第二章宇宙知識(上）
宇宙是多樣又統一的，它包括一切，是所有時間和空間統一體，沒有時間和空間就沒有一切。學習宇宙知識，可以為我們認識世界，更好地與世界相處打下堅實的基礎。
宇宙的演變
宇宙的起源
大約在150億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，有著極高的溫度，因而發生了巨大的爆炸。大爆炸以後，物質開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。
宇宙的誕生
大爆炸的整個過程是複雜的，現在隻能從理論研究的基礎上，描繪過去遠古的宇宙發展史。在這150億年中先後誕生了星係團、黑洞和星係等。現在我們看見的和看不見的一切天體和宇宙物質，正在形成而且繼續形成宇宙形態。
宇宙的演化
“大爆發宇宙論”提出，宇宙常常是周而複始地從誕生到消亡，再誕生、再消亡的輪回，我們現在的這個宇宙隻是從過去到未來無數個宇宙中的一個而已。
宇宙的膨脹
科學研究發現宇宙不是永恒的，而是在不斷的膨脹中。宇宙的不平衡現象最早是由一位德國的醫生發現的。他在夜空觀查星星時發現，每個星球間的距離並沒有因萬有引力而彼此靠近。那麼，在星球之間必定存在另一種力量抵消了它們之間的萬有引力。他就把這現象假設為宇宙在不斷地膨脹。
宇宙裏的紅移
科學家發現宇宙中存在紅移現象。就是遠距離星球射向地球的光以紅光為多，近距離的則以紫光為主。這說明了星球在遠離地球，接著愛因斯坦提出了廣義相對論，他提出加速度不等於零的理論，其中即包含了宇宙膨脹的學說。
1931年，美國天文學家以先進的天文望遠鏡發現，在銀河係外仍有很多銀河係，並且在不斷地膨脹，這才使得宇宙膨脹的理論得到證實。
熱大爆炸宇宙學
這種學說認為，宇宙膨脹按“絕熱”的方式進行，即宇宙是從熱到冷演變的。
在宇宙早期，輻射和物質的密度都很高，光子被物質吸收或散射，然後物質發射出光子，輻射和物質頻繁地相互作用。當宇宙溫度下降時，質子與電子結合成氫原子，對輻射的吸收減少，物質跟輻射不再相互作用，光子便可以在空間自由穿行。微波背景輻射的發現，有力地支持了熱爆炸宇宙模型。因此，大爆炸宇宙學得到大多數科學家的認同。
無中生有
穩恒態宇宙模型中，宇宙是無限的，沒有開端也沒有終結，而且一直保持同樣的狀態。無論在什麼地方，在什麼時候，觀測者看到的宇宙總是相同的。這種宇宙模型中，宇宙起源的問題是不存在的。
暴脹宇宙學
這個學說是美國科學家古思、溫伯格和威爾茨克等3人於1979年至1981年提出的。這個學說認為，在大爆炸後不到10秒至35秒的瞬間，宇宙迅速膨脹，故稱為暴脹。
暴脹的體積卻增大了1043倍。這種學說還認為引力強度導致宇宙膨脹速率減慢。當暴脹階段終了，宇宙過渡到今天的平緩狀態，物質分布不均勻現象便產生了。
宇宙的形態
宇宙的大小
宇宙是廣漠空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質的總稱。一般有“觀測到的宇宙”和“物理宇宙”之說。“觀測到的宇宙”即總星係。
現在已能觀測200億光年的宇宙深處。“物理宇宙”即物理現象上進行解釋的宇宙。它在空間上是無邊無沿的，在時間上是無始無終的，大部分為人們觀測所不及。
宇宙的形狀
通常認為，宇宙是扁平和無限的，但一批天體物理學家卻對此提出異議，認為它的形狀可能像一個足球。也有科學家認為宇宙是由彎曲的五角形麵組成的，主要根據來自衛星拍攝的140億年前大爆炸釋放出來的輻射，這些輻射至今仍在以微波的形式衝擊太空。
宇宙的奇殼
閉合的宇宙時空理論模型是由愛因斯坦建立的。我們知道，在宇宙時空持續加速膨脹的情況下，當其宇宙時空的膨脹速度達到無窮近似於光速時，宇宙時空就會形成一個殼狀的、呈現出各種類似於黑洞性質及特征的天然屏障，我們稱為奇殼。由奇殼所包裹著隻是宇宙時空中的一個局部。
內宇宙
從時間極開始發生膨脹，產生爆炸，致使光線指向空間極端，這一過程類似於地球上的白天，空間進入宏觀世界，宇宙便不斷擴張，到一定程度時候足夠的光線擠壓宇宙壁向外推動外宇宙，外宇宙得以作用於內宇宙，形成壓力，壓縮內宇宙，空間便向時間轉化，這時候內宇宙就會發生坍塌式爆炸，宇宙逐步收縮轉化為時間，進入微觀世界，這類似於地球的黑夜。
宇宙壁
就是內宇宙和外宇宙的分界線，也是由虛點組成的廣義宇宙和實點組成的狹義宇宙的分界線，內宇宙光線不斷向各個方向擴散，但到達宇宙邊緣就會產生光線扭轉，運動趨勢和方向發生改變，致使內宇宙的光線逐步修正運行角度，最終把內宇宙空間部分修正成一個橢圓形區域。
外宇宙
是由空間和時間組成的均勻分布的環繞在內宇宙的一組組相對平衡的無限虛點構成，表現為穩定的靜止，當足夠的能量通過宇宙壁作用於它時，就會向彈簧一樣產生反作用，反作用致使組成外宇宙中虛點中的時間和空間通過宇宙壁網眼向內宇宙滲漏，從而長生坍塌式或膨脹式爆炸。
開放與閉合的宇宙
如果宇宙中物質的平均密度小於臨界密度，宇宙就會一直膨脹下去，稱為開宇宙；要是物質的平均密度大於臨界密度，膨脹過程遲早會停下來，並隨之出現收縮，稱為閉宇宙。但實際上，閉合的宇宙有一定的年齡，到一定時期就會出現收縮，從而形成單一的黑洞，宇宙就會因此而毀滅。
均勻的宇宙
無論是托勒密的地心說還是哥白尼的日心說，都認為宇宙是有限的。並且隨著天文觀測技術的發展，人們觀測到銀河是由無數太陽係組成的巨大星係，但這樣大的星團足有無數個，它們都是均勻各向同性地分布著。宇宙學原理也認為，在宇觀尺度上，三維空間在任何時刻都是均勻各向同性的。