像氣球一樣爆炸的宇宙

小時候，孩子們總喜歡向大人提問題，差不多每個人都曾好奇，自己是怎樣變生出來的呢？有的爸爸說，我們是從樹上結出的果實里找到的；有的媽媽說，我們是從石頭里蹦出來的。最有意思的是，在一些神話里，孩子是從父親的腳趾頭里生出來的呢！

隨著我們慢慢長大，問題越來越多，開始提出各式各樣的問題，關于家庭、學校、田野、大海、世界、地球甚至是宇宙。你會發現，所有的疑問，最早、最初其實來源于宇宙。沒有宇宙的存在，我們身邊的一切都將化為烏有。

那么，我們就從宇宙的產生開始談起吧！

宇宙，它聽起來就讓人覺得廣大無邊，不過，它再龐大，總會有它的開始，它也和人一樣，有一個產生的過程。

人類的出現，是近幾十萬年的事情，比起宇宙老先生的年紀可差得太遠了。但人類的好奇心強，智力又發達，總是強烈地好奇，宇宙是怎么來的？總是進行一個個細致入微的研究，看看宇宙是否也是在“媽媽”肚子里孕育？

世界各國的科學家們，花了許許多多心思探索這個問題，找出林林總總的證據，提出了各種各樣的想法。但到現在仍然沒有完全定論，因為誰也沒有像親眼看過見孩子出生一樣看見過宇宙的出生。不過，不少科學家同意其中一種想法，就是宇宙是通過一次大爆炸誕生出來的。

我們想象一下，“嘣”的一聲巨響，整個宇宙就在這一次爆炸中產生了！它就像一個氣球爆炸一樣，只不過這個氣球非常非常大。

一切聽起來這樣簡單，但是科學家可是經過嘔心瀝血才研究出來。這種想法是有根據的，但因為終究不是特別真切，因而叫做假說：

“大約在200億年以前，我們現在所處的宇宙，是一個密度非常大、溫度高達上百億攝氏度的大火球，大火球所有的各種物質都比親兄弟還要近地緊緊擁抱在一起。后來，由于一種不明的原因，這個大火球開始不斷膨脹，終于有一天到了極限，發生了大爆炸，火球中的各種物質盡情地四射，發散到很遠很遠的四面八方。后來隨著溫度慢慢降低，那些散落的物質開始集合起來，形成了許多星系和像我們的地球似的星球，宇宙就這樣誕生了?！?

雖然贊成“宇宙大爆炸”假說的人很多，但也有人對這個說法提出疑問。有的人又說，宇宙是一種特殊的力量建造出來的，就像人類建造一所房子、一座高樓。但究竟是怎樣的一種特殊的力量，誰有這樣大的能力建了如此大的房子呢？提出這個說法的人也弄不準。

這樣看來，宇宙是如何誕生的，還真難住了偉大的科學家們呢！不過，終究有一天，人類會找到宇宙的起源，同時也為宇宙找到他的母親。

偉大的力量

如果把“大爆炸” 當做是宇宙的母親，她生下的宇宙可真了不起，它有著無邊無際的空間和無以倫比的力量，就連大力神安泰也比不上的。

安泰是誰呢？原來他是古希臘神話中的一個巨人，他的父親是大海之神波塞冬，母親是大地之神蓋婭。安泰一生下來就力大無窮，長大后更是力量無邊，人世間沒有誰能打得過他。為什么他有這么大的力量呢？原來是因為他不斷地吸取大地母親的力量，只要不離開地面，力量就會源源不斷永不枯竭。

后來，他的敵人赫拉克勒斯發現了這個秘密，和安泰進行交戰時，想辦法把他舉到空中，終于打敗了他。

安泰的力量雖然大，但跟宇宙的力量比起來差得很遠。

宇宙的空間里有無數的星云和星系，星云和星系又是無數個像太陽、月亮、地球一樣的星球組成，只是距離我們太遙遠了，導致那些星球看起來太小，不是變作了星星，就是變作了像銀河系一樣的空中彩帶。能夠容納這么多星球，那得有多大的胸懷和能量啊，又豈是安泰可比呢？

不過，宇宙到底能包含多少重量的東西呢？它究竟有多大力量，又是用哪種力量維持日月星辰那樣安靜地懸在空中呢？這些問題真是太難回答了。

人類經過大約2000年的積累和研究，發現宇宙懷抱里有幾種神秘的驅動力量，使它獲得了無與倫比的力量：

第一種力是重力。因為有重力的存在，地球等行星才會圍繞著太陽旋轉，才有了太陽系；如果重力消失了，空中的星球就會解散。比如地球，會在一瞬間被撕成碎片。

第二種力是電磁力。因為有了這種力，我們才能使用電視、電燈、電話、收錄機等，而宇宙的星球間、星系間都會有一些看不見的磁力。

第三種力是弱核力。這種力能造成自然界的火山噴發；醫生還能利用它來給病人的大腦照相。

第四種力是強核力。核武器就是由這種力推動的。

如果沒有弱核力和強核力，宇宙就要變得黑暗，水就都要凍結成冰，人類也就不能生存。

科學家認為，宇宙在剛剛出生的時候是柔和、均勻而又是對稱性的，像一個熟睡的寶寶。那時，這四種基本的力在一種“超力”控制之下乖乖聽話；而當宇宙成長中膨脹和冷卻的時候，這四種力就逐漸從“超力”中分裂出去，從而造就了今天我們所看到的這樣一個千姿百態的宇宙世界。這四種力量維持了宇宙如今的模樣，讓它擁有格外強大的力量，來包容萬象世界。

宇宙先生會死嗎

“星星和太陽都不再升起，四周黑暗一片，沒有潺潺的流水，沒有聲音，沒有景色，也沒有冬天的落葉和春天的嫩芽；沒有白天，沒有勞動的歡樂，在那永恒的黑夜里，只有沒有盡頭的夢境?！?

如果出現了這樣情況，你會覺得可怕吧？傳說中的世界末日也不過如此罷了。

這是十九世紀一位叫做斯溫朋的英國詩人寫下的一首詩，這首詩是對宇宙的未來作的一番描述。

這位詩人并不是隨便寫幾句詩歌，他是根據19世紀德國物理學家克勞修斯的學說寫出來的。

克勞修斯是研究熱力學的專家，他提出了一個定律：“熱量不能自發地從比較冷的物體傳到比較熱的物體?！边@就像我們在冬天里，到外面玩了一圈，回到家里之后將手放在暖暖的火爐前取暖，你會發現手變暖了，但火爐卻沒有變冷。

這是什么原因呢？原來，熱量（能量）雖然是互相傳遞的，但低溫的物體釋放的能量遠遠小于它從高溫物體所吸收的能量。在冷和熱分布不均的情況下，能量主要從高溫向低溫傳遞，在這個能量流動的過程中，冷和熱之間的差異將不斷縮小，最后會趨于均勻地分布。

我們一定會想，看樣子冬天的時候只要有小火爐，一定不會挨凍?？墒侨绻堰@個定律拿到解釋宇宙能量的運動，你會意識到未來可能會發生非常可怕的事情。

假如宇宙的能量和溫度達到絕對均勻后，就會出大事啦！宇宙的不同角落里，都有各式各樣高溫的天體存在，在天體周圍又會有冰冷的空間。假如整個宇宙的溫度完全平均，那么所有的能量都會終止運動，它不會再從高溫的地方向低溫的地方傳送，恒星和星系的能量也會燃燒殆盡。到了那個時候，宇宙就會陷入永久的死寂，不溫不火，沒有動靜。

這就是天文學家提出的“熱寂說”。

天吶，難道真的會有這樣的一天么？宇宙也會死亡么？

1969年，英國天文學家馬丁·里斯提出了“宇宙坍縮”說，他說宇宙將來會發生大坍縮，到時候宇宙中的所有星系將會突然收縮到一起，互相碰撞成一灘爛泥。

這些學說和理論都指向了一個事實，宇宙先生也會衰老死亡，或許這需要幾十億年甚至幾百億年，但終有一天，他也會生命終結。誰能來拯救宇宙先生呢？那恐怕需要人類用盡智慧，發明各種各樣拯救宇宙的工具?；蛟S有一天，宇宙的生命會因人類的發明而延長呢！

誰敢測量宇宙的腰圍

一個學校的學生們，學校和家的距離總是有遠有近。如果距離很近，我們會說，從家到學校有xx米；如果距離很遠，我們會說，從家到學校有xx千米。如果有人說，從家到學校有xx千萬毫米，同學們聽了一定哈哈大笑，怎么會有人用毫米來形容學校和家的距離。

我們總覺得，“千米”這個單位已經很大了。實際上，它跟天文學中的測量距離單位比起來，就像毫米和千米的差距那么大。假如有個人說，地球距離北斗七星有多少米遠，天文學家一定會抱著肚子哈哈大笑的。

我們都知道，宇宙中各個星球的天體之間距離是非常遙遠的，在宇宙中測量距離，如果用米或千米等長度來測量，就好比同學把從家到學校的距離說成是幾千萬毫米一樣，讓人笑破肚皮。

于是，天文學家就設計了一個相當于地球到太陽之間距離的測量宇宙長度單位。這個長度單位叫天文單位，一天文單位大約是1.5億千米。

很早以前，人們就想測一測地球到太陽之間有多遠，有的人還找來射箭最遠的弓箭手，試試一箭能不能射到太陽上。當然，射程再遠的箭，也不可能脫離地球飛到太陽上去。

古代希臘天文學家阿里斯塔克斯估算過，太陽到地球的距離是地球和月亮距離的18到20倍；后來，古希臘的托勒密推算出，地球到太陽的距離大約是地球半徑的1210倍。

2012年8月，在國際天文學大會上，天文學家們以投票的方式把天文單位固定為149，597，870，700米，這個數值大約是地球到太陽的平均距離。

如果僅在太陽系中測量天體距離，天文單位作為一個度量是很合適的，但要用它去測量整個宇宙空間中的距離就比較麻煩。例如，用天文單位來表示太陽和離它最近的恒星A星之間的距離，就是270000個天文單位；如果用來表示和遠處恒星之間的距離，后面還要加好幾個0，甚至更多。

因此，天文學家又設計了一個單位，叫做“光年”。就是說，光在真空中跑一年的距離，用它來度量宇宙中更大范圍的恒星間距。

光的奔跑速度是非常驚人的，在真空中大約每秒鐘能奔跑30萬公里，一年中跑的距離達到9.5萬億公里。據說，目前人造的最快物體是一顆衛星，它的最高速度是每秒鐘70.22公里，飛越一光年的距離大約需要4000年時間；我們常見的旅客坐的飛機，飛越1光年需要1220330年。由此可以想象，光年對于人類來說是多么龐大的尺度?。∫俏覀冏w機在宇宙走一光年，估計我們的從從從孫恐怕也等不到那一天呢！更不要說遨游整個宇宙。

有一點要提醒大家，光年聽起來像時間單位，但它是一個長度單位。

目前，我們所處的銀河系的直徑大約有7萬光年，而整個天文觀測的范圍早已遠遠超出這個距離上萬倍。

很老很老的老壽星

假如有人問你一棵樹的年紀有多大，你會怎么回答呢？大概有人會說，去看它的年輪！沒錯，但前提是，它必須是一棵已經被砍伐掉的樹。如果我們把宇宙比作一棵大樹的話，又該怎么做才能夠找出它的“年輪”呢？

我們當然不可能像伐木工人那樣，把宇宙砍出一個可供觀察的橫截面來。但這也并不意味著我們一定會束手無策。讓我們來看一看聰明的科學家們是怎么解決這個問題的吧。

地質學家在二十世紀初的時候，發現巖石中具有放射性元素，這種元素的衰退變老的速率是持續并有穩定規律的。于是，就可以通過對巖石衰變的程度進行觀察，計算出它的年紀。這就像是在正常溫度下放置的一顆蘋果，有經驗的人能很快根據蘋果腐爛的程度，判斷出它存放在那的天數。

科學家根據這一個原理，推斷出地球的年紀大約是45億歲，而太陽的年紀大約是50億歲。

這樣看來，只需要找到一塊宇宙中最古老的巖石，就可以輕而易舉地說出宇宙的年紀了。然而不好辦的是，按我們人類現在的科技水平，除了意外收獲了一些太空送來的隕石以外，差不多沒辦法得到太陽系以外的巖石塊。在人類原來收集到的太空禮物里，誰又能夠肯定哪一塊才是最古老的石頭呢？

天文學家哈勃先生（1889～1953年）通過另一種方法，巧妙地計算出了宇宙先生的年紀。

他在觀察星空的時候，發現了一個奇怪的現象：有些黃色的星星看上去有些發紅。而你或許并不知道，因為色光的不同與波長有關，所以星光的顏色可以幫助我們判斷一顆星星與地球的大致距離。由于黃光比紅光的波長短，這就說明那顆泛著紅光的黃色星星正在悄悄地離我們遠去。相反，如果一顆黃色的星星看上去有些發藍，則說明它正在慢慢地向我們靠近，因為藍光的波長比黃光短。

哈勃根據這一原理，通過分析物體發出的聲波或光線的變化，發現了計算遙遠物體速度和年紀的方法。經過艱苦的努力，哈勃計算出宇宙的年紀大約是18億歲。

但是，地球已經45億歲了，宇宙怎么可能比地球還年輕呢？當然，哈勃的推測是好幾十年前的數據。

在哈勃之后，天文學家又發現了一種體積很小的恒星，亮度也很暗，但是小恒星的質量和密度卻大得驚人。這種矮個子的小恒星被科學家們送了個好聽的名字，叫做白矮星。它很有趣，身體本來是火熱的，卻會隨著時間的推移而逐漸變冷。人們就通過對矮個子星的溫度變化規律考察，推測出它開始冷卻的最早時間，這就該是它的出生日。這顆矮個子小恒星恐怕已經有近百億的年齡了。

通過不懈的觀察，天文學家用望遠進觀測到了一顆距地球7000光年以外的白矮星，它是人類至今為止發現的最古老的小星星?？茖W家通過各種數據分析出，它的年紀在130億歲到140億歲之間?？礃幼?，小家伙原來是個老壽星。

由矮個子恒星的年紀我們可以肯定，至少宇宙的年齡應該是不低于130億年，至于真實年齡，恐怕只能留給未來的人解答了。

患了肥胖癥的宇宙

如果人在地上行走，50千米的路就覺得很遠，恐怕要走一天；如果乘坐火車，5000千米要走數十個小時，那路途可真遙遠，好像是要穿過亞洲，環游地球了呢！這種漫長的旅行，估計任何人都要叫苦連天。

不過，你要知道環游地球，距離其實更遠。地球的直徑約12800千米，周長約40000千米，坐火車繞地球一圈大約需要670小時，這可是一個月的時間！就算是坐火箭飛船繞地球一圈，也需要80多分鐘。

假如讓你步行繞地球一周，每天走50千米，要走800天，大概是兩年半的時間，你一定會給家里打電話，讓家人把你半路接回去，然后抱著爸爸媽媽痛哭，下定決心從此再也不旅行了。哈哈。

不過，你以為這個距離很遠么。當然不！假如你走出地球，飛到太陽系的上空看地球時，它可真是小啊。地球的體積只占整個太陽系的幾十億分之一。離地球最近的天體，也就是地球的衛星——可愛的月球，它與地球的平均距離也在38萬千米，是地球直徑的30倍。

地球與行星冥王星相距約40多億千米，就算以現在的火箭速度飛行，要到冥王星去做客，路上也需要10多年的時間，一去一回，20多年就過去了，我們生命的四分之一都要浪費在路上。

事實上，冥王星距離地球還算近的呢。在浩瀚的宇宙，有無數的恒星、星云等天體，他們距離地球遠著呢。想要去那些星球看一看，簡直是天方夜譚。由此可見，宇宙真是大得沒邊沒際。我們如果想知道宇宙的大小，恐怕得派出一顆飛得像光速一樣快的衛星，用上百億年去測量，恐怕都很難得到確切的數據。

這樣開來，宇宙先生的肥胖癥可真要治一治了。

龐大的家族成員

我們坐在地上仰望夜空，除了時彎時圓的月亮和渺小的星辰，看不到其他東西。整個宇宙看起來空蕩蕩的，就像一大湖清水里，只見有一條小魚和它到處灑下的魚仔們，小魚有時候還鉆進湖底不見影子。

但是，看起來空蕩蕩的宇宙，可是有許許多多龐大家族的，家族中的個體成員更是多得無限。

宇宙中存在著數以萬億計像太陽一樣的恒星，它們的大小和密度都不太一樣，有的叫做紅巨星，有的叫做超巨星，還有中子星、造父變星、白矮星、超新星等。紅巨星和超巨星可不是電影、電視里的明星，那可是特別大的超級星球，大到了是地球的千倍、萬倍、幾十萬倍！

在宇宙空間里，這些恒星常常聚集成雙星或者三五成群的聚星，之后再組成星系、星系團。此外，以彌漫漂浮的形態存在的星際物質，比如星際的氣體和塵埃等，集合到一起之后會形成各種形狀的星云，就如天上的云霧。除這些能發光的天體外，宇宙中還有紫外天體、紅外天體、射線源、射電源等，那些更是我們肉眼看到，但卻真實存在的。

以上這些大約只占到了宇宙總量的4%。那么，宇宙組成中剩下96%的神秘物質又是什么呢？

天文學家認為，其中的23%是暗物質，剩下的73%是一種能導致宇宙加速膨脹的暗能量。

暗物質是無法通過直接觀測所能見到的，但它能干擾星體發出的光波或者引力，因此它的存在是能夠被明顯地感覺到的。

暗能量被認為是一種見不到的、能推動宇宙運動的能量，宇宙中恒星和行星的運動都是由暗能量和“萬有引力”推動的。

現在，科學家們正在對暗物質和暗能量加緊研究，相信在不久的未來，就能弄清楚它們究竟是怎么回事，這樣我們也就清楚宇宙家族的成員了呢。