宇宙奥秘知多少？

我们生活在宇宙之中，浩瀚的宇宙充满了神秘，你对宇宙了解多少呢？

这些关于宇宙的奥秘你知道吗？

宇宙的年龄是多少？

在一个多世纪之前，如果你问科学家：“宇宙年龄是多少？”回答多半是“无限大”。因为那时候的人们还无法估算宇宙的年龄，只好这么回答。既然无限大，那就没有开始也没有终结。

到了1927年，比利时天体物理学家乔治·勒梅特根据广义相对论计算得出，宇宙不是静止的，而是不断膨胀的。

那么假如将膨胀的宇宙倒溯回去，会发生什么呢？人们很自然地想到，必定有那么一个时刻，宇宙是一个极其微小的“原始原子”。这个“原始原子”就是宇宙的起点，“原始原子”存在的时刻，就是宇宙诞生的时刻。

1932年，勒梅特首次向公众发表宇宙大爆炸理论。他认为，整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，最终形成了现在的宇宙。其他科学家完善了这个理论。

根据宇宙大爆炸理论，人们向前倒溯计算得出，宇宙大爆炸发生在大约138.5亿年前，这就是宇宙的年龄。考虑到误差，目前一般认为，宇宙年龄的范围在120亿至145亿年之间。

小贴士

勒梅特曾经研究过三体问题。没错，就是科幻小说《三体》中的三体问题，2024年1月的“科幻魔方”对其进行过介绍。

宇宙有多大？

从古至今，有无数人曾经提出这个问题：宇宙到底有多大呢？

人们曾经提出过许多种测量宇宙大小的方法。比如，人们发现恒星的亮度和距离相关，越远的星就越暗。根据恒星的亮度就可估算它的距离。

2024年5月30日，天文学家利用詹姆斯·韦布空间望远镜，发现了一个距离地球大约135亿光年的星系，这是宇宙诞生后约3亿年就形成的星系，是目前人类发现的最遥远的星系。

那么，宇宙的边缘是不是距离我们大约135亿光年呢？

不是的。要知道，宇宙从诞生起一直在加速膨胀。也就是说，当这个星系发出的第一束光，在马不停蹄地赶往地球期间，由于宇宙的膨胀，地球也会远离这个星系。科学家结合宇宙膨胀速度进行计算，估计整个可观测的宇宙直径大约是930亿光年。

这是宇宙的大小吗？

并不是，这只是人类可以观测到的宇宙，真实的宇宙远不止这么大。

那么宇宙到底有多大？谁也无法回答这个问题，有人估计整个宇宙的半径超过11.5万亿光年。

宇宙有多重？

估算出了宇宙有多大之后，利用公式“大小×密度=重量”，就可以算出宇宙有多重。要想知道宇宙的密度，必须要算出宇宙中有多少物质。

这个问题长期以来一直困扰着宇宙学家，主要是因为有太多的物质是看不见的。

宇宙中除了人们能直接观测到的恒星、星云等外，更多的其实是那些无法用常规手段进行探测的暗物质和暗能量。

暗物质是可能存在于宇宙中的一种不可见的物质。这种神秘的物质能够束缚住星系和星系团，使它们不会解体。

暗能量则是一种驱动宇宙运动的能量。正常来说，因为宇宙中的物体之间存在万有引力，所以当宇宙膨胀到一定程度时，由于引力的原因，膨胀速度会越来越慢。可事实是宇宙膨胀的速度越来越快，因此有人提出，宇宙中存在大量无法探测到的暗能量，它们推动着宇宙加速膨胀。

天文学家估计，宇宙中总的物质构成比例大致是：普通物质占约5%，暗物质占约27%，暗能量占约68%。

有科学家认为，宇宙的平均密度为9.9×10^-27千克/立方米，可观测宇宙的总质量为3.5×10⁵⁴千克，整个宇宙的总质量至少可达5.3×10⁶¹千克。

美国物理学家爱德华提出一个非常奇特的理论，他认为整个宇宙的质量只有28克。他的理论简单来说，就是宇宙中存在正能量和负能量，会相互抵消，因此宇宙的净质量只有28克。

小贴士

物质和能量

根据爱因斯坦的相对论，物质和能量是一体的，可以相互转换。原子弹就是因为原子发生质量亏损，瞬间释放出了巨大的能量。

宇宙是什么形状的？

这又是一个让人百思不得其解的难题。目前关于宇宙形状的理论主要有以下几种：

不管宇宙整体上是什么形状的，如果我们只取非常小的一块，那么这一小块都可以近似地看成是平坦的。就像我们在一个很大的球体表面取非常小的一块，就可以将这小块近似看成是平坦的。人们目前可观测到的宇宙可以认为是平坦的，许多物理学和天文学研究都是基于此而进行的。

宇宙有多少个？

在不少科幻作品中，宇宙有许多个，有不少科学家也认为宇宙不止一个，被称为“多元宇宙”理论，这些宇宙被称为“平行宇宙”。

对于多元宇宙理论，你可以这样想象：一个宇宙就像一个大泡泡，宇宙“泡泡”的数量很多，甚至是无穷无尽的。每个宇宙“泡泡”中的东西，都跟我们所处的宇宙有天壤之别。在不同的宇宙“泡泡”中，不仅存在的粒子和物理学常数可能不一样，甚至物理学规律都可能不同。

关于多重宇宙的理论，并不是科幻小说家的想象。有科学家曾提出一个理论：在宇宙大爆炸的时候产生了两个宇宙，是镜像对称的。2016年3月，南极脉冲瞬态天线（ANITA）探测到了一个高能粒子。它不是从太空来，而是从地球上冒出来的。纽约城市大学物理与天文系的专家根据上述理论和现象，发表了一篇很有趣的论文，提出：这个粒子可能就来自那个镜像对称的宇宙“泡泡”。

宇宙什么时候“死亡”？

对于宇宙的终结，科学家提出了多个假设。

由于存在暗能量，宇宙将会永远膨胀下去。之后会产生以下几种可能：

可能一：如果暗能量是个常数，不会改变，那么宇宙会持续膨胀，变得越来越大，星系团彼此离得越来越远，最后宇宙会变得无比空旷，这叫作“热寂”或“大冻结”。到那时，宇宙就会彻底“死亡”。

可能二：如果暗能量不断增强，那么宇宙的膨胀会不断加速，最终将迎来“大撕裂”，不仅恒星、星系，甚至分子、原子都会被撕开。

可能三：宇宙随时可能终结并发生翻天覆地的变化，成为完全不同的宇宙。

不可思议的“宇宙”

将一张厚0.1毫米的纸折叠103次后，厚度甚至会超过可观测宇宙的范围。

围棋棋盘共有361个交点，黑白两子轮流下，每次只下一子，围棋的总下法数甚至比可观测宇宙中的所有原子数还要多。