古希臘時代，尤其是畢達哥拉斯及之后的時代，所合用的“宇宙”的詞語，本意就是“一切物質和空間”。

哥白尼革命

對于宇宙的理解，發生第一次的躍遷來自于哥白尼的日心說，但這并不敷精確，因為哥白尼只是在學術圈有必然的影響，真正扭轉人們對宇宙理論的人應該是哥白尼、伽利略、開普勒。

哥白尼提出了日心說，但精度并不比地球說好。伽利略經由過程千里鏡不雅測發現：并不是所有的天體都繞著地球轉，木星就有本身的衛星。可以說是對地心說是一種釜底抽薪。同時他提出的慣性心猿意馬律解決了“地球自轉，而人跳起來還能落回原地”的問題開普勒提出開普勒三大心猿意馬律，徹底解決了日心說的精度問題。

也就是說，從開普勒起頭，地心說宣告了滅亡。后來人也把這個過程稱為：哥白尼革命。這時辰的宇宙中間不再是地球，但人類對于宇宙的巨細還毫無頭緒。（或者我們說，這時的學者們還認為宇宙是永恒的。）

牛頓的糾結

開普勒并不是解決了所有的問題，開普勒在其教員第谷的“大數據”中發現了行星活動的軌道其實是橢圓的。

但開普勒也搞不清晰為什么軌道會是橢圓。這個問題也當作為了開普勒之后的學者們重點思慮的問題。最終，牛頓力壓浩繁學者，提出了萬有引力心猿意馬律，詮釋了軌道為什么是橢圓的問題。牛頓力學在后來幾位數學家的深化之后，當作為了人類科學史上第一座岑嶺。操縱這個理論可以解決良多問題，科學家甚至可以直接用筆計較預言海王星的存在。

可是，在牛馬上期，有個問題一向困擾著牛頓，這個問題其實和萬有引力心猿意馬律有關。我們都知道，物質之間是表現出引力的，那就會呈現一個問題，若是宇宙有限大，那么宇宙終將在引力的感化下往中間聚攏，最后縮當作一個點。而我們也知道，宇宙并沒有這樣。這讓牛頓很糾結，使得他不得不假設宇宙是無限大的，處處都是中間，使得處處的引力都處于均衡狀況，這樣能避免這樣的工作發生。

可是，沒多久，就有人實力打臉牛頓，這小我叫做奧伯斯。他認為若是宇宙是無限大的，那意味著宇宙中有無限多的恒星，也就是說，宇宙中將會有無限多的光源，而這些光照射到地球上，就會使得地球晚上也像白日那樣亮。但現實上，夜空仍是暗中的，是以，宇宙應該是有限大的。

當然，奧伯斯的時代對于“光速”，“宇宙的現實狀況”都全無所聞，是以，此刻我們也管這個觀點稱為奧伯斯佯謬。

愛因斯坦開啟的潘多拉盒子

時候一晃來到20宿世紀初，這是巨匠輩出的時代，20宿世紀初期接踵呈現了兩場物理學鼎新，別離是量子力學和相對論。

此中愛因斯坦幾乎以一人之力提出了相對論，我們此刻知道，相對論總體上可以分為兩大部門，別離是狹義相對論和廣義相對論。此中，愛因斯坦在研究廣義相對論時，獲得了一個引力場方程。愛因斯坦發現，這個方程預示著一個膨脹的宇宙。這和持久以來“宇宙是永恒的不雅念”是矛盾的。于是，愛因斯坦在這個引力場方程中插手了一個宇宙學常數，使宇宙稱為靜態的宇宙，以此知足本身的不雅念。

可是有些人看不慣愛因斯坦這樣的做法，勒梅特就提出了分歧的定見，他認為宇宙有個炙熱的奇點。隔年，哈勃頒發了一篇論文，在這篇文章中，哈勃講述了他發現了星系的紅移。所謂紅移，現實上是星系正在遠離我們。

基于哈勃的發現，科學家們提出，并不是星系在活動，而是宇宙正在發生膨脹。這個膨脹應該這樣去理解，是宇宙整體各個部門在膨脹。舉個例子，若是用氣球來代表宇宙，而氣球上有良多小點，每個點都代表星系，宇宙膨脹就近似于把氣球吹大。

所以，從大標準上看（10^8光年的標準上），星系都在遠離我們，而不是有一些有些在接近，有些在遠離。不僅如斯，離我們越遠的星系，遠離我們的速度越快。哈勃的發現也徹底辯駁了愛因斯坦“宇宙是永恒的”不雅點。

那這和宇宙巨細有什么關系呢？

從上文我們也提到了，“宇宙”這個詞匯代表著一個調集，此中包含著時候、空間、能量和物質等。也就是說，我們要問“宇宙到底有多大”其實是不克不及離開時候軸的，因為宇宙已經不再是一個永恒的宇宙了，而是一個動態的宇宙。所以，我們要用一個成長的目光看宇宙。那具體是咋回事呢？

宇宙學

在上宿世紀的40,50年月，一批批物理學投身到這個范疇傍邊，而且給出了一個模子。這個模子是基于宇宙大爆炸理論成立起來的。科學家發現，宇宙中存在這兩種“力”的比賽，一個是可見物質和暗物質本家兒導的“引力”，以及暗能量本家兒導的“斥力”。

這兩個力從宇宙降生之初就起頭纏斗，在138億年前，宇宙發源于一次大爆炸。

在這之后，宇宙空間發生了一次猛烈的膨脹，遠遠小于1秒的時候內，宇宙膨脹到了本來的10^30次倍。不外，此時的宇宙仍是可見物質和暗物質本家兒動的宇宙，是以，宇宙起頭進入到了減速膨脹的狀況。而暗能量現實上和宇宙自身的巨細有關，是以也被稱為真空能量。在距今45億年前擺布，宇宙中的暗能量起頭占有本家兒導，宇宙從原本的減速膨脹轉標的目的了加快膨脹。

是以，用成長的目光來看，宇宙的巨細其實和宇宙自身是膨脹仍是縮短有關。科學家找到了別的一個參數權衡宇宙的狀況。這個參數就是宇宙現實密度與宇宙臨界密度的比值。這里詮釋一下，所謂的宇宙臨界密度是指宇宙處于靜止或者遲緩膨脹的狀況所對應的密度。這個密度出格小，比我們此刻在地球上能做到的真空還要空，大要是一平方米只有一個氫原子的程度。若是現實密度大于臨界密度，那宇宙將來會縮短到一個點，若是現實密度小于臨界密度，那就預示著宇宙將來將會持續膨脹。