宇宙有中心嗎?
太陽是太陽系的中心,太陽系中所有的行星都繞著太陽旋轉。銀河也有中心,它周圍所有的恆星也都繞著銀河系的中心旋轉。那麼宇宙有中心嗎?一個讓所有的星系包圍在中間的中心點?
看起來應該存在這樣的中心,但是實際上它並不存在。因為宇宙的膨脹一般不發生在三維空間內,而是發生在四維空間內的,它不僅包括普通三維空間(長度、寬度和高度),還包括第四維空間——時間。描述四維空間的膨脹是非常困難的,但是我們也許可以通過推斷氣球的膨脹來解釋它。
我們可以假設宇宙是一個正在膨脹的氣球,而星系是氣球表面上的點,我們就住在這些點上。我們還可以假設星系不會離開氣球的表面,只能沿著表面移動而不能進入氣球內部或向外運動,在某種意義上可以說我們把自己描述為一個二維空間的人。
如果宇宙不斷膨脹,也就是說氣球的表面不斷地向外膨脹,則表面上的每個點彼此離得越來越遠。其中,某一點上的某個人將會看到其他所有的點都在退行,而且離得越遠的點退行速度越快。
現在,假設我們要尋找氣球表面上的點開始退行的地方,那麼我們就會發現它已經不在氣球表面上的二維空間內了。氣球的膨脹實際上是從內部的中心開始的,是在三維空間內的,而我們是在二維空間上,所以我們不可能探測到三維空間內的事物。同樣的,宇宙的膨脹不是在三維空間內開始的,而我們只能在宇宙的三維空間內運動。宇宙開始膨脹的地方是在過去的某個時間,即億萬年以前,雖然我們可以看到,可以獲得有關的信息,而我們卻無法回到那個時候。
【銀河系MilkyWaygalaxy】
『概述』
銀河系是地球和太陽所屬的星系。因其主體部分投影在天球上的亮帶被我國稱為銀河而得名。銀河系約有2000多億個恆星。銀河系側看像一個中心略鼓的大圓盤,整個圓盤的直徑約為10萬光年,太陽位於據銀河中心2.3萬光年處。鼓起處為銀心是恆心密集區,故望去白茫茫的一片。銀河系俯視像一個巨大的漩渦這個漩渦有四個旋臂組成。太陽系位於其中一個旋臂(獵戶座臂),逆時針旋轉(太陽繞銀心旋轉一周需要2.5億年)。
銀河系呈旋渦狀,有4條螺旋狀的旋臂從銀河系中心均勻對稱地延伸出來。銀河系中心和4條旋臂都是恆星密集的地方。從遠處看,銀河系像一個體育鍛煉用的大鐵餅,大鐵餅的直徑有10萬光年,相當於946080000億公里。中間最厚的部分約12000光年。太陽位於一條叫做獵戶臂的旋臂上,距離銀河系中心約2.3萬光年。
銀河系的發現經歷了漫長的過程。望遠鏡發明后,伽利略首先用望遠鏡觀測銀河,發現銀河由恆星組成。而後,T.賴特、I.康德、J.H.朗伯等認為,銀河和全部恆星可能集合成一個巨大的恆星系統。18世紀後期,F.W.赫歇爾用自製的反射望遠鏡開始恆星計數的觀測,以確定恆星系統的結構和大小,他斷言恆星系統呈扁盤狀,太陽離盤中心不遠。他去世后,其子J.F.赫歇爾繼承父業,繼續進行深入研究,把恆星計數的工作擴展到南天。20世紀初,天文學家把以銀河為表觀現象的恆星系統稱為銀河系。J.C.卡普坦應用統計視差的方法測定恆星的平均距離,結合恆星計數,得出了一個銀河系模型。在這個模型里,太陽居中,銀河系呈圓盤狀,直徑8千秒差距,厚2千秒差距。H.沙普利應用造父變星的周光關係,測定球狀星團的距離,從球狀星團的分佈來研究銀河系的結構和大小。他提出的模型是:銀河系是一個透鏡狀的恆星系統,太陽不在中心。沙普利得出,銀河系直徑80千秒差距,太陽離銀心20千秒差距。這些數值太大,因為沙普利在計算距離時未計入星際消光。20世紀20年代,銀河系自轉被發現以後,沙普利的銀河系模型得到公認。
銀河系是一個巨型旋渦星系,鐵餅型,共有4條旋臂。包含一、二千億顆恆星。銀河系整體作較差自轉,太陽處自轉速度約220千米/秒,太陽繞銀心運轉一周約2.5億年。銀河系的目視絕對星等為-20.5等,銀河系的總質量大約是我們太陽質量的1萬億倍,大致10倍於銀河系全部恆星質量的總和。這是我們銀河系中存在範圍遠遠超出明亮恆星盤的暗物質的強有力證據。關於銀河系的年齡,目前佔主流的觀點認為,銀河系在宇宙誕生的大爆炸之後不久就誕生了,用這種方法計算出,我們銀河系的年齡大概在145億歲左右,上下誤差各有20多億年。而科學界認為宇宙誕生的「大爆炸」大約發生200億年前。
特徵
『宇宙時間表』
一般認為。宇宙產生於150億年前一次大爆炸中。大爆炸后30萬年。最初地物質漣漪出現。大爆炸后20億~30億年。類星體逐漸形成。大爆炸后100億年。太陽誕生。38億年前地球上地生命開始逐漸演化。
『宇宙及其組成和結構』http://t1.baidu.com/it/u=2555518516,522547472&fm=3&gp=31.jpg
宇宙是有限地還是無限地?有沒有中心有沒有邊?有沒有生老病死有沒有年齡?"這些恐怕是自從有人類地活動以來一直被關心地問題。為了有一個更清楚地答案。先看看它地組成和結構。
(1)行星
我們居住的地球是太陽系的一顆大行星。太陽系一共有八顆大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。除了大行星以外,還有60多顆衛星、為數眾多的小行星、難以計數的彗星和流星體等。他們都是離我們地球較近的,是人們了解的較多的天體。那麼,除了這些以外,茫茫宇宙空間還有一些什麼呢?
(2)恆星和星雲
晴夜,我們用肉眼可以看到許多閃閃發光的星星,他們絕大多數是恆星,恆星就是象太陽一樣本身能發光發熱的星球。我們銀河系內就有1000多億顆恆星。恆星常常愛好"群居",有許多是"成雙成對"地緊密靠在一起的,按照一定的規律互相繞轉著,這稱為雙星。還有一些是3顆、4顆或更多顆恆星聚在一起,稱為聚星。如果是十顆以上,甚至成千上萬顆星聚在一起,形成一團星,這就是星團。銀河系裡就發現1000多個這樣的星團。
(3)銀河系及河外星系
隨著測距能力的逐步提高,人們逐漸在越來越大的尺度上對宇宙的結構建立了立體的觀念。這裡第一個重要的發展,是認識了銀河。它包含兩重含義,一是了解了銀河的形狀,二是認識了河外天體的存在。
(4)星系團
當我們把觀測的尺度再放大,宇宙可看成由大量星系構成的"介質",而恆星只是星系內部細緻結構的表現。這樣,為了了解宇宙結構,需關心星系在空間的分佈規律。
(5)大尺度結構
今天人們把10Mpc以上的結構稱為宇宙的大尺度結構(目前觀測到的宇宙的大小是104Mpc)。至今大尺度上的觀測事實遠不是十分明確的。有趣的是,有跡象表明,星系在大尺度上的分佈呈泡沫狀。即有許多看不到星系的"空洞"區,而星系聚集在空洞的壁上,呈纖維狀或片狀結構。這一層次的結構叫超星系團。它的典型尺度為幾十兆秒差距。
總之,若把星系看成宇宙物質的基本單元,那麼星系的分佈狀況就是宇宙結構的表現。現在看來,直至50Mpc的尺度為止,星系的分佈呈現有層次的結構。這就是我們對宇宙面貌的基本認識。
不過目前也有理論認為宇宙就是一個封閉的空間,且其引力大到沒有任何速度可以衝出這個空間,而這個空間以外是什麼樣子,誰也無法回答,甚至無法想象。
[編輯本段]【哲學分析宇宙概念】
有些宇宙學家認為,我們的宇宙是唯一的宇宙;大爆炸不是在宇宙空間的哪一點爆炸,而是整個宇宙自身的爆炸。但是,新提出的暴漲模型表明,我們的宇宙僅是整個暴漲區域的非常小的一部分,暴漲后的區域尺度要大於1026厘米,而那時我們的宇宙只有10厘米。還有可能這個暴漲區域是一個更大的始於無規則混沌狀態的物質體系的一部分。這種情況恰如科學史上人類的認識從太陽系宇宙擴展到星系宇宙,再擴展到大尺度宇宙那樣,今天的科學又正在努力把人類的認識進一步向某種探索中的「暴漲宇宙」、「無規則的混沌宇宙」推移。我們的宇宙不是唯一的宇宙,而是某種更大的物質體系的一部分,大爆炸不是整個宇宙自身的爆炸,而是那個更大物質體系的一部分的爆炸。因此,有必要區分哲學和自然科學兩個不同層次的宇宙概念。哲學宇宙概念所反映的是無限多樣、永恆發展的物質世界;自然科學宇宙概念所涉及的則是人類在一定時代觀測所及的最大天體系統。兩種宇宙概念之間的關係是一般和個別的關係。隨著自然科學宇宙概念的發展,人們將逐步深化和接近對無限宇宙的認識。弄清兩種宇宙概念的區別和聯繫,對於堅持馬克思主義的宇宙無限論,反對宇宙有限論、神創論、機械論、不可知論、哲學代替論和取消論,都有積極意義。