我们的宇宙有多大

我们的宇宙有多大

早在2000多年以前，我们的祖先就提出了宇宙的概念。战国时期的尸佼（约公元前390—前330年，传为商鞅的老师）就说过：“天地四方曰宇，往古来今曰宙”。后来，西汉时期的淮南王等人将这段话稍加改动和说明，记录在《淮南子·原道训》中：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”

宇宙的大小和年龄，一直是世界各个国家人们所关注的问题。

在现代科学诞生以前，人们对宇宙的大小有许多猜测。直到20世纪50年代以前，人们普遍接受了一些哲学家的见解：宇宙在空间上是无边无际的，在时间上是无始无终的。

多数自然科学家，则倾向于尊重客观事实。天体物理学家坚持说，我们所认识的宇宙是有限的。就宇宙的大小来说，观测到多大的范围，已知的宇宙就是多大。对于没有观测到的地方，人类一无所知。那么，到了20世纪的末期，我们认识的宇宙有多大呢？有的书上说：“今天，人类所能观测到的宇宙范围已有100多亿光年”。还有的书上说：“用目前最大的望远镜，可以观测到数以10亿计的星系，其中离我们最远的估计为200亿光年。”一差就是几十亿光年！到底哪个更可信呢？还是让我们简单回顾一下历史吧。

请记住1912年。在这一年中，美国的女天文学家亨利艾塔·斯旺·莱维特发现了天空中变星的光变周期和该星的光度之间存在着有规律的关系。她首先尝试了以著名的“造父变星”的光变周期和光度的关系来测量天体的距离。

1918年，美国天文学家哈勒·沙普利测定的银河系的范围（圆盘状的直径）约为10万光年，这个数值一直维持到20世纪80年代。目前，公认的银河系的直径约为7万至8万光年。

哈勒·沙普利

1922年，天文学家A．弗里德曼提出“膨胀宇宙论”的科学假设。1929年，发现宇宙中存在“星云群”，上述理论设想得到了初步证实，成为其后研究宇宙大小的主要理论依据。因为，道理极其简单：无限的宇宙就不会存在什么所谓的膨胀问题；既然存在宇宙膨胀的现实，那么宇宙就是有限的。

再请读者记住：宇宙膨胀论的提出，同时引发了长达半个世纪的宇宙观的论战。许多无神论的学者认为，宇宙膨胀主张的是“灾变说”，这多多少少有“上帝创造世界”的嫌疑。

1924年，美国天文学家埃德温·鲍威尔·哈勃证实仙女座距离地球约100万光年，是银河系之外的另一个“宇宙之岛”。1926年，他进一步观测出仙女座的“大星云”中有恒星存在，从而证实了在银河系之外，存在着类似银河系的恒星系统。1929年，哈勃进一步论证说，宇宙中的“旋涡状星云”，其实都是类似银河系的恒星系统。这些星系的光谱谱线向红色光方向的偏移，说明我们所观测到的宇宙是一个不断扩展着的宇宙。

1931年，哈勃等通过对河外星系距离的测算，初步认定宇宙的年龄不会小于20亿年。这从理论上把宇宙的大小和宇宙的年龄联系在一起。

1959年，人类使用射电天文望远镜观测到距离地球约60亿光年的天体。

1962年，美国把一颗专门用于观测太阳的卫星，成功地发射到地球卫星的轨道上。

1964年，在美国加利福尼亚州的帕洛玛天文台，天文学家使用镜式天文望远镜观测到距离地球80亿光年的河外星系。

1965年，帕洛玛天文台，使用5．08米的反射式天文望远镜，观测到一个类星体，它与地球之间的距离约为100亿光年。1972年，英国和美国的天文学家通过更多的观测，基本上确认了100亿光年，是人类在地球的表面所进行的天文观测所看到的最远距离。

我们知道，在地面进行天文观测的最大障碍是地球的大气层。

20世纪90年代，发射到地球卫星轨道上的哈勃太空望远镜，是人类天文观测历史上的一次重大革命。

从1998年底到1999年初，通过对哈勃太空望远镜的大量观测资料的分析，各国天文学界公认，人类已经观测到了距离地球约130亿光年远的星系。天文学家解释说，这个星系是在“宇宙大爆炸”之后大约10亿年左右的时间才形成的。一般的说，对于宇宙大爆炸产生的弥漫性的宇宙物质，人类只能使用间接的方法发现它们，而不可能用直接的观测到其存在。

在天文观测的历史上，理论的计算常常成为实际观测的先导。那么，在宇宙的大小问题上，理论计算又能够告诉我们些什么呢？

20世纪的20和30年代，依据天文观测所进行的天体物理理论研究，提出并且初步证实了宇宙是处于不断的膨胀过程中。但是，这种观念还没有为多数人所接受。

1965年，美国天文学家A．彭茨阿斯和R．W．威尔逊发现了确实存在着宇宙背景（本底）辐射，并测定出其温度值为3K他们论证了，宇宙背景辐射是宇宙“原始大爆炸”的产物。由于这项研究成果，彭茨阿斯和威尔逊荣获1978年度诺贝尔物理学奖。也就是说，到了1965年，科学界才算最后证明了宇宙是处于不断膨胀的过程中。这个膨胀的宇宙，有它诞生的历史，也有它的“确定的”大小。

到1975年，天文学界依据对3K的背景辐射的探测和分析，推断宇宙的年龄约为170亿年（±15%）。一般在普及领域内，人们在20世纪末，多使用150亿年为宇宙的年龄。

按照这个数值，宇宙年龄最小值约为144．5亿年，最大值约为195．5亿年。由此推断，可能存在的最遥远的星系，距离地球应该为130亿至180亿光年左右。这是我们在目前认识水平上，所能判断的宇宙大小的“极限”。

除非天文学又发生了突破性的进展，或者是对至关重要的“哈勃常数”作出了重大修正，否则，人类的天文观测及相关的计算，就不会发现更为遥远的天体。

应该附带说一句：黑洞的“理论”对宇宙有另一种解释。按照那种解释，或许我们的可见宇宙要小得多。按照这——几乎是“纯粹”的理论假设，我们也很可能是处于一个更大层次的“黑洞”之中。果真如此，那么我们自认为看到的遥远天体，很可能是我们附近的天体的历史映象。因为，我们观测仪器看到的光线，可能是走了一个巨大的“抛物线”，而并非走的是“直线”。