宇宙距离的极限：光年奥秘探秘

探秘宇宙究竟有多大? 最远天体距地球315亿光年

的确。 想要了解宇宙究竟有多大，请你试着将一枚硬币放在你的面前。假设这枚小小的硬币就是我们的太阳，那么另一颗代表距离太阳最近的恒星：比邻星的硬币就应当放在大约563公里之外。对于生活在中国的读者而言，比如上海的读者，这第二枚硬币几乎要摆放到山东或安徽省境内，而对于一些小国的居民而言，这颗硬币可能都已放到外国去了。 而这仅仅是太阳和距离太阳最近的一颗恒星而已。当你试图模拟更大范围内的宇宙空间时，就会麻烦的多了。比方说，相对于你的那颗硬币太阳，银河系的直径将是大约1200万公里，这相当于地月距离的30倍。正如你所看到的，宇宙的尺度是惊人的，几乎没有办法用我们生活中所熟知的距离尺度加以衡量。 但这并不意味着人类丈量宇宙的梦想是遥不可及的。天文学家在长期的工作研究中已经找到一些行之有效的方法去测量宇宙的尺度。以下我们将向你呈现有关的内容：

1. 宇宙的尺度

我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体。这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的，也或许它确实拥有某种边界，也就是说如果你旅行的时间足够长，你最终将回到你出发的地方，就像在地球上那样，类似在一个球体的表面旅行。科学家们对于宇宙具体的形状和大小数据存在分歧，但是至少对于一点他们可以进行非常精确的计算，那就是我们可以看得多远。真空中的光速是一个定值，那么由于宇宙自诞生以来大约为137亿年，这是否就意味着我们最远只能看到137亿光年远的地方呢？答案是错误的。有关这个宇宙的最奇特性质之一便是：它是不断膨胀的。并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际距离我们的近。随着时间流逝，由于宇宙的整体膨胀，所有的星系将离我们越来越远，直到最终留给我们一个一片空寂的空间。奇异的是，这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了，事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体。

2. 充斥着星系

这张照片是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一。科学家们让哈勃望远镜对准天空中的一小块区域进行长时间的曝光——长达数月，尽可能地捕获每一个暗弱的光点。文中上图是局部的放大，完整的图像是下面这幅图，其中包含有1万个星系，从局部放大图中，你可以看到一些星系的细节。完整的图像

当你看着这些遥远的星系，你可能没有意识到自己正在遥望遥远的过去，你所看到的这些星系都是它们在130亿年前的样子，那几乎是时间的尽头。如果你更喜欢空间的描述，那么这些星系离开我们的距离是300亿光年。宇宙处于不断的膨胀之中，但与此同时科学家们对于宇宙尺度的测量精度也在不断提高。他们很快找到了一种绝佳的描述宇宙中遥远天体距离的方法。由于宇宙在膨胀，在宇宙中传播的光线的波长将被拉伸，就像橡皮筋被拉长一样。光是一种电磁波，对于它而言，波长变长意味着向波谱中的红光波段靠近。于是天文学家们使用“红移”一词来描述天体的距离，简单的说，就是描述光束从天体发出之后在空间中经历了多大程度的膨胀拉伸。一个天体的距离越远，当然它在传播的过程中光波波长被拉伸的幅度越大，光线也就越红。

如果使用这种描述方法，中档那么你可以说这些遥远的星系的距离大约是红移值Z=7.9，天文学家们立刻就会明白你所说的距离尺度。

3. 最遥远的天体

这张图像中间部位那个不太显眼的红色模糊光点事实上是一个星系，这是人类迄今所观测到的最遥远天体。美国宇航局哈勃空间望远镜拍摄了这张照片，这一星系存在的时期距离宇宙大爆炸仅有4.8亿年。

这一星系的红移值约为10，这相当于距离地球315亿光年。看起来这一星系似乎非常孤单，在它的周围没有发现与它同时期的星系存在。这和大爆炸之后大约6.5亿年时的情景形成鲜明对比，在那一时期，天文学家们已经找到大约60个星系。这说明尽管这短短2亿年对于宇宙而言仅仅是一眨眼的功夫，但是正是在这一短暂的时期内，小型星系大量聚合形成了大型的星系。

但是这里需要指出的是，天文学家们目前尚未能完全确认这一天体的距离数值，这也就意味着其实际距离可能要比现在所认为的更近。在美国宇航局的下一代詹姆斯·韦伯空间望远镜发射升空以替代哈勃望远镜之前，科学家们都将不得不在数据不足的情况下进行估算。

4. 最遥远的距离

天文学家能够观测到的最遥远的光线名为“宇宙微波背景辐射”(CMB)。这是抵达地球的最古老的光子，它们几乎诞生于宇宙大爆炸发生的时刻。在大爆炸发生后的短时间内，宇宙非常小，因此相当拥挤，物质太过稠密，以至于光线无法长距离传播。

但在宇宙诞生之后大约38万年之后，宇宙已经变得足够大，光线第一次可以自由地传播。这时发出的光是我们今天所能观测到的最古老的光线，是宇宙的第一缕曙光；它存在于宇宙的每一个方向，无论你把望远镜指向哪个方向，都可以观测到它的存在。宇宙微波背景辐射就像一堵墙，我们最远也只能看到墙这一侧的风景，但是却绝无办法穿墙而过。

那么这些最初的宇宙之光怎么变成微波了呢？这还是因为宇宙的膨胀。随着宇宙的膨胀，当时发出的光波波长被逐渐拉长，经历如此久远的时间(137亿年)，它们的波长已经被拉伸到了不可思议的程度。随着宇宙膨胀冷却，现在这一辐射的剩余温度大约仅有-270摄氏度，也就是著名的3K背景辐射。这种辐射的分布显示出惊人地各向同性，各处的差异小于10万分之一。

而如果有朝一日人类终于能够制造出高灵敏度的中微子探测器，那么我们将终于可以突破宇宙微波背景辐射设置的那堵墙，而看到其背后中微子出现时的情景，即所谓的“宇宙中微子背景”。和光子不同，对中微子而言，一般意义上的物质几乎是透明的，它们可以轻而易举地穿过地球，穿过太阳，甚至穿过整个宇宙。正是因为这一特征，一旦我们能够解码中微子中携带的信息，我们将能回溯到宇宙大爆炸之后仅数秒时的情景。

7. 星系蝴蝶图

文学家们向宇宙张望，他们注意到宇宙中的星系分布并非呈现随机状态，由于引力的作用，星系倾向于相互接近，从而形成规模巨大的聚合体，如星系团，超星系团，大尺度片状结构乃至所谓的巨壁。

天文学家们开始着手纪录这些星系在三维空间中的位置，他们很快成功地制作出较近距离范围内星系的三维分布图，这是一项令人惊叹的成就。大部分此类巡天观察都将注意力集中在距离地球70亿光年之内的范围，但他们在此过程中也发现了许多类星体，这是宇宙中亮度惊人的奇特天体，来自早期宇宙，其距离可能是70亿光年范围的4倍以上。

在全部这些努力中，斯隆数字巡天(SDSS)可能算是规模最大的一个。参与这一项目的天文学家们目前已经基本完成对1/3天空的巡天观察，并在此过程中记录下超过5亿个天体的精确位置信息。而本文中这里所配得图则来自另一项巡天计划：6dF星系巡天，这是目前规模位居第三的巡天项目。这张图像中之所以会缺失很多地方，是因为银河系的阻挡，很多天区我们都无法进行观测。

8. 邻近的超星系团

在距离地球比较近的空间内，天文学家们的了解相对而言就会多一些。我们现在知道在距离地球约10亿光年的距离内存在一个超星系团的海洋。这些是被引力作用聚集在一起的大量成员星系。

我们的银河系本身是室女座超星系团的成员，这个超星系团正位于这张图像中中央位置。在这个巨大的超星系团结构中，我们的银河系毫无特别之处，它只是位于一隅之地的普通成员星系而已。在这一宏伟结构中占据统治地位的是室女座星系团，这是一个由超过1300个成员星系组成的庞大集团，其直径超过5400万光年。

另一个超星系团很值得关注，那就是后发座超星系团，因为它的位置恰好位于北方巨壁(Northern Great Wall)的中心位置。北方巨壁是一个大到令人难以想象的巨型结构，其直径约有5亿光年，宽度约3亿光年。我们星系“附近”最大的超星系团是时钟座超星系团，其直径超过5亿光年。

9. 暗物质和暗能量

这个宇宙另外一件令人吃惊的事实是：占据宇宙大部分的成分我们却完全看不到。暗物质是一种神秘的存在，

关于光年的问题

光年是描述宇宙距离的一个单位，代表光在一年内穿越的路程。在宇宙的宏大尺度下，光的速度显得极为缓慢。一个有趣的事实是，一个距离地球100亿光年的天体发出的光，在地球上要等待100亿年才能被我们接收到。如果这个天体在100亿年前爆炸，我们只能在100亿年后才得知这一事件。这样的时间延迟，让我们领略到宇宙的辽阔与时间的漫长。

光年这个概念，将时间与空间巧妙地结合在一起，揭示了宇宙的广阔无垠。光年不仅帮助我们理解星系、行星和恒星之间的距离，更让我们洞察到宇宙的历史。例如，当我们看到远处的星系时，实际上是在回顾过去，因为那里的光需要穿越漫长的时间才能抵达我们这里。这种时空的交织，让我们对宇宙的过去和未来产生了无限的遐想。

除了科学上的意义，光年也带给我们一种深邃的宇宙感。它不仅仅是一个单位，更是一种连接过去与未来的桥梁，让我们意识到自己生活在这样一个浩瀚的宇宙中，与遥远的天体之间存在着不可跨越的时间距离。这样的认知，激励着我们对宇宙的探索，激发了人类的好奇心和对未知世界的好奇。

总之，光年不仅仅是一个简单的距离单位，它承载着时间的重量，连接着宇宙的过去与未来。通过光年的概念，我们不仅能够更准确地描述宇宙中的距离，还能深刻地感受到时间的流逝与宇宙的宏大。它提醒我们，宇宙的奥秘是无穷的，而我们对宇宙的理解，仅仅只是冰山一角。

光年如何衡量天体间的距离？

探索宇宙的尺度：一光年揭示的惊人时间差

当我们谈论星际旅行时，一光年这个概念显得至关重要。实际上，一光年并非时间单位，而是长度单位，象征着光在宇宙真空环境中以惊人的速度直线行进一年所覆盖的距离，相当于100,660个地球年。这个天文距离让我们对宇宙的浩渺有了直观的认识。

光年在天文学中扮演着桥梁的角色，它连接着星系与星系，帮助科学家们测量那些遥远星体之间的时空距离。想象一下，如果光需要一年的时间才能从一个星球抵达地球，那么这个星球距离我们就足有这么多地球年的时间差。

在浩瀚的宇宙尺度下，一光年的概念超越了我们日常生活的感知，它提醒我们人类在宇宙中的微小位置。每当我们仰望星空，心中不禁惊叹于这看似简单的距离所代表的时间跨度。

通过理解光年，我们对宇宙的探索之路更加深入。 一光年的概念不仅是科学的衡量，也是对人类好奇心的激发。感谢光年，让我们得以窥见宇宙的无穷魅力。

宇宙的奥妙最终会被探索完吗

宇宙无边无际！

奥秘无穷无尽！

宇宙变化万千！

奥秘不断进化！

宇宙层出不穷！

奥秘层层叠叠！

宇宙时间无尽之剑！

时间的奥秘在哪里？

一、星空告诉我们，宇宙不是永恒存在的，它一定有一个开始

在三十多年以前，我们曾认为宇宙是无穷无尽的、是无始无终的。这让我们感觉十分心安，因为宇宙从一开始就在那里，没有开始，没有结束，以一种恒存的状态静静的呆在那里，它没有穷尽、没有边界。不过很快，宇宙无限论就被推翻了，科学家们逐渐意识到宇宙是有限的，宇宙不仅是有限的，而且也不是恒存的，宇宙有一个开始，以后也会有一个结束。宇宙的结局我们不得而知，但是我们确定宇宙的确有一个开始。而这就是星空所告诉我们的。无论是月朗星稀的夜晚，还是阴霾笼罩的夜空，当我们仰视天空，所得到的一个切身感受就是“黑”。

夜晚是黑的，这是理所当然的事情，而这理所当然似乎要建立在一个基础之上的，那就是宇宙有一个开始。因为宇宙有一个开始，所以夜晚才能黑得那么有道理，如果宇宙没有开始，而是一直存在，那么夜晚也应不复存在。为什么呢？在我们的太阳系，光亮来源于我们的主星太阳，在太阳系中，太阳是独一无二的。然而纵观我们所在的银河系，你就会发现，其实如太阳一般的恒星并不稀奇，实在是太过普通了。在银河系中，有多少颗恒星？不是10颗，也不是100颗，也不是1000颗，而是1000亿颗。

这个数字还是最为保守的数字，科学家们认为银河系最多可能存在4000亿颗恒星。然而银河系虽然如此庞大，拥有如此之多的恒星，但是它在整个宇宙中可没有什么地位，因为宇宙间如同银河系一般的星系多如牛毛，远远超过了银河系的恒星数量，多到不可计数。宇宙间有无数个星系，也就是有无数个恒星，而这些恒星都会发光。在宇宙空间之中，光的传播是没有阻碍的。所以如果宇宙没有开始，一直存在于那里，那么这些恒星的光芒就会跨越漫长的时光来到地球，无数恒星的光芒映入我们的眼帘，夜晚应该不复存在。

可现实是，夜晚仍然是黑暗的，繁星虽多，可终究有限。而这只有一个解释，那就是宇宙不是永恒存在的，它有一个开始。因为如果宇宙是无限的，那些发光的恒星不论距离我们多远，都会在此前无限的时间之内到达地球，而之所以它们的光芒还没有到来，就是因为宇宙有一个开始，而宇宙存在的时间还不足以让这些恒星的光芒来到地球之上，所以我们还看不到它们。既然宇宙有一个开始，那么宇宙是如何开始的呢？在科学界最主流的说法就是宇宙大爆炸了。你不要不以为然，关于宇宙大爆炸，证据还是很多的。

比如宇宙的微波背景辐射就是其中之一，通俗的来讲，之所以会存在微波背景辐射，就是因为宇宙有些地方冷，而有些地方热。宇宙整体处于冷却之中，有的地方冷得快一点，有的地方冷得慢一点，那么宇宙为什么要冷却呢？冷却之前的热源于何处呢？那一定是来源于一场巨大的爆炸了。而且科学家们已经证实宇宙在膨胀，而且在加速膨胀，以前的宇宙小，而现在的宇宙大，未来的宇宙会更大，是什么导致了宇宙的不断膨胀？那可能还是因为一场大爆炸。宇宙大爆炸是一场科学猜想，但是你无法找到比之更合理的宇宙起源论了。

二、宇宙应是无边无际无始无终无限大，到底有多大？

仰望夜空时人们不禁会问：宇宙究竟有多大？据美国商业内幕网站消息，该国科学家利用新数据进行的计算给出了答案：可观测宇宙的半径为453.4亿光年，比13年前科学家们得出的数据少了3.2亿光年。

宇宙应是无边无际无始无终无限大的，因此也就不存在所谓边界问题。宇宙在空间上是无穷无尽的，在时间上是无始无终的。无论你朝那个方向延伸下去都应是无穷无尽没有尽头的，而不可能被什么东西所阻挡，这就是无限的宇宙空间。那种认为宇宙是有边际的说法，我觉得很荒诞，你想如果宇宙是有边际的，那边际究竟为何物呢？难道就没有边际以外了吗？而且既然有边就意味着会有边外，这个问题其实是很难自圆其说的，说宇宙有尽头的人该如何解释呢？唯一的说得通的只能是宇宙是无穷无尽无限大的！宇宙主要由无限的空间所组成，而无限大的空间就在那里永恒存在，怎么会有形成和消失问题呢？宇宙中的物质只能是处于一种无限的循环往复之中，生生不息永无穷尽。可以说无限的宇宙对我们来说的确是难以想象的，早已超出了人类的认知范围！宇宙的奥秘是无穷无尽的，人类对宇宙的研究和探索也是永无止境的！这就是宇宙，一个人类永远也无法解开的迷！

首先，咱们说说大家都熟悉的地球。地球赤道半径（a）6378．140公里 ；地球极半径（b）6356．755公里；地球平均半径R（3 a2b）6371.004公里 ；赤道周长（2лa）40075公里；地球面积（4лR2）510100934平方公里。太阳半径是大约110 倍地球的半径，如果太阳是篮球那么大，就是几十个cm大小，那么地球就是几个mm那么大，大概就是轴承里小钢珠的大小吧 。如果太阳像篮球,则地球就像棋子。

太阳系，太阳系是一个以太阳为核心的普通星系。太阳与它周围围绕它运转的行星、小行星、彗星及大大小小的颗粒尘埃等共同构成太阳系。而太阳只是银河系中一颗普普通通的小质量恒星。像太阳这样的恒星在银河系中还有上千亿颗。银河系也只是宇宙中数千亿个星系中普普通通的一个。像银河系一样巨大的恒星系统在可观察宇宙中还有数千亿个。这数千亿个星系共同构成我们的可观察宇宙。或者这样说：在宇宙中有许许多多的恒星组成的星系，其中的一个是银河系。在银河系中有上千亿颗恒星，其中毫不起眼的一颗小恒星就是太阳。太阳和它周围围绕它运转的行星、小行星、彗星及小颗粒尘埃组成太阳系。

在银河系之外，还有数不胜数的河外星系，其中距离我们最近的是大犬座矮星系，它与太阳系相距2.5万光年，与银河系中心相距4.2万光年。大犬座矮星系是一个尺寸较小的不规则星系，它是银河系的卫星星系。

三、宇宙物物质无穷尽，宇宙能量无穷无尽！

宇宙大部分由这种物质组成，破解它，人类可能获得无穷无尽的能量

仰观宇宙之大，人类之渺小，以小博大自然得全力奋进，从工业革命至今，人们已将地球基本了解，对于宇宙还处在摸索阶段，这个大到我们根本想象不到的宇宙，也在时时带给我们惊喜。

黑洞这个诡异的存在，吞噬一切简直就是宇宙里面的大佬，当然他有一定的自身局限性，当第一张黑洞照片公布，人们对于宇宙的了解又前进了一大步，不过与黑洞相存的暗物质也走进了科学家眼中。

暗物质到底是什么东西，现在应该是没有人能够解答，目前没有任何设备可以对它进行解析，如此神秘的物质，到底蕴藏着怎样的能量，一起去和小编探秘吧。

暗物质

暗物质和暗能量一直都是科幻**、小说的常客，不过这些说法并非子虚乌有，都是真实存在的，只是我们很难发现，1922年便有人提出宇宙中充斥着一种不可见的物质，随后不久暗物质首次被发现，并引起巨大轰动，它也被称为物质的第八种形态，科学家纷纷对此进行研究，直至目前并未有什么大的突破。

但让人惊讶的是，科学家表明宇宙由85%的暗物质组成，而且宇宙也在不断的扩张，也就是说这种物质基本可以达到取之不尽，用之不竭。

那么暗物质到底是什么，它具备什么样的作用，为什么很难去解析这些，且听小编为你们一一道来。

暗物质揭秘

暗物质是一种极小的粒子，不带电荷，与电子不发生干扰，可以穿越电磁波和引力场。暗物质的发现是因为科学家发现，围绕星系中心旋转的天体，并没有因为距离的长短而速度不同，这明显是不可能的，但事实就是如此，因此这里面肯定存在某种物质导致它们可以无视距离。

经过不断的研究，最终将该物质称为暗物质，而且暗物质与暗能量可以百分百转化，比核聚变能量高出10倍有余，再想想宇宙中该物质的含量，如果可以加以利用，那么地球的能源危机估计将不会出现。

不过我们对于暗物质的研究也就仅此而已，至于利用都是以后的事，也有人觉得暗物质并不是什么好东西，遍布宇宙，说不定就是什么危险物品。

这些争论肯定是有的，至于以后完全揭秘我们便知到底是什么。

不断探索，不断发现

既然我们可以发现，如果有外星文明自然也是可以的，说不定别人早都开始利用，要想在未来的太空中长存，只能不断探索与发现，这样我们起码可以规避风险。

新东西的出现必然是具有很强的争论，但最终都会有一个结果，还是要不断的探索、发现，这样才能不断前行。

四、宇宙时间无穷无尽

宇宙和时间有无关系？

时间在未来是否会“结束”！

时间的奥秘并非自古就有的，而是随着科学的进步而产生的。根据现代物理学(量子理论和相对论)，它们没有方向，也就是说，没有过去和未来的区别。

那么，人的感知为什么会跟时间或者物理定律不一致呢？已故科学家霍金将其归因于三个原因。

或者说三个时间方向：宇宙时间方向，热力学时间方向和心理时间方向。

首先，宇宙是由大爆炸产生的，这导致了宇宙的膨胀。因此，宇宙学的时间方向与膨胀箭头的方向是一致的。

其次，根据热力学第二定律，熵(无序度)随时间增加。例如，有一盒黑白珠子(高度有序)，你不停地摇动，晃动的时间越长，小球的排列就越混乱(无序)。因此，无序随时间增加，即通过事物的过程，给出时间的方向，区分过去和未来。

第三，在人们的心理中，他们感知时间的流逝，所以在时间的方向上，他们可以记住过去，但只能猜测，不能记住未来。

时间的热力学箭头和心理学箭头必须指向同一方向，这是智慧生命(人类)存在所必需的。人类消耗食物(能量的有序状态)，然后将其转化为热量(能量的无序状态)。老人的生命历程决定了两者之间时间箭头的一致性。

那么为什么宇宙膨胀和热力学的时间方向是一致的呢？

根据已故科学家霍金的近似，宇宙以一种非常平坦而有序的状态开始，正如我们现在所观察到的，这种状态显示出清晰而一致的时间箭头。如果宇宙一开始是团块状的，并且是完全无序的，那么这种无序就不会随着时间的推移而增加，所以就不会有清晰的概念。

热力学时间箭头；如果宇宙的无序度在减小，那么热力学和宇宙膨胀的时间箭头应该是相反的。但后者与我们的观察不一致。霍金认为三个时间方向的一致性是不可避免的。然而，霍金的理论仍然难以说服公众。一般来说，他只会建立非凡的联系。这个所谓的时间(方向)之谜一直困扰着物理学家和哲学家。最近，一些研究人员说，时间之谜涉及宇宙起源的情节，但大多数研究人员仍然同意它与熵的关系，即任何不受外界影响的系统，其无序程度随时间的增加而增加。

不幸的是，仅仅根据热力学第二定律来解释时间之箭并不能解决这个谜团。事实上，熵的增加决定了时间的方向，直到一切都处于平衡状态，也就是完全混沌状态。宇宙的混沌状态，就像我们实际观察到的那样，并没有达到它可能达到的水平(混沌);换句话说，宇宙的熵曾经很低，它有很大的增加空间。但是在这里，人们不得不问为什么过去的熵如此之低，特别是当大爆炸开启宇宙时钟的时候。

5年前，在圣地亚哥举行的美国先进科学协会(Advanced Scientific American Association)年会上，理论物理学家卡罗尔(Carol)说，“让我们回到大爆炸时代，把这个问题带到可观测宇宙的起点。”

大约137亿年前，大爆炸瞬间发生，宇宙一直在膨胀。根据这种扩展来解释时间在我们日常生活中的流动，这种方法开始于半个世纪前。当时，天文学家T. Goth是第一个将热力学时间之箭与宇宙大爆炸定义的宇宙时间之箭联系起来的人(引入了膨胀)。哥特认为膨胀空间增加了熵的方向，无论是开始时的低熵还是高熵。即使它在开始的时候是高的，膨胀会使它更高，所以宇宙时间正在前进(即将到来)。

卡罗尔说，这个解决方案只是承认时间方向的存在，而没有解释其原因。基本上，它把大爆炸定义为过去的一个点，时间从这个点流向一个方向。但是这种解释使得在宇宙学方程中发现的两个时间方向之间不可能保持等价，所以Carol建议要找到完美的答案，我们必须回到更早的时间，或许是在大爆炸之前！

卡罗尔在大会上说：“你总是听到宇宙学家说大爆炸是时间和空间的开始，在大爆炸之前什么都没有。我们不知道大爆炸之前发生了什么，但绝对有可能发生了什么。

事实上，今天许多宇宙学家都在认真研究大爆炸之前可能发生的事情的可能性。而自然界创造的宇宙只是众多时空特征中的一个气泡，却包裹着永恒的外衣。这个复杂的多宇宙世界包含无数的单一宇宙，每个宇宙都诞生在自己的大爆炸中。婴儿的“泡泡”与肚脐虫洞紧密相连，导致了原始的空洞。

卡罗尔说，这个空洞可能是一个高熵区域。然而，虚无不能表达一个确切的描述。因为根据量子物理的不确定性原理，不允许有一个完全空的空间。能量的起伏是不可避免的。在极少数情况下，波动的能量大到足以打破一个完整的“气泡”，进入婴儿宇宙的存在。婴儿宇宙可能会膨胀到那种状态，让人类物理学家“看到”人的内部，并检查他们的内部。

卡罗尔说：“由于能量的作用，能量的起伏往往会导致宇宙中的一小滴物质膨胀。”能量在转化为物质和辐射之前可能会存在一段时间，整个场景看起来就像我们的大爆炸。

这样，大爆炸前存在的高熵虚无时空总能将其熵增加到更高的水平，直至宇宙诞生。虽然婴儿宇宙可能是低熵的，但系统的总熵可能更高。离开母空间后，低熵婴儿宇宙将会膨胀。当它膨胀时，热力学第二定律使时间沿单一方向运行。最终，宇宙的熵将达到最大值。

最好的情况是出现两个方向。因为空可以在空间和时间中产生大量的“泡泡”，所以每个泡泡都有一个单向的时间箭头。这个“泡沫”是向前的，而另一个“泡沫”将会反转，最终保持时间的对称性。

任何“泡沫”的拥有者总是相信，过去的大爆炸创造了他们的泡沫。在一个无所不知的超级观察者眼中，时间显然是朝两个方向运动的，就像物理学定律一直指出的那样。

卡罗尔说：“关键是，整个宇宙，相对而言是完全对称的。”他警告说，这种观点是推测性的，在宇宙学家的计算中还没有看到严格的证据。这只是众多观点之一，这些观点调和了永恒的物理法则和时间的方向箭头。麻省理工学院的物理学家l . McCohen指出热力学第二定律实际上允许时间的双向性，但任何发生在扭转(时间)不会留下任何痕迹或记录，甚至内存(如果你炒蛋，和时间向后运行，不仅将鸡蛋炒之前，而且你的大脑的神经细胞将恢复到过去。状态，清除你刚刚炒蛋的经验。所以如果时间朝相反的方向流动，你根本感觉不到。

即使McCohen证实了这一观点，它也无法解释为什么科学家们一开始就接受熵如此之低。

还有一个更复杂的问题：解决时间之谜涉及热力学第二定律，因此必须考虑它的有效性和正确性。

近年来，越来越多的学者对热力学第二定律的有效性提出了质疑。例如，S沃尔特斯在他的《新科学》一书中说，引用计算机模型可以证明热力学第二定律是完全错误的；其他研究人员也通过检验不同的状态，特别是量子效应起作用的状态，发现热力学第二定律中的一些漏洞。意大利物理学家G. Abraham最近指出，“热力学第二定律在过去的15年中受到了前所未有的挑战，相关文献发表了50多篇论文”。

到目前为止还没有令人信服的解释来解释时间(方向)之谜，这并不奇怪。经过几十年的努力，物理学界试图解释几个主要问题，但都失败了。

现在，我们只知道构成宇宙的主要物质是物质，性质未知的暗物质，以及同样神秘的暗能量。

我们还不明白的是，为什么这三种物质的密度比是5:25:70，以及大尺度(主要是引力)的定律最终能否与微观世界的量子定律相匹配。到目前为止，将引力与量子物理相结合的努力还没有取得完全的成功。

这些问题正在平息下来。一些科学家认为，这意味着21世纪将发生另一场爱因斯坦式的革命，而且是关于时间的性质的革命。有些人认为，这样的革命是必要的，以解决神秘的时间方向。其中包括诺贝尔物理学奖得主，伊利诺斯大学的物理学家安东尼·莱格特。“如果我们实现了一场真正的革命，可以与相对论或量子理论相媲美，它将从根本上改变我们对未来几十年物理学时间方向的思考

无限的空间让奥秘不断！

无限的物质和能量！

让宇宙变化万千！

无限的时间让奥秘苦海无边！

一光年的距离有多远？

一光年的距离，究竟有多远？这个问题，似乎总能激起我们对宇宙无限遐想的火花。

首先，我们需要明确一点，光速是宇宙中的速度极限。光速大约为每秒299,792公里，这是一个极其惊人的数字。一光年，便是光在真空中行进一年的距离，大约为9.46万亿公里。

想象一下，如果你站在地球上看一颗距离你一光年的星星，你看到的其实是它在一年前的景象。这种时间与空间的错位，让人感叹宇宙的深邃与神秘。一光年的距离，是光穿越整个银河系所需的时间，它不仅仅是距离的量度，更蕴含着时间的流动。

我们可以通过这个距离来估算宇宙的大小。例如，距离我们最近的恒星，比邻星，也大约在一光年之内。然而，许多其他星系则位于数以亿计光年之外，这表明宇宙的尺度是如此之大，一光年只是我们探索宇宙时一个相对较小的单位。

而这个距离对于宇宙中的旅行者来说，更是意义非凡。以人类目前的技术水平，即便是最强大的航天器，从地球出发，飞往一光年之外的地方，也需要数千年的时间。这不仅考验着我们的科技能力，更考验着我们的耐心和毅力。

然而，一光年不仅仅是一个物理距离的概念。它还象征着我们对未知的探索与追求。在浩瀚的宇宙中，一光年的距离可以引领我们前往星辰大海，揭开宇宙的神秘面纱。它让我们意识到，尽管我们在宇宙中的位置看似渺小，但通过不懈的努力，我们能够不断拓展认知的边界，探索更遥远的未知。

因此，一光年的距离并非仅仅是一个数字，它是我们与宇宙之间的一道桥梁，连接着我们的梦想与探索。每一次对一光年的探索，都是对未知世界的勇敢尝试，是对人类智慧与勇气的颂扬。

宇宙有多大

我们都知道，宇宙浩瀚无穷。但我们朝任何一个方向望去时，宇宙最遥远的可见区域大约在460亿光年之外。但这实际上，还只是我们的一个最佳估计，因为没有人确切知道，宇宙到底有多大。

我们能看到的最遥远距离，是自宇宙大爆炸之后光传播的距离（或者更准确地来说，是从宇宙大爆炸中抛射出来的微波辐射）。大约138亿年前，宇宙在一场大爆炸中诞生，自此之后，宇宙一直在膨胀。但是由于我们并不知道宇宙的真正年龄，我们也就很难确定在我们看不见的范围之外，宇宙到底膨胀到了什么程度

天文学家曾尝试使用“哈勃常数”来确定宇宙的膨胀程度。这是当前宇宙膨胀速度的一个度量，哈勃常数可以确定宇宙的规模，包括宇宙的大小和年龄。

我们不妨把宇宙类比称一个正在膨胀的气球。当恒星和星系（好比气球表面的斑点）越来越快地远离彼此时，它们之间的距离也越来越大。从我们眼中看去，就是某个星系离我们越是遥远，它黯淡下去的速度也就越快。

不巧的是，天文学家测量哈勃常数的次数越多，我们基于对宇宙的理解所建立的预测便越站不住脚。一种测量方法直接给了我们一个确定的值，而另一种测量方法（取决于我们对宇宙其他参数的理解）则给出了不同的结果。要么这两种测量方法都是错的，要么就是我们对宇宙的理解存在缺陷。

但是现在，科学家们相信，他们离答案不远了。当然，这一切，离不开旨在了解哈勃常数之本质的新实验和观察结果。

作为宇宙学家面临的挑战其实是一个工程挑战：我们如何才能尽可能精确、准确地测量这个常数？要解决这个挑战，不仅需要获得测量的数据，还是以尽可能多的方式交叉检验测量方法。从一个科学家的角度来看，这更像是将拼图完整地拼凑起来，而非破解谜团。

天文学家埃德温·哈勃在1929年对哈勃常数进行了首次测量，这个常数也正是以埃德温·哈勃的名字命名。首次测量将哈勃常数定为500km/s/Mpc，或者310miles/s/Mpc。Mpc表示百万秒差距，一个宇宙距离尺度，大约相当于326万光年的距离。500km/s/Mpc，即意味着，距离地球的距离每增加一个百万秒差距，星系远离我们的速度便加快500千米每秒。

在哈勃首次估测宇宙膨胀率后的一个多世纪中，这个数值曾一次又一次地被向下修正。如今哈勃常数的值在67km/s/Mpc到74km/s/Mpc之间。一部分原因在于，测量的方式不同，哈勃常数也会有所不同。

关于哈勃常数差异的大多数解释认为，测量哈勃常数值的方法有两种。第一种方法是观察银河系附近星系远离我们的速度，而另一种方法则选择使用宇宙微波背景（即宇宙大爆炸之后留下的第一束光）。

我们至今仍可以观测到宇宙微波背景。但是，由于宇宙的遥远区域正离我们越来越远，这种光被拉伸成无线电波。上世纪六十年代，因一次偶然的机会，天文学家首次发现这些无线电信号。这些无线电信号也让我们有机会了解宇宙最早期的样子。

两种互斥力——引力的内向拉力和辐射的外向推力，在宇宙诞生之初，上演了一场宇宙拔河比赛，所产生的扰动，至今仍以微小的温度差异的形式，存在于宇宙微波背景中。

研究人员可以通过这些扰动，测量出宇宙大爆炸后不久，宇宙膨胀的速度，然后将其应用于宇宙学标准模型来推断目前的膨胀速度。这个标准模型，是目前对宇宙起源、宇宙组成以及我们今天所看到一切的最好解释。

但是这里存在一个问题。当天文学家尝试用第一种方法——观察银河系附近星系远离我们的速度，来测量哈勃常数时，他们得到了一个不同的数值。

如果标准模型是正确的，那么你会认为两种方法得出的结果——当前的测量结果和从早期观测中推导出的结果，应该是一致的。然而，事实并非如此。

2014年，欧洲航天局的普朗克卫星首次测量了宇宙微波背景中的差异；2018年，又测量了一次。根据普朗克卫星的测量，哈勃常数的值为67.4km/s/Mpc。但是，这个数值，比弗里德曼等天文学家通过观察附近星系得出的测量值，低了9%左右。

2020年，阿塔卡玛宇宙学望远镜对宇宙微波背景的进一步测量，与普朗克卫星的数据具有相关性。这帮助科学家从两个方面排除了普朗克卫星存在系统性问题的可能。那么，如果宇宙微波背景的测量是正确的，剩下的可能性只能是以下两个中的一个：1）测量附近星系发出的光，这种方法不对；2）宇宙学标准模型需要修改。

天文学家使用的测量方法采用了一种特殊类型的恒星：造父变星。大约100年前，天文学家亨丽爱塔·勒维特发现了这种亮度会变化的恒星，变化的周期为几天或几周。勒维特发现，越明亮的恒星，变亮、变暗然后再变亮所需的时间越长。现在，天文学家可以通过研究这类恒星的亮度脉冲，来准确地判断恒星的真正亮度。通过测量我们在地球上观察到的亮度，再加上光线虽距离增加而变暗，我们可以精确地测量我们与恒星的距离。

弗里德曼和她的团队是率先使用邻近星系中的造父变星来测量哈勃常数的人。他们使用的数据来自哈勃空间望远镜。2001年，他们测量到的哈勃常数值为72km/s/Mpc。

从那之后，通过研究附近星系得出的哈勃常数值一直在72km/s/Mpc上下浮动。另一个也使用造父变星测量哈勃常数的团队，在2019年使用哈勃空间望远镜的数据，得出的结果为74km/s/Mpc。几个月之后，另一组天体物理学家以另一种不同的测量技术（涉及类星体发出的光）得出的哈勃常数值为73km/s/Mpc。

如果这些测量是正确的，这说明宇宙膨胀的速度可能高于宇宙学标准模型下的理论所允许的膨胀速度。也就是说，现有的标准模型——以及我们基于该模型描述的宇宙本质，都需要更新。目前，答案尚不确定。但如果真的是这样，这将给我们了解的一切带来深远的影响。

弗里德曼说：“这或许可以告诉我们，我们所认为的标准模型缺失了某些东西。我们现在还不知道为什么会这样，但这是发现原因的一个机会。”

如果标准模型是错的，那么这可能意味着我们的一些模型——关于宇宙组成的模型，重子（或正常）物质、暗物质、暗能量与辐射的相对量的模型等等，并不十分正确。另外，如果宇宙膨胀的速度确实比我们想象的更快，那么宇宙的年龄可能也比目前公认的138亿年更年轻。

关于哈勃常数值差异的另一种解释是，我们所在的宇宙部分与其他部分相比，存在不同或特殊之处，正是这种区别扭曲了测量结果。也许不是一个完美的比喻，但是你可以这么想，在上坡或下坡的时候，哪怕你用同样的力度踩油门，汽车的速度或加速度变化是不一样的。这不太可能是我们测量到的哈勃常数值差异的一个最终原因，重要的是我们不能忽视已经为得到这些结果所做的工作。

但是天文学家认为，他们已经越来越接近确定哈勃常数值，以及哪一种测量方法是正确的。

弗里德曼说：“令人兴奋的是，我认为，我们真的能够在相当短的时间里解决这个问题，不管是一年还是两三年。有很多即将出现的新技术，可以提高我们测量的准确性。最终，问题可以得到解答。”

其中一个新技术在是欧洲航天局的盖亚空间望远镜。盖亚空间望远镜于2013年发射升空，一直在以高精确度测量约十亿颗恒星的位置。科学家正在使用一种被称为“视差”的技术，基于这些数据计算恒星之间的距离。当盖亚绕太阳运动时，该望远镜在太空中的有利观测地点也会发生变化。就好比你遮住一只眼睛去看物体，然后再遮住另一只眼睛去看物体，物体的位置看上去会不同。所以，在轨道周期内，盖亚可以在一年中的不同时间观测天体，进而让科学家得以准确计算出恒星远离我们太阳系的速度。

另外一个可以回答哈珀常数值的设备是詹姆斯韦伯空间望远镜。这架望远镜将在2021年末发射升空。詹姆斯韦伯空间望远镜可以通过研究红外波长，进行更好的测量。这样的测量不会受到我们与恒星之间的尘埃的影响。

但是，如果这些新技术依旧发现哈勃常数值存在差异，那么我们确实需要引入新的物理学了。尽管人们也已经提出很多理论来解释这种差异，但都无法完全解释我们看到的一切。每个潜在理论都有缺点。例如，有人提出，早期宇宙中可能存在另一种辐射，但我们已经精确测量了宇宙微波背景，所以这个可能性几乎为零。另一种观点是，暗能量可能会随时间而变化。

这似乎是一个非常有前景的假设，但是目前，暗能量如何随时间变化可能也面临其他限制。暗能量似乎只能以一种不自然的方式随时间变化，看起来也希望渺茫。还有一个解释是，早期宇宙中存在暗能量，之后这些暗能量又消失了。但是，我们没有明显的理由，可以解释为什么暗能量起初存在而后又消失。

因此，科学家们不得不继续探索新的可能性，解释眼下发生的一切。虽然现在我们还不知道合理的解释是什么，但这并不意味着以后不会有合适的想法出现。