网上有关“什么是宇宙的昏暗时代？”话题很是火热，小编也是针对什么是宇宙的昏暗时代？寻找了一些与之相关的一些信息进行分析，如果能碰巧解决你现在面临的问题，希望能够帮助到您。

这种聚合是什么样子的？我们什么都看不到，因为正处在被第15任皇家天文学家马丁?里斯所称的“黑暗年代”。这个时代紧接着产生微波背景辐射的时刻，当时还没有任何恒星在宇宙中发光。

当然那里还充斥着在宇宙开始透明时产生的、还没有多久的回声。这种辐射（此时应称为宇宙电磁背景辐射，而非微波背景辐射）在3000度时开始出现，这个温度和乙炔焊焰的温度差不多。因而在此期间实际上存在着逐渐变暗、逐渐变红的弥漫的辉光。所以宇宙并未彻底黑暗过，只是昏暗而已。

随着宇宙的冷却，在愈来愈微弱的辉光中，物质的引力收缩将最终形成星系。于是一个剧烈的变化发生了，大量的恒星爆发，昏暗的宇宙忽然被照亮，宇宙中充满了耀眼的光芒。这一刻来得有多突然还有争议，但无论如何，我们已经进入了开始形成最早的恒星的新纪元来源:https://wanghongming.com/cshi/202501-180.html。

在大爆炸中，实际上只有3种元素被创造出来：氢、氦和少量的锂，其他元素的含量可以忽略。我们已知的所有其他元素都是在恒星内部形成的。人们常说：我们是星尘，这是十分贴切的。我们太阳和太阳系的物质很可能已经经历过两次恒星形成的循环。其后可以看到，很多恒星在其火爆的生命史中将氢和氦转化成较重的元素。例如金元素的出现就清晰地表明它是来自超新星的爆炸。相比之下，第一批恒星在形成时只含有最轻的3种元素。

要形成星系，气体团必须收缩。而气体要收缩，温度必须降低。在现在的宇宙中，气团收缩释放的能量可以被碳和氧原子发出的辐射带走。但在我们描述的这个时代，除了通过氢分子外没有其他的途径进行冷却。而氢分子冷却过程的效率是很低的。其结果是，只有大团的气体才能收缩，而从中形成的恒星也特别巨大。第一批恒星的质量可能有太阳质量的数百倍。既然储存了这么多燃料，那么这些巨无霸的发光时间一定比太阳寿命长很多吧？恰恰相反，这些早期恒星来也匆匆，去也匆匆，仅能存在几百万年。相比之下，太阳的整个活跃期可达90亿年。

宇宙到底有边际吗？若有边际那宇宙的外边是什么，外边的边际在哪，如果无边际，那么再大也总会有边际吧？

现代宇宙学的主要目的是，利用在地球及其附近确立的物理学定律，或利用从这些局部成立的定律合乎逻辑地作出的推论，根据今天所得到的证据，详细地重现宇宙过去的历史。当然，我们在时间上回溯得越久远，宇宙环境就变得越极端，我们或许需要作出的外推与那些能在实验室中检验的物理学定律也就偏离得越远。

我们关于膨胀宇宙图景的发展，及对其既往之重现进展非常缓慢。在20世纪30年代，比利时牧师兼物理学家乔治?勒梅特在此事的起步阶段起了带头作用。他的“原始原子”理论乃是我们如今所说的“大爆炸”理论的鼻祖。40年代后期，一位移居美国的俄国人乔治.盖莫夫（GeorgeGamov）与他的两位年轻的研究生拉尔夫.阿尔弗（RalphAlpher）和罗伯特.赫尔曼（RobertHerman）一起，又迈出了最重要的几步。他们开始认真考虑已知的物理学理论用于勾画宇宙早期阶段状况的可能性。他们认识到了关键之所在。如果宇宙肇始于遥远过去的某种既热且密的状态，那就应该留下某种从这个爆发式的开端洒落的辐射。更具体地说，他们认识到，过去应该存在着某个时候，其时宇宙的年龄仅为几分钟，它热得足以使每个地方都发生核反应。后来，更加详细得多的预言和观测结果证实了这些重要的见地。

1948年，阿尔弗和赫尔曼预言，从大爆炸散落的残余辐射由于宇宙膨胀而冷却，如今它所具有的温度约为绝对零度以上（5℃），或者说5开（绝对零度等于摄氏零下273度，即－２７３℃。但是他们的预言并未引起人们的普遍重视，而被埋没在浩瀚的物理学文献之中。另外几位科学家考虑了一个热的膨胀宇宙之起源问题，便是他们谁也不知道阿尔弗和赫尔曼的论文。理由是明白的。当时的通讯、交流方式无法与今天同日而语。在４０年代和５０年代，在大多数物理学家看来，再现宇宙早期的细节并不是一种非常严肃的科学活动。但是多年以后，即１９６５年，美国新泽西州贝尔实验室的两位无线电工程师阿尔诺.彭齐亚斯（ＡrnoPenzias）和罗伯特?威尔逊（RoberWilson）却十分意外地发现了这种宇宙辐射场，当时他们正在为跟踪第一颗“回声号”（Ccho）卫星而校准一种很灵敏的无线电天线。与此同时，在附近的普林斯顿大学，由罗伯特?迪克（RoberDicke）领导的一个科学家小组已独立地重新发现了阿尔弗和赫尔曼早先作过的预言，并着手设计一台探测器以供搜索大爆炸的残留辐射。他们听说了贝尔实验室这台接收器中存在着无法阐明的噪声，并立即将它解释为源自大爆炸的残余辐射。它相当于在电磁波谱的微波部分波长为7.35厘米的某种无线电波信号；如果假设它是热辐射，那么它所具有的能量就相应于2.7K的温度——这与阿尔弗和赫尔曼富于灵感的估计非常接近。它被称为“宇宙微波背景辐射”。作为其预言与发现始末的一项追记，我们应当提及：1983年，人们开始获悉前苏联无线电物理学家什茂诺夫（Shmaonov）也许早在1957年就已发现了这种辐射，并用俄文公布了这一事实。什茂诺夫建造了一种对微波信号敏感的天线，并报道探测到了某种在天空中各个方向上均匀的信号，与之相当的辐射所具有的温度介乎1K和7K之间。当时无论是他本人或是其他任何人都不清楚这项发现的重要性。事实上，什茂诺夫直到1983年才闻知大爆炸的预言以及彭齐亚斯和威尔逊的发现，而这已经是后两人因18年前作出他们那项卓越的发现而荣获诺贝尔奖之后5年的事情了。

这项发明是人们开始认真地研究大爆炸模型的一种信号。渐渐地，人们对宇宙微波作了更多的观测，这些观测揭示了宇宙微波背景辐射的其他性质。这种辐射在所有的方向上都有相同的强度，精度至少高达千分之一。而且，人们在不同频率上测量了它的强度，开始揭示出其强度随频率变化的方式（即它的“谱”）具有纯热的特征。这样的辐射称为“黑体”辐射。不幸的是，地球大气中的分子对于辐射的吸收和发射阻碍了天文学家去证实整个背景辐射谱正是热辐射谱，人们仍然怀疑，它或许是由宇宙开始膨胀之后很久发生的种种剧烈事件产生的而并非产生于大约150亿年以前的膨胀之始。只有在地球大气外观测这种辐射才能消除这种疑虑，而这正是美国国家宇航局（NASA）的宇宙背景探测器（COBE）卫星于1989年开始从空间测量整个背景辐射谱的第一项巨大成就。那是人们在自然界中所曾见到的最完美的黑体谱，它非常引人注目地确认了宇宙过去曾比今天要热成千上万度。因为只有在如此极端的条件下，宇宙中的辐射才有可能呈黑体形式而达到如此高的精度。

人们利用高空飞行的U2型飞机进行了另一项关键性的实验，以证实背景辐射并非近期起源于宇宙中邻近我们的部分。这些早先的间谍飞机机身极小、翼展却很大，这使它们成了非常适合于进行天文观测的稳定平台。这时，它们是朝上测天而不再是往下观地了！它们探测到天空各处的辐射强度具有某种系统的变化。倘若这种辐射起源于遥远的过去，那么出现这种变化便在意料之中。如果这种辐射型成了某种均匀膨胀的“海洋”——它生成于宇宙的早期，那么我们就将在这海洋中航行。地球环绕太阳运动，太阳环绕银河系中心运动，银河系又在本星系群中运动，如此等等；这一系列的运动意味着我们正沿着某个方向在背景辐射中穿行来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-221.html。当我们沿此方向观看时，辐射强度将显得最强，在与之相差180°的方向上辐射强度则显得最弱；在这两者之间，辐射强度应随角度而呈某种富有特征的余弦变化，就像在暴雨中奔跑，胸前湿得最厉害，背后则湿得最少。这里，在我们运动的方向上被扫过的是微波。正如预期的那样，观测揭示了某种完美的“余弦式”变化。

接着，几项不同的实验证实了这一发现——它又被称为“天空大余弦”。它肯定了这样一个事实：我们，以及包含我们寓居其中的本星系团在内的那个区域，都正相对于宇宙微波海而运动。因此，背景辐射不可能是局部区域产生的，要不它就会和我们一块儿运动，那样我们就不会看到其强度与温度的余弦变化了。

我们穿越来自大爆炸的背景辐射而运动，并不是造成其强度随方向稍有变化的唯一可能的原因。倘若宇宙在不同的方向上正以稍稍不同的速率膨胀，那么在膨胀得较快的方向上，辐射就将较弱较冷。类似地，如果在某些方向存在着某些物质特别集中或特别匮乏的区域，那么这也将使我们从这些方向上接收到的辐射强度发生变化。发射COBE卫星的动机就是搜索这些变化，1992年，这些变化的发现成了世界各国报纸的头条新闻。

当我们考察来自天空中不同方向的背景辐射强度时，我们就获悉了有关宇宙结构的大量引人注目的事情。我们发现，它正在所有的方向上以相同的速率膨胀，其精度优于千分之一。我们说这种膨胀近似地是“各向同性的”——也就是说，在每个方向上都相同。如果有人从某个“宇宙博览馆”中随机地挑选有可能存在的宇宙，那就会有无数个在某些方向上远比其他方向膨胀得更快的宇宙品种，或者是以很高速度旋转，或者甚至是在某些方向上收缩而同时又在其他方向上膨胀着的宇宙变种。我们的宇宙确实很特殊。它似乎处于某种安排得极为妥善的状态之下：在所有的方向上膨胀都以相同的速度进行下去，其精度非常之高。这就好像你回到家里发现所有孩子的卧室都极其整洁——一种非常不容易遇到的事情。这一定是施加了某种外界的影响。同样地，对于宇宙引人注目的各向同性而言，也必定存在着某种解释。

宇宙学家们长期以来都把宇宙膨胀之各向同性视为必须予以阐释的一大疑谜。

宇宙学家们在寻找这些解释时，构造了各种可能的宇宙史，它们既能说明已知的事实，又能为尚未说明的性质提供解说。宇宙学家们最感兴趣的是这样的假设：它既能解释有关宇宙的令人困惑的特征，又能预言某些尚未探测到的宇宙新属性搜索这种预期的特征，就可以凭借观测来检验原先的假设，这恰如利用实验室中的实验来检验其他科学理论的预言。遗憾的是，我们并不能保证自己的仪器灵敏得足以进行我们想要的一切观测。由于这种现实的局限性，对于许多理论作出的预言，我们尚无法用观测来检验。但是，正是此类预言往往支配着未来将会发展何种新型的天文台或人造卫星。

可以采取的第一条途径是说宇宙就是各向同性地开始膨胀的。宇宙目前的状态只不过是其特殊的起始条件的某种反映。事情现在所以如此，乃是因为当初如彼来源:https://www.wanghongming.com/cshi/202412-122.html。实际上，这解决不了什么问题。它什么也没有解释，也没有告诉我们任何新东西。当然，它也可能是对的。倘若果真如此，我们也许就可以指望，存在着某种更深刻的“原理”，它使宇宙必然（或者至少是以压倒优势的可能性）肇始于某种各向同性膨胀的状态之中。这一原理也许在较为局部的范围内还有着其他应用，据此便可以揭示其自身之存在。其令人不悦之处则在于，它把解释宇宙现状的重担完全置于未知的（而且也许是不可知的）宇宙起始状态之上。

第二条途径是将事物的现状考虑为在宇宙中进行的各种物理过程的结果。这样的话，也许无论宇宙的初始状态是多么地不规则，在历经数十亿、上百亿年之后，所有的不规则性均已刷尽，留下的则是某种各向同性的膨胀。这种做法有一个优点，即激励人们拟定某种确切的研究计划，以期发现它是否可能真的正确无误。是否存在这样的物理过程：它能够抹平膨胀中的非均匀性？“抹平”的过程历时多久？时至今日，它们能否摆脱所有的不规则性，或者只是消除了其中的一小部分？不仅如此，这种做法还有一个令人满意的特点：它使我们对宇宙现状作出的假设尽可能不依赖于我们对未知的宇宙初始状态的了解。我们很乐于能够这么说：无论宇宙是如何开端的，在它的早期历史上必不可避免地会发生一些物理过程，后者确保了宇宙在膨胀150亿年之后，看起来差不多就应该像它今天的那种模样。

这第二种哲学虽然听起来极富吸引力，但也有一个弱点。如果我们真能证明宇宙之现状确实与其起始时的条件无关，那么我们现在观测宇宙的结构也就不能告诉我们有关那些起始条件的任何情况了。因为这样的话，宇宙的现状便可与任何起始状态相容。但是，与此相反，如果宇宙目前的结构——其膨胀之各向同性、或是由星系成团性展示的结构图案——部分地反映了宇宙开初的方式，那么就存在着这样的可能性：通过我们今天对于宇宙的观测，或许便能断定有关宇宙初始状态的某些情况了。

长期以来，早期宇宙内发生过那些事件被笼罩在迷雾中。现在，由于近代粒子物理学的发展，科学家们有了一个在宇宙创生最初一分钟里所发生事件的合理图像。下面就来叙述一下这一图像。

我们从宇宙创生大爆炸以后的1/100秒时期的历史开始叙述。那时，宇宙温度高达1000亿开以上，因此不存在普通物质。原子和分子尚未形成，便因高温而爆炸开了。整个空间充满着基本粒子组成的“汤”，“汤”内含有相同数量的电子、中微子（当中子衰变为质子和电子时产生的粒子）、正电子（带正电荷的电子的反物质）、反中微子（中微子的反物质）和光子；少量的重得多的粒子，包括质子和中子以及组成暗物质的一些奇异粒子。

要了解那时的宇宙致密到什么程度是困难的，不过可以想象所有的物质实体被压缩到一个比它们现在所占范围小数十亿倍的区域。这么小范围的空间维持不了多久，很快，宇宙的尺度便快速增大。在我们最初的“快拍”以后头几秒的时间内，宇宙差不多胀大了100倍。来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-74.html

宇宙胀大，其中的物质开始冷却。这是由下述物理原理所决定的：密闭系统在膨胀时温度势必要下降。这一快速冷却将导致许多重要的变化：第一，许多存在着的粒子，如电子和中微子将发现有利于它们与其反粒子的结合，结合的益处是在结合过程中获得能量。当物质与反物质融合时，它们彼此消灭了对方并产生出光子形式的辐射。因此，在这一时期，光子的数量骤然增加。与此同时，宇宙中的大多数中子转变为质子、电子和中微子来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-247.html。由此可见，在此时期终结时，剩下的主要是光子的“海洋”，在此“海洋”中点缀着不同数量的质子、电子、中微子和中子，以及较少量的稀有粒子。

对于原始宇宙演化阶段的下一步观察，我们来看看大爆炸以后3分钟的景象。宇宙比我们上一次“快拍”时大大地冷却了。由于温度降低，粒子的运动变慢，这就使它们有可能合并成稳定的原子核。

首先组成的原子核（不算氢核，因为它不过是质子罢了）是氘，也叫作重氢，它是由一个质子和一个中子组成的。一段时间以后，宇宙中的大多数中子都被纳入氘内去了。

下一个元素是当氘与质子聚合时形成的氦的稀有形式氦—3。再下一步，当中子碰撞氦—3时，诞生出普通的氦—4。一步一步地，从氢到锂，所有我们知道的氢原子核都是由质子、中子和氘等基本成分组成的。

现在，宇宙中这些物质每一种的丰度（丰富程度），提供了宇宙创生大爆炸模型的过硬的证明。科学家们能设法估计空间内存在有多少氢，并将此数量与氦的数量比较。他们发现，此比值与理论所预见的每一个氦原子相应有12个氢原子符合得很好。迄今为止，用此比例检验大爆炸图像的效果一直非常好。

1995年，在大爆炸瞬间产生的氦被首次检测到。约翰?霍普金斯大学的天体物理学家戴维森克里斯和郑炜，用在“奋进号”航天飞机上的紫外望远镜对来自类星体的光线做详细的搜索。他们观察此辐射的目的，在于寻找该光线被星系际氦吸收的证据。探索的结果，确实找到了表明整个宇宙中存在着大量氦的特征吸收谱线（波长的图式表示被氦捕获的辐射）。他们发现，在所探寻的空间区域中的氦的含量，正好与标准宇宙模型所预见的12:1的氢与氦之比一致。

比锂核重的原子核不能在大爆炸中被制造出来，这是因为当锂在形成时，宇宙冷却得过多，更重元素的聚合是不可能的。所有较重元素要在晚得多的时候，在恒星的核心中激烈的高温熔炉里锻造生成。

下一个宇宙演化的重要阶段是复合时期。在此时期内，宇宙中大多数带正电的离子（原子核）收集足够的带负电的电子而形成不带电的中性原子。在这一过程中，大量的辐射被释放出来。这种情况的发生是由于光子倾向于粘牢带电离子和自由电子，围绕着它们之间跳跃。一旦离子成为中性原子，电子被锁定在紧紧的轨道上绕原子核运动，光子便能在空间自由地传播了。

从此时开始，宇宙沉浸在背景辐射的海洋中，起先，此辐射是热的，但随着宇宙的膨胀，其温度下降得很快。今天，此原初能量，已冷却到了绝对零度以上2.735开，继续充斥在宇宙中作为大爆炸时期的一个最后保留下来的残迹。

科学家们有正当理由相信上文所描述的这些事件是发生过的。但所不清楚的是，这些原初现象是多长时间以前发生的。宇宙年龄问题是现代宇宙学中的一个最有争议的问题。

你还记得电视机上的“雪花屏”么？那竟与宇宙大爆炸有关？

据国外媒体报道，我们的宇宙或许有着让超现实主义画家最难以置信的画作一样的几何结构。这是当今世界上最著名的理论物理学家，来自英国剑桥大学的霍金所得出的最新研究结论。

该发现或许使荷兰画家M.C.埃舍尔（M来源:https://www.wanghongming.com/bkjj/202412-102.html. C. Escher）的粉丝们感到高兴。霍金的研究团队声称他们的研究为超弦理论（superstring theory）所需要的空间几何结构提供了道路。超弦理论是仍旧停留在假设阶段的最有希望的“万有理论”候选者。他们的计算基于一种数学扭曲（mathematical twist）理论，之前认为是不可能的。如果该结论成立，那么它将能解释宇宙是如何从大爆炸中产生的，同时也能使广义相对论和量子力学得到统一（引力量子化）。

霍金的一位同事托马斯·赫托格（Thomas Hertog）说：“我们已经有了通向建立超弦理论的新途径。”

霍金的新宇宙图景是重复排列的形状，正如埃舍尔的画作“圆形极限IV”中的嵌套的蝙蝠和天使一样。虽然这些是平面图，但是它是作为双曲面空间物体的投影图像，很像地图是地球仪的平面投影一样。例如，虽然蝙蝠在平面投影中好像在边缘区域以指数速率在收缩，但是在超空间中它们都还是相同的大小。这些在投影中显得扭曲了的图像是由于双曲空间不能放置在平面中的缘故，因此它们看起来像是扭曲了的马鞍形山地地形图。这些不是我们的宇宙看起来的样子。科学家通过对宇宙大爆炸的回声—“宇宙背景微波辐射”的测量以及对超新星距离的测定，得出了我们宇宙是平坦的而非扭曲的结论。

我们的宇宙正在加速膨胀，由一种人们还完全不了解的神秘“暗能量”所驱动。我们不知道暗能量是什么以及它来自哪里，但爱因斯坦的广义相对论能为我们提供解释这种加速膨胀的数学语言。一种叫“宇宙学常数”的常数项进入爱因斯坦的引力场方程就能使宇宙永远膨胀下去，但只有这个常数是正号（+）的情况下才行。现在，说我们生活在一个永远膨胀的宇宙当中和说我们宇宙的宇宙学常数是正号是等价的描述。

然而，还有一些悬而未决的难题。广义相对论描绘了当前宇宙的这个层面，但它还是不能描绘宇宙大爆炸本身。广义相对论是在大尺度中起作用的理论，而量子力学则统治着微观世界，这意味着你不能够预测我们为什么生活在这样的宇宙中。

另一方面，超弦理论提供了一幅宇宙历史的完整图像而且能把引力和量子力学统一起来，但是它所描绘的宇宙有一个负的宇宙学常数。这给理论物理学家留下一个非常难解的问题：一方面我们所观测到的宇宙运行的很好，但缺乏一个完整的理论描述；另一方面有一个完整的理论，但不能描绘真实的宇宙。

现在，霍金、赫托格和哈特尔提供了一种解决问题的方法。他们发现了能够利用负的宇宙学常数产生加速膨胀宇宙的方法。这意味着超弦理论或许能够完整描绘我们所观测到的宇宙。这项提议是从上世纪80年代霍金和哈特尔为了绕过广义相对论的缺点寻求整个宇宙的量子图像的理论中成长出来的。

在量子力学中，一种称为“波动方程”的方程描绘了微观粒子所有可能的量子态，每一种量子态都赋予一定的概率。霍金和哈特尔寻找一种类似的波动方程，该方程能够从宇宙大爆炸中产生出不同的宇宙，包括太阳系永远也不能产生的宇宙或其中的生命以非常不同的方式演化的宇宙。

在过去的30年里，霍金和哈特尔曾经试图在他们的宇宙波动方程中强行插入正的宇宙学常数，因为这被认为是符合我们所观测到的宇宙的。现在他们把负的宇宙学常数引入到波动方程中，看起来能够描绘我们宇宙的产生，同时也为超弦理论的发展提供了帮助。

关于我们生活于其中的这个宇宙，《银河系漫游指南》一书的作者，英国著名剧作家道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)曾经写道：它很大。的确。

想要了解宇宙究竟有多大，请你试着将一枚硬币放在你的面前来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-93.html。假设这枚小小的硬币就是我们的太阳，那么另一颗代表距离太阳最近的恒星：比邻星的硬币就应当放在大约563公里之外。对于生活在中国的读者而言，比如上海的读者，这第二枚硬币几乎要摆放到山东或安徽省境内，而对于一些小国的居民而言，这颗硬币可能都已经放到外国去了。

而这仅仅是太阳和距离它最近的一颗恒星而已。当你试图模拟更大范围内的宇宙空间时，就会麻烦的多了。比方说，相对于你的那颗硬币太阳，银河系的直径将是大约1200万公里，这相当于地月距离的30倍。正如你所看到的，宇宙的尺度是惊人的，几乎没有办法用我们生活中所熟知的距离尺度加以衡量。

但这并不意味着人类丈量宇宙的梦想是遥不可及的。天文学家在长期的工作研究中已经找到一些行之有效的方法去测量宇宙的尺度。以下我们将向你呈现有关的内容：来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-116.html

1 宇宙的尺度

我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体

这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的，也或许它确实拥有某种边界，也就是说如果你旅行的时间足够长，你最终将回到你出发的地方，就像在地球上那样，类似在一个球体的表面旅行。

科学家们对于宇宙具体的形状和大小数据存在分歧，但是至少对于一点他们可以进行非常精确的计算，那就是我们可以看得多远。真空中的光速是一个定值，那么由于宇宙自诞生以来大约为137亿年，这是否就意味着我们最远只能看到137亿光年远的地方呢？

答案是错误的。有关这个宇宙的最奇特性质之一便是：它是不断膨胀的。并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速来源:https://www.wzwxpx.com/cshi/202501-227.html。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际来的近。随着时间流逝，由于宇宙的整体膨胀，所有的星系将离我们越来越远，直到最终留给我们一个一片空寂的空间。

奇异的是，这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了，事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体。

2 充斥着星系

这是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一

这张照片是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一。科学家们让哈勃望远镜对准天空中的一小块区域进行长时间的曝光——长达数月，尽可能地捕获每一个暗弱的光点。文中上图是局部的放大，完整的图像是下面这幅图，其中包含有1万个星系，从局部放大图中，你可以看到一些星系的细节。

当你看着这些遥远的星系，你可能没有意识到自己正在遥望遥远的过去，你所看到的这些星系都是它们在130亿年前的样子，那几乎是时间的尽头。如果你更喜欢空间的描述，那么这些星系离开我们的距离是300亿光年。

宇宙处于不断的膨胀之中，但与此同时科学家们对于宇宙尺度的测量精度也在不断提高。他们很快找到了一种绝佳的描述宇宙中遥远天体距离的方法。由于宇宙在膨胀，在宇宙中传播的光线的波长将被拉伸，就像橡皮筋被拉长一样。光是一种电磁波，对于它而言，波长变长意味着向波谱中的红光波段靠近。于是天文学家们使用“红移”一词来描述天体的距离，简单的说，就是描述光束从天体发出之后在空间中经历了多大程度的膨胀拉伸。一个天体的距离越远，当然它在传播的过程中光波波长被拉伸的幅度越大，光线也就越红。

如果使用这种描述方法，那么你可以说这些遥远的星系的距离大约是红移值Z=7.9，天文学家们立刻就会明白你所说的距离尺度。

　3 最遥远的天体

这张图像中间部位那个不太显眼的红色模糊光点事实上是一个星系，这是人类迄今所观测到的最遥远天体。美国宇航局哈勃空间望远镜拍摄了这张照片，这一星系存在的时期距离宇宙大爆炸仅有4.8亿年。

这一星系的红移值约为10，这相当于距离地球315亿光年。看起来这一星系似乎非常孤单，在它的周围没有发现与它同时期的星系存在。这和大爆炸之后大约6.5亿年时的情景形成鲜明对比，在那一时期，天文学家们已经找到大约60个星系。这说明尽管这短短2亿年对于宇宙而言仅仅是一眨眼的功夫，但是正是在这一短暂的时期内，小型星系大量聚合形成了大型的星系。

但是这里需要指出的是，天文学家们目前尚未能完全确认这一天体的距离数值，这也就意味着其实际距离可能要比现在所认为的更近。在美国宇航局的下一代詹姆斯·韦伯空间望远镜发射升空以替代哈勃望远镜之前，科学家们都将不得不在数据不足的情况下进行估算。

4 最遥远的距离

最遥远的距离

天文学家能够观测到的最遥远的光线名为“宇宙微波背景辐射”(CMB)。这是抵达地球的最古老的光子，它们几乎诞生于宇宙大爆炸发生的时刻。在大爆炸发生后的短时间内，宇宙非常小，因此相当拥挤，物质太过稠密，以至于光线无法长距离传播。

但在宇宙诞生之后大约38万年之后，宇宙已经变得足够大，光线第一次可以自由地传播。这时发出的光是我们今天所能观测到的最古老的光线，是宇宙的第一缕曙光；它存在于宇宙的每一个方向，无论你把望远镜指向哪个方向，都可以观测到它的存在。宇宙微波背景辐射就像一堵墙，我们最远也只能看到墙这一侧的风景，但是却绝无办法穿墙而过。

那么这些最初的宇宙之光怎么变成微波了呢？这还是因为宇宙的膨胀。随着宇宙的膨胀，当时发出的光波波长被逐渐拉长，经历如此久远的时间(137亿年)，它们的波长已经被拉伸到了不可思议的程度。随着宇宙膨胀冷却，现在这一辐射的剩余温度大约仅有-270摄氏度，也就是著名的3K背景辐射。这种辐射的分布显示出惊人地各向同性，各处的差异小于10万分之一。

而如果有朝一日人类终于能够制造出高灵敏度的中微子探测器，那么我们将终于可以突破宇宙微波背景辐射设置的那堵墙，而看到其背后中微子出现时的情景，即所谓的“宇宙中微子背景”。和光子不同，对中微子而言，一般意义上的物质几乎是透明的，它们可以轻而易举地穿过地球，穿过太阳，甚至穿过整个宇宙。正是因为这一特征，一旦我们能够解码中微子中携带的信息，我们将能回溯到宇宙大爆炸之后仅数秒时的情景。

　5 星系蝴蝶图

星系蝴蝶图

文学家们向宇宙张望，他们注意到宇宙中的星系分布并非呈现随机状态，由于引力的作用，星系倾向于相互接近，从而形成规模巨大的聚合体，如星系团，超星系团，大尺度片状结构乃至所谓的巨壁。

天文学家们开始着手纪录这些星系在三维空间中的位置，他们很快成功地制作出较近距离范围内星系的三维分布图，这是一项令人惊叹的成就。大部分此类巡天观察都将注意力集中在距离地球70亿光年之内的范围，但他们在此过程中也发现了许多类星体，这是宇宙中亮度惊人的奇特天体，来自早期宇宙，其距离可能是70亿光年范围的4倍以上。

在全部这些努力中，斯隆数字巡天(SDSS)可能算是规模最大的一个。参与这一项目的天文学家们目前已经基本完成对1/3天空的巡天观察，并在此过程中记录下超过5亿个天体的精确位置信息。而本文中这里所配得图则来自另一项巡天计划：6dF星系巡天，这是目前规模位居第三的巡天项目。这张图像中之所以会缺失很多地方，是因为银河系的阻挡，很多天区我们都无法进行观测。

6．邻近的超星系团

邻近的超星系团在距离地球比较近的空间内，天文学家们的了解相对而言就会多一些。我们现在知道在距离地球约10亿光年的距离内存在一个超星系团的海洋。这些是被引力作用聚集在一起的大量成员星系。

我们的银河系本身是室女座超星系团的成员，这个超星系团正位于这张图像中中央位置。在这个巨大的超星系团结构中，我们的银河系毫无特别之处，它只是位于一隅之地的普通成员星系而已。在这一宏伟结构中占据统治地位的是室女座星系团，这是一个由超过1300个成员星系组成的庞大集团，其直径超过5400万光年。

另一个超星系团很值得关注，那就是后发座超星系团，因为它的位置恰好位于北方巨壁(Northern Great Wall)的中心位置。北方巨壁是一个大到令人难以想象的巨型结构，其直径约有5亿光年，宽度约3亿光年。我们星系“附近”最大的超星系团是时钟座超星系团，其直径超过5亿光年。

7 暗物质和暗能量

暗物质和暗能量这个宇宙另外一件令人吃惊的事实是：占据宇宙大部分的成分我们却完全看不到。暗物质是一种神秘的存在，科学家们认为它们遍布宇宙各处，但是我们却看不到也摸不着。它们和光以及任何种类的电磁波都不发生作用，而这正是人类赖以探测宇宙的基础工具。不过它会产生引力，通过它对周遭空间施加的引力效应，科学家们能够感受到它们的存在。

是的，我们能够感觉到暗物质确实存在。比如我们所在的室女座超星系团大约拥有10的15次方倍太阳质量，但是整个超星系团的光度却仅有太阳的3万亿倍太阳光度。这就意味着室女座超星系团的光度相比其质量所应当拥有的光度小了约300倍。这样的事实是难以解释的，但是如果考虑到这其中遍布大量拥有质量但却不发光的暗物质，一切也就不奇怪了。

事实上，根据计算结果，宇宙中的暗物质含量是我们平常所见的普通物质的5倍。但是暗物质尽管强大，却仍然不足以统治宇宙。真正支配着我们这个宇宙的力量来自另一种神秘物质：暗能量。普通物质和暗物质有一个共同点，那就是它们都拥有质量，并向周围空间施加引力影响，换句话说，它们的作用是让物质聚拢，让宇宙减速膨胀甚至最终收缩。然而，当科学家们观测宇宙，试图分辨出宇宙究竟是在减速膨胀还是在收缩时，他们惊骇地发现事实完全出乎他们的预料——宇宙根本没有收缩或减速，它正在加速膨胀！毫无疑问，存在一种未知的强大到异乎寻常的力量，它不但独力抵抗了整个宇宙中所有普通物质和暗物质产生的引力作用，甚至还推动整个宇宙加速膨胀。对于暗能量的发现最近刚刚被授予了今年的诺贝尔物理学奖，但是尽管有了这样的巨大进展，科学家们对于究竟什么是暗能量却依旧毫无头绪，一无所知。现在有关这一课题的理论几乎就相当于“虚位以待”，等待着未来出现一个更加完美的理论能摘取成功解释暗能量本质的桂冠

宇宙之网

宇宙之网星系巡天的结果显示我们的宇宙似乎显示一种“泡沫网状”结构。几乎所有的星系都分布在狭窄的“纤维带”上，而在它们的中间则是巨大的空洞，天文学上称为“巨洞”。这些巨洞的体积巨大，有些直径可达3亿光年，其中几乎空无一物。但是这样说并不正确，因为尽管我们看上去那里确实是什么也没有，但实际上这里充斥着暗物质。

这里这张图是一份计算机模拟结果，它显示我们的宇宙呈现一种纤维网状结构，其中分布着节点，纤维带和层。这种复杂结果的起源来自宇宙微波背景辐射中微小的涟漪，这是其中密度微小变化的体现。随着宇宙膨胀，这些微小的高密度去逐渐吸引更多的物质向其聚集，这种效应持续上百亿年，其结果是惊人的——它造就了我们今天所见的宇宙。

9 检验宇宙模型

检验宇宙模型2005年，一个国际天文学家小组试图检验现有的宇宙学理论是否正确。他们进行了一项名为“千年运行”的模拟计划，在计算机中他们模拟100亿个粒子在一个边长为20亿光年的立方体空间中，按照我们现有的理论去作用于它们，是否能得到某种我们所预期的结果。这项模拟实验中考虑了普通物质，暗物质和暗能量因素，成功地再现出宇宙从混沌逐渐显现类似于我们今天所观察到的宇宙大尺度结构。在模拟运行的过程中，研究人员们目睹了宇宙中大质量黑洞的出现，强大的类星体发出剧烈的辐射，模拟的结果中还出现了大约2000万个星系。正如文中此处展示的那样，研究人员们发现模拟的结果产生出一个和我们所观察到的现实宇宙非常相似的状态。

关于微波背景辐射的问题来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-20.html

大家应该记得曾经用过天线接收卫星信号的老式电视，当我们调台时，有时会出现布满雪花点的无节目屏幕，伴随着还有嗞嗞的声音。遇到这样的情况，谁都知道信号被干扰或者属于无信号状态，但很少有人知道，此时我们看到的这个雪花屏其实来自宇宙大爆炸。

你还记得电视机上的?雪花屏?么来源:https://wanghongming.com/xwzx/202412-77.html？那竟与宇宙大爆炸有关！

宇宙大爆炸发生在130亿年以前，那时候人类并不存在，宇宙大爆炸是非常剧烈的，而其散发的热量至今未完全消退，大爆炸的热量最初是超高温X射线，随着温度下降、波长拉伸、它们转化成了可见光，并从蓝端移向红端，进而变成微波，最终成为无线电波，无线电波无时无刻不在宇宙内散发，也传向地球，被称为宇宙微波背景辐射，这就是大爆炸自身的回声，是宇宙诞生时那道冲击波的余辉来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-54.html。

而地球上卫星通讯系统的出现，使电视机天线能接收到这一微波辐射，而在电视机的屏幕显现出来。如果人类能长有一双可以看到微波的眼睛，那么大家在每个夜晚都可以看到大爆炸的蔓延。

众所周知，光是有速度的，确切的计算，我们现在看到的太阳其实是8分钟以前的太阳，当我们望向宇宙深处，看到的星星或许是十年前或者更久以前的星星状态。那么我们看到雪花屏，也是宇宙大爆炸的延续，它来自过去，来自宇宙微波背景辐射，因为一切辐射不会消失，只会被传到更远的地方。而辐射到我们电视机的接收天线上时，就被翻译转化成为这种图像（雪花屏），当然这个图像更多来自于电路中的各种杂波，但可以确定的是：其中有1%的确来自宇宙微波背景辐射。

“微波背景辐射来自宇宙，而且是全方向的，这似乎意味着没有放射源……”

——全方位的背景辐射也可以意味着辐射源无处不在，遍及整个宇宙！当然你说的“意味着没有放射源”更准确：在大爆炸之初，能量极高，物质粒子的速度极近光速，性质跟光子很接近，而且正反物质还时时湮灭转化为光子，与此同时，极高能的光子也很容易反过来转化为正反物质……这个时候，物质粒子和光子都是最初大爆炸能量的产物，完全不能说物质粒子是光子的辐射源。后来温度降低，物质与光子才不这样频繁地相互转化……再后来恒星诞生时，才出现较大规模的物质粒子辐射光子的情况（顺便说一下，恒星辐射的光子远比大爆炸遗留下来的背景辐射的光子少）……

“微波背景辐射非常符合黑体谱……”来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-41.html

——实验室是用空腔上的一个小洞来模拟黑体，它比一个实际的黑色物体（比如炭黑等）还要更黑，因为从小洞进入空腔的大量光子要在里面吸收反射极多次，只剩下极少的一小部分有机会再从这个小孔里出来，这就相当于小孔吸收了几乎所有的入射光，所以它是一个很好的黑体。既然是一个很好的黑体，那么加热这个空腔，从其小孔中发出的辐射就是很好的拥有黑体谱的热辐射。由此可见，当辐射与热物体之间多次地相互作用彼此都达到热平衡时（想想在空腔中四处碰壁的光子……不断被吸收又发射……），辐射就变成有着很好的黑体谱特征的辐射了。大爆炸之初，光子与实物粒子之间的相互作用极其频繁，彼此达到了很好的热平衡状态，所以这时的光子的能量分布有着很好的黑体谱特征，而它们冷却——因宇宙整个空间的膨胀而彼此退行所导致的多普勒红移使各个波段都同比例地展宽——后光子的分布模式仍保持着黑体谱。

关于“什么是宇宙的昏暗时代？”这个话题的介绍，今天小编就给大家分享完了，如果对你有所帮助请保持对本站的关注！