(图片来自 Astronomy Magazine)

今天我们来探索一下宇宙。

什么是宇宙呢？

宇宙是一切物质及其存在形式的总体，它包括看得见的，比如

• 地球
• 其他一切天体（例如行星和恒星）
• 空间
• 星系
• 等

还有看不见的东西，比如：

• 能量
• 时间
• 等

按照我国古人的说法，上下四方无边无际的空间为“宇”，古往今来无始无终的时间为“宙”，宇宙即无限世界。

宇宙有多大？

没有人知道确切的宇宙大小。她确实有可能是无穷大。但是，我们如何来衡量无穷大的东西呢？科学家们玩了一个文字游戏，他们把我们可以观察测量的宇宙，称之为 可观测宇宙。可观测宇宙的大小大约是930亿光年的距离。

人类对宇宙的认识是先从我们居住的地球开始的，然后从地球扩展到太阳系，从太阳系扩展到银河系，从银河系扩展到河外星系。

我们人类居住的地球，可算得上是十分巨大的了，它的平均半径有6371公里，但地球只是太阳系中的一颗普通的行星。

太阳系的成员包括恒星太阳，太阳的直径为1,391,000公里，其半径是地球半径的109倍，体积是地球的130万倍。还有八大行星，矮行星，150多颗如同月亮一样的卫星，神秘难测的彗星，难以计数的小行星、流星及星际物质。

太阳系的直径目前并无一个确切的数值，这主要是由于科学家尚无法明确定义太阳系的边界。

如果以天王星为界定标准，那么太阳系的直径约为90亿公里。

如果以太阳系最外面的矮行星Sedna为界定标准，那么太阳系的直径约为2,874.6亿公里。

而太阳系也只是银河系(The Milky Way)1000多亿颗恒星中的一个(科学家认为是2500亿±1500亿颗)。这些恒星中有的比太阳大几十倍到几百倍。其中，我们能从地球上用肉眼观测到的大约有2500颗。

银河系直径只能按光年计算，达10万光年，包含数千亿颗恒星。

在我们的银河系之外，还有10亿多个类似银河系的恒星系统，叫“河外星系”。

几十个这样的星系聚在一起叫“星系群”。

上百个聚集在一起构成“星系团”。

这些星系团，又都归于更巨大的太空集团 -- 星系集团（又称超星系集团）。

银河系所在的星系集团称为本星系集团，它的核心是室女座星系团。

无数超星系集团组成更庞大的总星系。

科学家用现代最先进的望远镜虽已能观测到离我们130亿光年的星系（GN-z11 Galaxy），这仍在我们总星系的范围之内。

宇宙的年龄又怎样测算呢？

目前测算宇宙的年龄有三种方法：

一种是逆推算宇宙膨胀的过程，根据宇宙的膨胀速度（即哈勃系数和减速因子），计算从密度达到极限的宇宙初期到扩展为如今这种程度究竟需要多少时间，即为宇宙年龄。

二是根据恒星演化的情况求恒星的年龄。通过理论推导恒星内部的核聚变反应，就可以知道恒星这个天然的原子反应堆的结构和它的发热率是怎样随时间变化的。将观测和理论相核对，就可求出恒星和星团的年龄。再由最古老的恒星年龄推算宇宙年龄。

第三种是同位素年代法。这种方法已广泛运用于测定月岩和陨石的年代。这是利用放射性同位素发生的自然衰变，由衰变减少的情况推测母体同位素的生成年龄。放射性同位素只有在特别激烈的环境中才能生成，所以一旦被禁闭在岩石中就只有衰变了。测定母体同位素与子体同位素之间的量比，测定具有两种以上不同衰变率的同位系的量比，就可以决定年代，由此推算宇宙的年龄。

无边无际的宇宙对人类来说还有很多未解之谜，许多最基本的问题还没有搞清楚。如宇宙是怎样形成的？古今中外先后有盖天说、浑天说、宣夜说、地心说、日心说、大爆炸说、星云说（详见下文）等，但都仅仅是一种推想；再如，宇宙到底有没有边缘？这并非用“无边无际”一个词可以说清楚的。近几年天文学家用最先进的天文望远镜观测到一个距离我们大约200亿光年的天体，它是在我们的总星系之内，还是之外呢？我们的总星系之外是否还有其他的更大的星系呢？即使地球附近的其他星球，我们对它们的了解也不 充分，除地球以外的星球到底是不是都没有人，也并没有彻底搞清楚。

总之，宇宙无限，人类对宇宙的认识有限，还需要我们不断地观测和探索。