宇宙的大小

從哲學(xué)的觀點(diǎn)看，人們認(rèn)為宇宙是無始無終、無邊無際的。

神秘的宇宙

天狼巨星

“宇宙”一詞中的“宇”指東、西、南、北，四面八方的空間，“宙”指古往今來的時間，合在一起便是指天地萬物。不管它是遠(yuǎn)是近，是大是小，是認(rèn)識到的，還是未認(rèn)識到的，是過去的，現(xiàn)在的，還是將來的。從哲學(xué)的觀點(diǎn)看，宇宙是無始無終、無邊無際的。那么，宇宙究竟有多大呢？

通過天文學(xué)家們的觀測，大爆炸可能發(fā)生在100億年前，也可能發(fā)生在200億年前，或者是發(fā)生在100億年前到200億年前之間的某個時刻。

人們使用高倍的射電望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)搜索到了200億光年以外的類星體——天狼巨星，這是目前人類實(shí)際觀測到的最遠(yuǎn)的星體，也是人們認(rèn)識宇宙的最大范圍。因?yàn)槿祟惖恼J(rèn)識能力是有限的，它肯定還不是宇宙的實(shí)際邊緣。

我們把利用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)所能了解和觀測的宇宙，稱為“我們的宇宙”?！拔覀兊挠钪妗笔怯钪孀鳛橐粋€點(diǎn)誕生，開始向外迅速膨脹以來光所通過的空間。也就是說，我們所處的宇宙的大小，是一個以地球?yàn)橹行?，?00億光年的距離為半徑的球形空間。當(dāng)然，這只是就我們目前的觀測能力所做出的推測。地球并不是什么宇宙的中心，宇宙也不見得是一個球體，我們今天對宇宙的了解只能到這一程度。理論上講，宇宙比這個可見的宇宙要大得多。

璀璨的星空

只要做一道簡單的數(shù)學(xué)題，我們就不難了解到，在我們已經(jīng)觀測到的宇宙有多大。目前，人們在這個以200億光年為半徑的球形空間里，發(fā)現(xiàn)和觀測到的星系超過1200億個，而每個星系又擁有幾百顆到幾萬億顆像太陽這樣的恒星。地球在如此浩瀚的宇宙中，真是微不足道。

世界上最大、最敏感的單碟射電望遠(yuǎn)鏡——阿雷西沃望遠(yuǎn)鏡

可以說，宇宙大得驚人。宇宙中有數(shù)以億計(jì)的天體，大多數(shù)的星體構(gòu)成星系，比如太陽系。星系進(jìn)一步構(gòu)成大星系，比如銀河系。科學(xué)家們做了推算，130萬個地球的體積僅相當(dāng)于太陽的體積，而在銀河系中與太陽相當(dāng)?shù)暮阈嵌噙_(dá)2000多億顆。宇宙空間非常廣闊，單是地球所在的銀河系跨幅就有10萬光年。如果把宇宙看做是一個半徑為1千米的大球，銀河系只有藥片大小，而且位于球心附近。宇宙中有不少于10萬個大大小小的銀河系一樣的大星系。

光年

天文學(xué)采用的計(jì)量單位是“光年”，即光在一年里所走的距離。光的前進(jìn)速度約為每秒30萬公里，一光年大約是9.7萬億公里。

對常人而言，對浩瀚的宇宙度量幾乎不可能。對天文學(xué)家來說，精確地測繪宇宙天體卻是可能的。通過古希臘人發(fā)明的視差計(jì)算法，可以測量出太陽系的其他行星或附近的恒星的距離。用這種視差法測量相距8.6光年以內(nèi)的天體非常準(zhǔn)確，測量1000光年遠(yuǎn)的天體也可做到大體準(zhǔn)確。

視差計(jì)算法圖示

測量恒星距離的方法還有亮度測定法，即把一顆星發(fā)出的光亮度與另一顆已知距離、活躍程度相似的星體進(jìn)行比較，就能測量出這顆星與地球之間的距離。

幾十年前，大多數(shù)天文學(xué)家都認(rèn)為銀河系就是整個宇宙，在它之外什么也沒有。后來，當(dāng)精確度更高的天文望遠(yuǎn)鏡問世后，這種看法便被證明是錯誤的。過去觀測到的那些暗淡模糊的斑點(diǎn)，其實(shí)是其他的星系。這些星系有的與銀河系不相上下，有的則更龐大。

20世紀(jì)20年代，美國天文學(xué)家埃德溫·哈勃用當(dāng)時世界上最大的反射式望遠(yuǎn)鏡研究了河外星系。哈勃分析了這些星系的光譜，發(fā)現(xiàn)各種譜線的波長都移向紅色一端。說明這些星系正在向遠(yuǎn)處飛離，這種現(xiàn)象被稱為紅移。由于宇宙在不斷膨脹，星系距我們越遠(yuǎn)，紅移就越大。即離我們越遠(yuǎn)的星系，飛離我們的速度也越快。這與疾駛而去的汽車?yán)嚷曊{(diào)的變化道理是一樣的。

哈勃據(jù)此提出了“哈勃定律”，確定了計(jì)算行星運(yùn)行速度的天文學(xué)計(jì)量單位——“哈勃常數(shù)”。但是，用哈勃常數(shù)作為測量尺度存在一個問題——無人知道它有多長。此外，“哈勃常數(shù)”只能在膨脹速度非常大的太陽系以外的太空里測定。因?yàn)樵谀抢铮魏尉植坑绊懚甲兊梦⒉蛔愕馈?/p>

視差計(jì)算法

所謂視差，是指從兩個觀察位置觀察同一物體時兩道視線所形成的夾角。在天文學(xué)中，測定視差的方法就是把兩個觀測點(diǎn)與被觀測的天體構(gòu)成一個三角形，已知兩個觀測點(diǎn)連線(即基線)的長度，再從這兩個觀測點(diǎn)測出天體的方位(即三角形的頂角)，就能求出天體與地球的距離?；€越長，求得的結(jié)果就越精確。在測量離地球較近的天體如月亮的距離時，可以用地球的半徑作基線，所測定的視差則稱為“周日視差”。如果要測定太陽系以外天體的距離，一般都以地球與太陽的距離為基線，所測定的視差稱為“周年視差”。

紅移的星系

關(guān)于宇宙膨脹的速率，天文學(xué)家們的看法并不一致。最保守的估計(jì)是，距離每增加百萬光年膨脹的速度約增加16Km/S，也就是說，一個距我們10億光年的星系將以大概16094Km/S的速度遠(yuǎn)離地球。有些天文學(xué)家估計(jì)的速率比這個數(shù)字還要大一倍。如果按照最保守的估計(jì)，宇宙中最遙遠(yuǎn)的天體距離地球約有100億光年。而后者的估計(jì)，宇宙邊緣距離地球達(dá)到200億光年。

根據(jù)最新的科研成果，宇宙中的星體數(shù)量大約為7乘以10的22次方，宇宙實(shí)在是太大了。宇宙的半徑大約為137億光年，更確切一點(diǎn)，是137.7億光年。宇宙大爆炸之后殘留的背景微波輻射中的波紋揭示出宇宙兩頭至少相距780億光年。

時至今日，宇宙有多大這個問題還不可能被解決。以上對于宇宙大小的說法，都只是科學(xué)家根據(jù)一些科學(xué)的方法推算出的。不過，隨著科技的進(jìn)步，對宇宙大小的推算將會越來越精確。