第二章宇宙知識
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。
有限而無邊的宇宙
愛因斯坦1916年發表廣義相對論，1917年就提出一個建立在廣義相對論基礎上的宇宙模型。在這個模型中，宇宙的三維空間是有限無邊的，而且不隨時間變化。
膨脹或脈動的宇宙
前蘇聯數學家弗利德曼，應用不加宇宙項的場方程，得到一個膨脹的、或脈動的宇宙模型。弗利德曼的宇宙在三維空間上也是均勻的、各向同性的，但是不是靜態的。這個宇宙模型隨時間變化，分三種情況。
第一種情況，三維空間的曲率是負的；第二種情況，三維空間的曲率為零，也就是說，三維空間是平直的；第三種情況，三維空間的曲率是正的。前兩種情況，宇宙不停地膨脹；第三種情況，宇宙先膨脹，達到一個極大值後開始收縮，然後再膨脹，再收縮……因此第三種宇宙是脈動的。
宇宙的變星
食變星
食變星是一種雙星係統，兩顆恒星互相繞行的軌道幾乎在視線方向，這兩顆恒星會交互通過對方，造成雙星係統的光度發生周期性的變化。兩星在相互引力作用下圍繞公共質量中心運動，其軌道麵同我們的視線方向平行時，就能看到一星被另一星所遮掩，就像日食、月食那樣，發生星光變暗現象，這種星稱為食雙星或食變星。
造父變星
造父變星是一類高光度周期性脈動變星，也就是其亮度隨時間呈周期性變化。光變周期越長，亮度變化越大。光變周期大多在1至50天範圍內，也有長達100至200百天。在可見光波段，光變幅度01星等至星2等。
新星
爆發變星的一種，又稱新見星、暫星、客星。新星不是新產生的星，隻是這種星在爆發前比較暗，而在爆發後一段時間內才能看到，故名新星。我國古代有極豐富的新星觀測記錄，經考證約有90個。據估計，銀河係每年出現30顆至50顆新星。
超新星
爆發變星的一種，又稱災變變星。爆發時，其亮度增加比新星強得多，光變幅度超過17個星等，即增亮千萬倍至上億倍。超新星爆發是恒星“死亡”的一種形式。超新星爆發後形成強射電源、γ射線源和宇宙射線源。有曆史記載以來，在銀河係中觀測到的超新星有5顆，並且都是用肉眼發現的。
再發新星
爆發變星的一種。大體上每隔10年至100年爆發一次，已觀測到10餘顆。再發新星和經典新星的光變曲線很相似，隻有當出現第二次或更多次爆發時才能確定為再發新星。可見光波段的亮度變幅為7星等至9星等，每次爆發釋放1036焦耳至1037焦耳能量，約拋射出10-6太陽質量的物質，都比經典新星小。
矮新星
一類激變變星，每隔幾天至幾千天經曆一次爆發，爆發時亮度在一兩天內上升2至8目視星等，然後較慢地下降到爆發前的狀態。主要有兩類矮新星：一類稱雙子座U型星或天鵝座SS型星；另一類稱為鹿豹座Z型星。
類新星
類似新星的爆發變星。爆發的次數比較頻繁，數年爆發一次。光變幅僅為2星等至6個星等，比新星和再發新星小，發亮周期也短得多。最突出的特點是具有共生光譜。
耀星
爆發變星的一種，亮度在平常時基本不變，但突然會在幾分鍾甚至幾秒鍾內增強，光變幅度從零點幾星等至幾個星等，個別的可達10個星等以上，經過幾十分鍾後又慢慢複原，這種現象稱為耀星或耀變。目前，在太陽附近已發現100顆耀星。
T型變星
金牛座T型變星是一種不規則變星，光譜型為G～M型，典型星是金牛座T，這類變星都具有非周期的不規則光變，或快速的光變迭加在長期的緩慢光變上。最大變幅為5個星等，一般為1星等至2個星等。金牛座T型星的鋰豐度比太陽大氣高出約2個數量級，並且有紅外色餘。
流星雨
象限儀座流星雨
活動期為1月1日至5日，1月3日左右達到極大，每小時約為120顆，經常在60顆至200顆之間變化。流星的速度屬於中等，每秒41千米，亮度較高。該流星雨的輻射點位於北極星附近。
半人馬座流星雨
南半球夏季流星達到高峰，每年1月底至2月中旬出現，2月8日達到極大。據記載，有非常明亮能夠成為火球的流星，它們留有尾跡。在1974年至1980年間，流星數量在20顆至30顆之間。輻射點靠近半人馬座的α星。
矩尺座流星雨
活躍期是2月25日至3月22日，最大值出現的時段並不明確。輻射點在赤經239度，赤緯-50度，流星的速度為每秒56千米。
天琴座流星雨
是著名的流星雨之一，每年4月15日至4月28日出現，最大期在4月22日，因此也稱4月天琴座流星雨，而因輻射點在天琴座α（織女星）附近，也稱為天琴座α流星雨，這個流星雨已經被觀察了2600年之久，母體是C/1861G1佘契爾彗星。
船尾座流星雨
船尾座流星雨，是1972年才被圈定下來的一個流星雨，在2003年曾經有過爆發，以暗流星為主。爆發時間在4月15日至28日，也就是母26P彗星經過近日點的一個月後。約每小時40顆流星。
寶瓶座流星雨
是以寶瓶座附近為輻射點出現的流星雨，一年之中會有3次：第一次稱為寶瓶座η流星雨，在每年的4月19日至5月28日出現，5月5日達到高潮，其母體是哈雷彗星；第二次稱為寶瓶座δ南支流星雨，在每年的7月12日至8月19日前後出現，7月28日達到高潮；第三次稱為寶瓶座δ北支流星雨，在每年的7月15日至8月25日前後出現，8月8日達到高潮。
牧夫座流星雨
活動期在每年6月下旬至7月初，輻射點其實位於牧夫座、武仙座和天龍座之間。每小時流星達到100顆左右，其母彗星是7P龐斯溫耐克彗星。2011年6月28日5時左右牧夫座流星雨達到極大，曾有上百顆流星劃過夜空，最佳觀測時間是前半夜。
摩羯座流星雨
活躍期在7月3日至8月15日，7月30日達到極大。與南寶瓶座流星雨相比，摩羯座流星雨極盛期將持續數天。最佳觀測時間為流星雨極盛的當天21時至次日零時，其他時間不適合肉眼觀看。首次觀測到的是卡儂·霍夫梅斯特，他於1937年在索內堡觀測到。
南魚座流星雨
南魚座流星雨是在19世紀就被觀測到，但在1952年前，都被忽略。1878年，索耶觀測到了流星輻射，有4顆明亮的慢速火流星。1910年至1930年的觀測結果說明7月29日這天是極大期，輻射中心位於赤經336度，赤緯-28度。
英仙座流星雨
活躍期在每年7月17日至8月24日，極大期在8月11至12日。其母體為“一零九P”彗星，運行周期為130年。每小時的流量可達50顆至100顆，速度每秒可達60千米，對宇宙飛船或衛星有潛在危險。2007年8月13日午夜23時開始至第二天淩晨，英仙座流星雨又如約光臨地球。