宇宙的盡頭"在哪裡，留給我們的幾乎都是謎團

宇宙盡頭在何方

在19世紀以前，人們認為太陽系幾乎就是一切，不相信太陽系以外還存在其他星球。到1900年，人們又認為太陽系所屬的銀河系就是整個宇宙。至於銀河系的大小，當時最大膽的估計是寬約2萬光年（光年即光在一年中所走過的距離，約等於94605億公里），其中包含大約20~30億顆像太陽一樣的恆星。

1920年，天文學家哈洛·沙普利等人根據當時掌握的測量恆星距離的新方法，

算出了銀河的真實寬度是10萬光年，其中包含的恆星總數達2000—3000億顆。同20年前的看法相比，銀河「擴大」了100倍，而且還斷定這極度擴大了的銀河，並不是全部宇宙。

與此同時，天文學家又發現宇宙是由許多個像銀河系一樣的星系集成的，每個星系大約由幾十億到幾萬億顆星體組成。而且證明了宇宙是動態的，成群存在的星系彼此相互分離，它們之間的距離越來越大，好像宇宙也在不斷擴大。

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1929年，美國天文學家埃德溫·P·哈勃等人設計出了確定星系距離的多種方法，證明即使是離我們比較近的星系（例如仙女星座系），距離我們也有230萬光年。60年代，人們發現某些曾被認為是我們自己星系中的沒有光澤的恆星，實際上離我們星系非常遙遠，被人們稱為「類星體」。這些「類星體」，最近的離我們也有10億光年，遠的則達120億光年以上。

按照宇宙誕生之後就急速擴大的宇宙模型，可以計算出宇宙的年齡為130億年。這就是說，從地球到宇宙「盡頭」的距離，理論上應是130億光年。

至於宇宙究竟有多大，它的「盡頭」究竟在何處，也許將永遠是個謎。

宇宙產生的猜想

宇宙是怎樣產生的？這是當今最大的謎。目前，大多數科學家接受的是「大爆炸宇宙學」。這一學說認為，宇宙起源於一個溫度極高、體積極小的原始火球。在距今150~200億年前，由於我們還不知道的物理原因，這個火球發生了大爆炸。隨著空間膨脹、溫度降低，物質的密度也逐漸減小，原先存在的質子、中子等基本粒子結合成氘、氦、鋰等元素，以後又逐漸形成星系、星系團，並逐漸形成恆星、行星，而且在一些天體上還出現了生命現象，最後誕生了人類，宇宙初步形成。

大爆炸學說不斷得到證實。1991年4月23日，美國加利福尼亞大學天文物理學家喬治·斯穆特在美國物理學會會議上宣布，他領導的科學小組發現了宇宙誕生初期的物質雲團，有力地支持了大爆炸學說。

他們的這一發現引起世界科學界的極大關注，被認為是繼愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家斯蒂芬·霍金4月24日發表聲明說：「這是本世紀最重要的發現。」

大爆炸學說可以解釋較多的觀測現象。例如，天文學家觀測到遠處的天體總是遠離地球而去，這證明宇宙仍在膨脹；各種天體的年齡都小於200億年，這也符合該學說有關大爆炸後才形成各種天體的推論。另外，大爆炸理論還成功地預言了宇宙背景輻射的存在。大爆炸學說預言在大爆炸之後，星系形成之前宇宙的結構應當是雲團。這一巨大雲團的發現證實了大爆炸學說的預言，通過對這一雲團的觀測，科學家可以進一步推測宇宙初期的情景。

而且，這一巨大雲團的發現還證實了科學家的另一個預言，即宇宙質量的90%存在於「暗物質」中。以往天文學家觀測到的宇宙總質量遠比理論上計算出的宇宙總質量要小得多。這些「消失」了的物質被稱為「暗物質」。「暗物質」的多少直接影響著宇宙的未來，如果宇宙總質量小於某一數值，那麼它將像現在這樣一直膨脹下去；如果它的總質量大於這一數值，那麼天體之間的引力將使宇宙停止膨脹，並在這一巨大引力作用下開始收縮，形成宇宙「大坍塌」，直至大爆炸前的狀態。

宇宙和諧嗎

宇宙的運動有規律與和諧似乎已成為一種萬古不變的信條。從古希臘時期起，著名的畢德哥拉斯學派就提出了「美是和諧與比例」，進而指出，人類生活的宇宙正是由於這種和諧才演化到今天並且秩序井然的。也正是由於這種和諧，天體才應該是球形的，其運動也應該是圓周運動。

16世紀，哥白尼經過自己的觀測，否定了傳統的「地心說」，提出了「日心說」。他認為，以太陽為中心的這種宇宙模型既符合天體運動的規律，又體現了一種「美妙的和諧」。後來的德國天文學家開普勒也非常推崇畢德哥拉斯的美學原則，把天體運動同音樂的音階聯繫起來。牛頓從力學上對天體運動作了更深入的探討，他提出了萬有引力定律，不僅對運動的變化提出了更科學的解釋，而且還指導天文學家發現了海王星。牛頓的萬有引力定律體現出宇宙的秩序是如此的和諧。

這種「先定的和諧」也影響著現代天文學的研究。著名的反映宇宙膨脹的「宇宙大爆炸」假說非常具體地體現了「和諧」的原則，它以哈勃關於星系紅移的觀測事實為基礎，並且預言了宇宙背景微波輻射的存在。這些都是宇宙和諧圖景在大尺度宇宙空間上的再現。

現代物理學家愛因斯坦指出，宇宙這種先定的和諧可給人以美感和快感，是人類一切文學與藝術創作、毅力和耐心產生的源泉。

長期以來，宇宙的和諧性已被人們普遍接受，但近年來卻遭到了挑戰。以美國麻省理工學院的科學家薩斯、天文學家威茲德姆為代表的一些人認為，整個太陽系根本無法預測，

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也許400萬年後，牛頓學說就被證實是錯誤的。他們認為，在宇宙中存在一種現象，根據某種簡單的法則預測，由於許多偶然的因素起作用，會導致非常複雜和無規則的現象，這就是混沌現象。

那麼，宇宙的主宰究竟是和諧還是混沌呢？這真是一個無法解釋的謎。

宇宙會熱死嗎

1854年，德國科學家亥姆霍茲提出了宇宙熱死說，他指出，宇宙只能使所有的能量轉化為熱，並最終處於均勻的狀態，進而使宇宙陷入永恆的靜止狀態。這種假說也稱作熱死假說或熱力學假說。

熱死假說引起了世人的恐慌，因為那死寂的沒有生命的宇宙就等於世界的未日來臨，為了消除這個假說，許多科學家都對此進行了嘗試，德國物理學家克勞修斯和奧地利物理學家玻爾茲曼曾為此展開爭論，後者認為宇宙並非只向一個方向變化，也會向相反方向轉化。恩格斯也不同意熱死假的觀點，他認為這同能量守恆原理相矛盾。

由於熱死假說同宇宙無限論相矛盾，主張大爆炸學說的宇宙學家則從宇宙膨脹的觀點加以解決。俄國科學家費里德曼曾經作過精密的計算，結果表明宇宙可能會周期性地收縮和膨脹，也可能會無限制地膨脹下去。後來美國天文學家哈勃利用加州威爾遜山上的1.5米望遠鏡和2.5米望遠鏡也發現宇宙是在膨脹著。根據這個觀點，宇宙物質中分為粒子和輻射（如光線、紅外線、紫外線x射線），由於宇宙的熱膨脹，粒子是熱平衡的，輻射也是熱平衡的，但二者之間不是熱平衡的，達到熱平衡尚須一定的時間，由於引力作用，所以它們沒有足夠的時間達到熱平衡。

然而，一些科學家對於宇宙熱膨脹提出了疑問，把某些特定的物理性質的解釋都歸結到宇宙初始時的情況是不能令人滿意的。人們都希望宇宙不會有熱死那一天，希望生命和文明世界延續下去，但一直沒有找到解決熱死假說的辦法。

宇宙中最神秘的謎團

黑洞的所謂「黑」，表明它不向外界發射和反射任何光線，因此人們無法看見它，它是「黑」的；所謂「洞」，是表明任何東西一進入它的邊界便休想再出去，所以它活像一個真正的「無底洞」。黑洞為什麼有這樣的特性？這是因為它有極其強大的引力場，以至於任何東西，包括光在內，都不能從中逃掉。不僅如此，黑洞強大的引力場還足以摧垮其內部的一切物體，所以黑洞內部不具備任何類型的物質結構，這就是著名的「黑洞無常定理」。黑洞具有奇特的、令人難以想像的古怪性質。

它的密度大得驚人，如果把太陽變成一個黑洞，它的半徑就要從現在的70萬千米「壓縮」到3千米左右，即縮小到二十三萬分之一；如果把我們的地球變成一個黑洞，那麼它的半徑就要從現在的6000多千米「壓縮」到僅幾毫米，相當於一顆小小的綠豆。經過天文學家研究，對黑洞的來源有3種看法：一是恆星在其晚年核燃料全部耗盡，星體在其自身引力作用下開始收縮凹陷，如果收留凹陷物質的質量大於太陽質量的3倍，那麼收縮凹陷的產物便是黑洞；二是星系或球狀星團的中心部分恆星很密集，星體之間容易發生大規模的碰撞，由此產生超大質量的天體坍縮後，便可以形成質量超過太陽1億倍的黑洞；三是根據大爆炸的宇宙模型推斷，大爆炸的巨大力量會把一些物質擠壓得極其緊密，於是形成了「原生黑洞」。

天文學家還列舉了許多星體軌道畸變的事實，以確認黑洞的存在。但是，儘管天文學家都認定黑洞的存在，但沒有一個人找到一個黑洞。因此，黑洞是否存在，至今還是個謎。

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