宇宙的构成

宇宙的构成

广义上说，宇宙指的是无限多样、永恒发展的物质世界；狭义上说，宇宙指的是一定时代观测所及的最大天体系统。后者往往被称为可观测宇宙，相当于现在天文学中的“总星系”。总之，宇宙是各种物质现象的总和。当代天文学的研究成果表明，宇宙中的物质形态多样，宇宙是有层次结构的，宇宙中的天体处于永恒的运动和发展之中。

中国著名的思想家、哲学家、道家学派的代表人物庄子

宇宙的含义

在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。“宇”的含义包括各个方向，如东西南北的一切地点。“宙”包括过去、现在、白天、黑夜，即一切不同的具体时间。古人云，上下四方为之宇，古往今来为之宙（详见《淮南子·原道训》），按照物理学的观点，上下四方是空间，也就是一个三维的概念，而古往今来是时间，是一个一维的概念，宇宙两个字联系起来，是一个四维空间。“宇宙”就是时间和空间的统一。后来，“宇宙”一词便被用来指整个客观存在的世界。

宇宙是有限的还是无限的？有没有生老病死？有没有年龄？有没有中心？有没有边？这些恐怕是自从有人类活动以来一直被关心的问题。为了能解答这些问题，让我们先来整体把握一下宇宙的组成和结构。

宇宙问题本身也是一个哲学层面上的问题。宇宙指的就是现存的所有。按照现代的说法，我们所说的宇宙，是指广阔的空间和其中存在的各种天体以及充斥其中的物质的总称，并且宇宙是不断的运动和发展变化的。也就是说，人类目所能及的地方以及人类还没有看到，但客观存在的物质都是宇宙。

在历史上，人类对宇宙认识的进程，是从地球开始的。后来，从地球伸展到了太阳系，进而延展到银河系，然后扩展到河外星系、总星系。

宇宙中的天体种类繁多，各具特色，表现出了极高的层次性。

在茫茫宇宙太空，地球不过是太阳系大家庭中普通的一员。地球与其他七大行星一起日夜不停地绕着太阳旋转。这八大行星连同66颗像“月球”一样的卫星、神秘莫测的彗星、数以千计的小行星和无数的流星组成太阳系。虽然太阳系有这么多成员，但它所占的宇宙空间直径还不到120亿公里。

美丽的地球

我们在夜晚时用肉眼可以看到许多闪闪发光的星星，这些星星中的绝大多数都是恒星，恒星就是像太阳一样自身能发光发热的星球。我们所处的银河系内有1000多亿颗恒星。恒星通常喜欢聚堆，其中的一些是“成对”地紧密靠在一起的，并按照一定的规律互相绕转着，被称为双星。还有一些是三四颗，或是更多颗恒星聚在一起，称为聚星。如果是十颗以上，甚至成千上万颗恒星聚集成团，就被称为星团。银河系里就发现了1000多个这样的星团。

随着科技的进步，人类的观测能力不断提高。人们逐渐在越来越大的尺度上认识宇宙的结构。第一个重要的进步，是认识了银河系。这一发现对人类而言有两个意义，一是了解了银河系的形状，二是认识到有河外天体存在。

银河系是太阳所属的一个庞大的恒星集团，包括至少一千颗恒星。这种恒星集团叫星系。银河系中大部分恒星呈扁平的盘状分布。而我们所熟悉的太阳，相比于银河系中的其他恒星，不管是其光度，还是质量，都只是银河系中一个极普通的成员。

星团图

星系图

英仙座星系团

对于我们而言非常广阔的银河系并不是宇宙空间的尽头。银河系外面，还有许多别的星系，我们称它们为“河外星系”。天文学家已发现了超过10亿个河外星系，每个河外星系都包含几亿、几百亿，甚至几千亿颗恒星以及大量星云和星际物质。所有的这些河外星系又构成了更为庞大的总星系。

天文学家在20世纪60年代，又发现一种在银河系以外距离地球约200亿光年的似星非星的天体，但这一天体的光度和质量实际上又和星系一样，因此被天文学家称为类星体。至今，已发现了数千颗这样的天体。

我们把观测的尺度进一步放大，可以将宇宙看成是由大量星系构成的，而火热的恒星只是星系内部的一个细微的构成。为了了解宇宙的结构，我们首先需要了解星系在空间中分布的规律。星系的空间分布有时也有成团现象。上千个星系构成的大集团叫星系团。属于这种大星系团的星系大约占星系数量的10%。剩下的90%的星系只结成十几、几十或上百个一团的小团。可以说，星系团代表了宇宙结构中比星系更高的一个新层次。星系团的平均质量是星系平均质量的100倍。

泡沫状的大尺度结构

我们通常把超过10Mpc的结构称为宇宙的大尺度结构。至今，我们对大尺度上的观测还不是很成熟。有迹象表明，星系在大尺度上呈泡沫状分布。也就是说，有许多看不到星系的“空洞”区，在空洞的壁上，有许多星系在上面聚集，它们呈纤维状或片状结构。这一层次的结构被称为超星系团。从理论上讲，当尺度大到一定程度，就不会有结构存在。而这是否符合事实，以及临界点是多少，都需要通过对大尺度观测来解答。现今，人们正在热烈争论宇宙在50Mpc以上是否还有显著的结构现象存在。

以上就是我们对宇宙结构的大体认识。我们都知道，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由原子核和电子等组成的，进一步研究，我们可以看到物质的更为基本的构成是夸克，夸克是我们现在所了解到的宇宙中最小的物质。20世纪90年代初，有人曾提出了科学终结的观念，这些人认为我们对宇宙的了解已经差不多了。这些人的观点显然是错误的，宇宙中的物质形态多样，而宇宙中的天体处于不断的运动和发展之中。随着科技的进步，我们对宇宙的构成会有更深的认识。