宇宙的起源与演化

“浩瀚宇宙”的观念源远流长，就其字面意思而言是指空间和时间的总和。古代汉语中“上下四方日宇，往古来今日宙”(《庄子·齐物论》)即喻意宇宙是无所不包的整个物质世界，是时间和空间的统一体，我们现在所生活的地球就是这“浩瀚宇宙”中的沧海一粟。实际上，人们所说的宇宙有两种，即“观测到的宇宙”和“物理宇宙”。前者是人们用肉眼或天文仪器观测到的整个宇宙空间及其中存在的各种天体、弥漫物质的总称，即总星系。它是有边界的，随着观测技术的发展，它的边界范围也在不断地扩大之中。今天我们所谈的“观测到的宇宙”是指时间尺度为200亿年，空间直径为200亿光年的总星系。而后者“物理宇宙”是指从物理现象上进行解释的宇宙。它在空间上是无边无际的，在时间上是无始无终的，处于不断的运动、发展之中。通常“浩瀚宇宙”就是指“物理宇宙”。因为浩瀚无垠，所以无人能确知物理宇宙的过去和将来(史蒂芬·霍金，2006，2010，2011)。

当代天文学的研究成果表明，宇宙是有层次结构、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。恒星和行星是这个天体系统中最基本的结构细胞，在它们之上还有其他的结构单元。从人类的视野看去，宇宙的结构层次是地球、太阳系、银河系、河外星系及一些其他物质，如不再辐射的星体、大大小小的黑洞及星际气体和尘埃等。此外，还有各种频率的辐射线、宇宙线以及大量中微子、暗物质等。其中河外星系是1923年由美国天文学家哈勃发现的，是指位于银河系外的一些由恒星汇集而成的新星系。到目前为止，用光学和射电天文望远镜已在银河系外发现了约1011个河外星系，它们以球形、椭球形、涡旋状、棒旋状等形状存在。由于篇幅所限，河外星系就不详述了，下面将直接进入我们所存在的银河系进行逐层的讲述。