關(guān)于宇宙的科學(xué)小論文

　　宇宙是神秘而又深邃的，下面就是小編為您收集整理的關(guān)于宇宙的科學(xué)小論文的相關(guān)文章，希望可以幫到您，如果你覺(jué)得不錯(cuò)的話可以分享給更多小伙伴哦！

　　關(guān)于宇宙的科學(xué)小論文一

　　老子宇宙觀，是指老子在其《道德經(jīng)》里所闡述的宇宙論思想�！独献拥赖陆�(jīng)》是一部涉及宇宙生成過(guò)程和狀態(tài)、事物的自然發(fā)展規(guī)律以及哲學(xué)文化和科學(xué)的傳世之作。

　　關(guān)于哲學(xué)和文化內(nèi)容，自先秦至今的兩千余年間，《老子》的注釋闡發(fā)綿綿不絕，蔚為大觀，據(jù)統(tǒng)計(jì)有千家之多。其道學(xué)思想作為哲學(xué)理論為道教所繼承。一種思想能夠不斷地為人關(guān)注和傳承，本身就表明這思想的持久生命力和深遠(yuǎn)影響力。但是，老子宇宙觀中的自然科學(xué)成份卻被歷史所忽略，其科學(xué)價(jià)值至今未得到探索和研究。本文試圖在這方面進(jìn)行探索，拋磚引玉，就教大家。

　　《老子道德經(jīng)》最完整的遺傳版本，是唐中宗景龍二年（公元708年）易州龍興觀建立的《道德經(jīng)碑》。最早的是1972年—1974年在湖南省長(zhǎng)沙市東郊發(fā)掘的“馬王堆漢墓”三號(hào)墓穴中出土的《道德經(jīng)帛書》，距今已有2100余年。

　　老子關(guān)于宇宙論思想的綜述出現(xiàn)在《道德經(jīng)》第二十五章中：

　　“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，獨(dú)立而不改，周行而不殆，可以為天地母。吾不知其名，強(qiáng)字之曰：道，強(qiáng)為之名曰：大。大曰逝，逝曰遠(yuǎn)，遠(yuǎn)曰反。故道大，天大，地大，人亦大。域中有四大，而人居其一焉。人法地，地法天，天法道，道法自然�！�

　　以上的意思為：有一個(gè)東西混然而成，在天地形成以前就已經(jīng)存在。聽(tīng)不到它的聲音也看不見(jiàn)它的形體，寂靜而空虛，不依靠任何外力而獨(dú)立長(zhǎng)存永不停息，循環(huán)運(yùn)行而永不衰竭，可以作為萬(wàn)物的根本。我不知道它的名字，所以只能把它叫做“道”，勉強(qiáng)給它起個(gè)名字叫做“大”。它廣大無(wú)邊而運(yùn)行不息，運(yùn)行不息而伸展遙遠(yuǎn)，伸展遙遠(yuǎn)而又返回本原。所以說(shuō)道大、天大、地大、人也大。宇宙間有四大，而人居其中之一。人要效法于地，地要效法于天，天要效法于道，道則效法于自然。

　　老子在這里把宇宙空間分為多層，第一層是“人”的空間，第二層是“地”的空間，第三層是“天”的空間，最高層是“道”的空間。人要依從地，地要依從天，天要依從道，道是“有物混成，先天地生”的天地之母，即為宇宙，為最高層，而“道”按宇宙自身之自然規(guī)律運(yùn)行。

　　老子提出的宇宙論，與現(xiàn)代時(shí)空理論不謀而合。老子的宇宙多層說(shuō)，也就是現(xiàn)代時(shí)空理論的多維空間。

　　現(xiàn)代時(shí)空論的觀點(diǎn)，宇宙是由各種不同維度的時(shí)空結(jié)構(gòu)組成。認(rèn)識(shí)到空間的實(shí)質(zhì)是能量流。如超弦理論認(rèn)為：真實(shí)的時(shí)空是高維的。英國(guó)物理學(xué)家史蒂芬威廉霍金（Stephen William Hawking)提出的M理論（超弦理論之一），指出宇宙是十一維的，但這些維是看不見(jiàn)的，它們自身卷在了一起，被稱為壓縮的維。

　　從宇宙大爆炸開(kāi)始，宇宙的生長(zhǎng)和膨脹都按“宇宙程序”運(yùn)行。這種“宇宙程序”是一種宇宙動(dòng)量流，是控制和規(guī)范宇宙有序生長(zhǎng)的無(wú)形力量，我們稱之為宇宙流。所有的多維空間，都穩(wěn)定運(yùn)行在宇宙流中，并受到宇宙流的調(diào)節(jié)，這就是宇宙流定律。宇宙流也就是老子所說(shuō)的“道”。

　　相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空和引力的基本理論，主要由阿爾伯特愛(ài)因斯坦(Albert Einstein)創(chuàng)立，根據(jù)研究對(duì)象不同分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)論提出了“四維時(shí)空”和“彎曲空間”等全新的概念。認(rèn)為空間不是平直的歐幾里得空間，而是在引力場(chǎng)中彎曲的黎曼空間；時(shí)間也不是獨(dú)立于空間的單獨(dú)一維，它無(wú)時(shí)無(wú)刻不在空間之中，與空間構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的四維時(shí)空整體。狹義相對(duì)論導(dǎo)出E=mcc以后，質(zhì)量與能量就成了同一種東西的兩個(gè)名稱。質(zhì)量是內(nèi)斂的能量，能量是外顯的質(zhì)量。狹義相對(duì)論揭示了宇宙所具有的超乎尋常的秘密；同時(shí)性的相對(duì)性；運(yùn)動(dòng)中的鐘慢、尺縮效應(yīng)；水星的近日點(diǎn)異動(dòng)；光譜紅移；引力場(chǎng)中時(shí)鐘變慢等。為航天科學(xué)、天文學(xué)等高新學(xué)科奠定了理論基礎(chǔ)。

　　地球生活在四維空間，只是人類的理解只能理解到三維。然而，人類必須遵從四維空間的運(yùn)行。為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們舉一個(gè)三維空間和二維空間的例子。首先假設(shè)有一些生活在二維平面世界的生命，比如螞蟻是一種典型的二維空間生物，它們生活在平面世界，對(duì)它們來(lái)說(shuō)，只有前后左右之別，沒(méi)有上下之分。當(dāng)它們爬在墻壁上時(shí)，也許有人認(rèn)為它們?cè)谕�上爬，但�?duì)它們來(lái)說(shuō)只是往前爬。因?yàn)樗鼈儾荒芾斫馊�維空間的立體概念。因此，它們對(duì)三維世界的感知只限于三維物體在平面世界的投影，或者三維物體與平面世界的接觸面。但是行動(dòng)受三維空間制約，莫名其妙的事件，如，水、雨的侵襲，實(shí)際上是來(lái)自三維空間。

　　人生活在三維空間，無(wú)法理解四維空間的世界，比如，地球?yàn)槭裁磿?huì)自轉(zhuǎn)，它的能量從哪里來(lái)？如果生活在四維空間，就很好理解了，因?yàn)�，地球轉(zhuǎn)動(dòng)是第四維坐標(biāo)空間。所以，人的三維空間必須受到四維空間制約。

　　地球的四維空間，在人看來(lái)，是三維空間和時(shí)間構(gòu)成。然而，高等智慧認(rèn)識(shí)到的時(shí)間，卻是實(shí)實(shí)在在的空間。四維時(shí)空是構(gòu)成地球世界的最低維度，我們的地球世界恰好是四維，四維時(shí)空的意義就是時(shí)間是第四維坐標(biāo)，它與空間坐標(biāo)是有聯(lián)系的，也就是說(shuō)時(shí)空是統(tǒng)一的，不可分割的整體，它們是一種“此消彼長(zhǎng)”的關(guān)系，也就是說(shuō)，時(shí)間和空間是可以轉(zhuǎn)換的。但是，人卻無(wú)法理解作為“時(shí)間”的第四維坐標(biāo)，就像螞蟻無(wú)法理解第三維坐標(biāo)一樣。

　　相對(duì)論中，時(shí)間與空間構(gòu)成了一個(gè)不可分割的整體——四維時(shí)空，在四維時(shí)空里，能量是四維動(dòng)量的第四維分量，動(dòng)量是描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量，動(dòng)量和能量實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，稱為能量動(dòng)量四矢。能量與動(dòng)量也構(gòu)成了一個(gè)不可分割的整體——四維動(dòng)量。這說(shuō)明自然界一些看似毫不相干的量之間可能存在深刻的聯(lián)系。時(shí)空與能量動(dòng)量四矢之間也存在著深刻的聯(lián)系，第四維坐標(biāo)（時(shí)間維）始終控制著三維坐標(biāo)，構(gòu)成四維時(shí)空穩(wěn)定的架構(gòu)。始終保持著平衡。這就是四維時(shí)空平衡定律。

　　四維時(shí)空平衡定律的內(nèi)容是：時(shí)間動(dòng)態(tài)坐標(biāo)控制空間靜態(tài)坐標(biāo)，始終保持相對(duì)平衡，當(dāng)空間彎曲時(shí)，時(shí)間坐標(biāo)會(huì)拉動(dòng)空間坐標(biāo)反彈，最后回到原位。反彈的頻率、幅度和節(jié)點(diǎn)，呈現(xiàn)規(guī)律性。反彈頻率取決于能量架構(gòu)的穩(wěn)定性，能量架構(gòu)越不穩(wěn)定，反彈頻率越高。這也就是安分守已的人一生平安，詭計(jì)多端的人經(jīng)常遭受失敗的原因。反彈幅度取決于動(dòng)量大小，動(dòng)量大，反彈幅度越大。這就是“大起大落”、“暴漲暴跌”、“物極必反”、“樂(lè)極生悲、否極泰來(lái)”的道理。而反彈的節(jié)點(diǎn)，發(fā)生在由于某一事件觸發(fā)了被擠壓的能動(dòng)張量劇烈釋放的那一刻�！吧茞航K有報(bào)”、“多行不義必自斃”，就是指反彈的節(jié)點(diǎn)。歷代王侯將相的財(cái)富可以甲天下，但是“富不過(guò)三代”，就是四維時(shí)空平衡定律的有力證明。掌握了四維時(shí)空平衡論，測(cè)定出人的能量和動(dòng)量，就掌握了人生運(yùn)行的軌跡和命運(yùn)。

　　我們可以舉一個(gè)例子解釋四維時(shí)空平衡定律。大家都知道的著名的數(shù)學(xué)概率實(shí)驗(yàn)：為了確定拋擲一枚硬幣發(fā)生正面朝上這個(gè)事件的概率，歷史上有人作過(guò)成千上萬(wàn)次拋擲硬幣的試驗(yàn)。投擲硬幣100次，正面朝上是53次，概率是0.53；投擲硬幣4040次，正面朝上是2048次，概率是0.5069；投擲硬幣24000次，正面朝上是12012次，概率是0.5005。隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增多，正面朝上這個(gè)事件發(fā)生的頻率越來(lái)越穩(wěn)定地接近0.5，這就是概率。概率在實(shí)驗(yàn)次數(shù)少的時(shí)候，有偶然性，但是達(dá)到一定次數(shù)，就存在必然性。這個(gè)必然性的原因就是受到第四維坐標(biāo)所控制，達(dá)到總體平衡。

　　關(guān)于宇宙的科學(xué)小論文二

　　1、宇宙起源

　　今天的宇宙學(xué)研究早已經(jīng)沖破了“九重天”的空間尺度和“七天創(chuàng)世紀(jì)”的宗教信仰，21世紀(jì)的宇宙學(xué)已經(jīng)是最精密的自然科學(xué)之一。

　　為現(xiàn)代宇宙學(xué)研究帶來(lái)革命性進(jìn)展的天文學(xué)家無(wú)疑是哈勃，他在1929年發(fā)現(xiàn)了銀河系周圍星系的退行速度與其相距銀河系之距離成正比。此觀測(cè)事實(shí)給了后來(lái)的物理學(xué)家伽莫夫以啟示：既然所有的星系都彼此相互遠(yuǎn)離，那么若沿著時(shí)間的長(zhǎng)河逆向追溯，它們就必將在有限的時(shí)間里匯聚在一起；反之，若沿著時(shí)間發(fā)展的箭頭，宇宙則就像發(fā)生過(guò)一次爆炸一樣，從致密高溫的狀態(tài)膨脹散開(kāi)。1948年，伽莫夫成功地預(yù)言了宇宙大爆炸的“火球”膨脹至今遺留下的溫度應(yīng)為50K（1956年修正為6K），并鎖定在微波波段。而在1965年，兩位Bell實(shí)驗(yàn)室的工程師Penzias和Wilson無(wú)意間得到了震驚世界的發(fā)現(xiàn)，盡管他們當(dāng)時(shí)并未意識(shí)到所獲得的與方向無(wú)關(guān)的天空噪聲就是宇宙大爆炸的遺跡。雖然星系的退行和大爆炸火球的發(fā)現(xiàn)及其高度的各向同性，的確給宇宙大爆炸學(xué)說(shuō)奠定了最堅(jiān)實(shí)的觀測(cè)基礎(chǔ)，但人們很快就意識(shí)到，一個(gè)高度各向同性的大爆炸火球并不是人們所期望的。今天，浩瀚的宇宙中充滿了以星系為基本單元的成員，它們并非均勻地分布于宇宙空間中，而是形成了有規(guī)則的結(jié)構(gòu)：既有成千上萬(wàn)星系組成的“長(zhǎng)城”,也有空空如也的“空洞”.一個(gè)過(guò)于均勻的大爆炸火球作為“種子”是無(wú)法形成我們今天所看到的有結(jié)構(gòu)之宇宙。所以，大爆炸的遺跡（今天稱之為宇宙微波背景輻射）被發(fā)現(xiàn)后，人們就一直致力于尋找它上面是否存在不均勻的成分。終于，1992年由GeorgeSmoot領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組借助于COBE衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了大爆炸火球上的十萬(wàn)分之一的溫度起伏，且這些起伏正是人們期望看到的造就今天宇宙萬(wàn)物的“種子”!隨后，諸多宇宙微波背景輻射探測(cè)衛(wèi)星如WMAP和PLANCK以及南極的大量天文實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)把大爆炸火球的臉譜勾畫得越來(lái)越清晰，其測(cè)量精度甚至達(dá)到了百萬(wàn)分之一！

　　除了宇宙中的基本成員星系之外，宇宙大爆炸演化的過(guò)程也自然地造就了世間的基本元素：宇宙大爆炸早期，宇宙溫度很高，電子、質(zhì)子和中子在大爆炸背景光子的作用下無(wú)法結(jié)合形成穩(wěn)定的原子，只有當(dāng)大爆炸火球的溫度隨著宇宙的膨脹降低到10億度時(shí)，宇宙中的核合成才得以進(jìn)行，而核合成僅僅持續(xù)了很短時(shí)間就又因宇宙溫度過(guò)低而終止。所以，宇宙中僅僅合成了最輕的元素氫和氦，其他元素幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)產(chǎn)生。由于中子質(zhì)量略大于質(zhì)子質(zhì)量（差別為1.293MeV），宇宙早期的熱平衡保證了宇宙中有一個(gè)中子，大約就有六個(gè)質(zhì)子，所以宇宙中大量的質(zhì)子和電子結(jié)合，最先形成了氫，兩個(gè)質(zhì)子、兩個(gè)中子和兩個(gè)電子結(jié)合就形成了氦，其各占宇宙總重子物質(zhì)的比例為：氫77%和氦23%.今天對(duì)宇宙各地，比如太陽(yáng)、銀河系、其他星系等的天文觀測(cè)，都證實(shí)了這一比例。甚至，我們?nèi)梭w以氫為主的基本元素構(gòu)成無(wú)不體現(xiàn)著宇宙大爆炸的痕跡。這的確是大爆炸宇宙學(xué)的又一巨大成功！那么我們熟知的化學(xué)元素周期表中的其他元素又是從哪里來(lái)的`呢？其實(shí)，除了最重的幾個(gè)人工合成元素，它們也都來(lái)自宇宙空間。比如鋰、鈹、硼就來(lái)自宇宙射線，而恒星演化的終結(jié)（如超新星爆發(fā)）造就了其他重元素，包括人們熟知的金、銀、銅、鉆石等。

　　2、宇宙的命運(yùn)和暗物質(zhì)

　　今天的宇宙正在膨脹，那么未來(lái)的宇宙是會(huì)繼續(xù)膨脹還是會(huì)停止膨脹進(jìn)而收縮回來(lái)呢？問(wèn)題的答案取決于宇宙中所有物質(zhì)產(chǎn)生的引力是否能阻止宇宙的膨脹。只要將牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定律應(yīng)用于我們的宇宙，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)：如果宇宙今天的平均密度超過(guò)一個(gè)臨界值ρc,它將來(lái)就會(huì)停止膨脹并收縮回來(lái)；反之，平均密度若比ρc小，則宇宙將永遠(yuǎn)膨脹下去。臨界密度ρc的值僅僅由萬(wàn)有引力常數(shù)G和哈勃常數(shù)H0決定，且ρc≈10-29g/cm3,這一數(shù)值僅僅相當(dāng)于每一立方厘米的體積內(nèi)存在百分之一個(gè)電子！可見(jiàn)，要求宇宙停止膨脹的物質(zhì)密度其實(shí)很低。人們習(xí)慣性地定義一個(gè)密度參數(shù)ΩM=ρ/ρc,若ΩM>1則宇宙將會(huì)收縮回來(lái)，反之則會(huì)永遠(yuǎn)膨脹下去。

　　應(yīng)用愛(ài)因斯坦的場(chǎng)方程于宇宙，則可以給出類似的結(jié)論，只不過(guò)增加了牛頓引力論中無(wú)法描述的能量項(xiàng)。事實(shí)上，引力場(chǎng)方程把時(shí)空（宇宙）的性質(zhì)和其中存在的物質(zhì)能量完美地結(jié)合起來(lái)，即宇宙的時(shí)空由其中的物質(zhì)能量唯一決定，而時(shí)空的特性也反映了其中物質(zhì)和能量的存在形式。這樣，在廣義相對(duì)論框架下的宇宙動(dòng)力學(xué)方程就簡(jiǎn)化為：Ωk=1-ΩM-ΩΛ，其中Ωk反映宇宙的幾何性質(zhì)，ΩM是宇宙的物質(zhì)密度參數(shù)，ΩΛ是宇宙的能量密度參數(shù)（又稱宇宙學(xué)常數(shù)項(xiàng)）。我們既可以用宇宙中物質(zhì)和能量來(lái)描述宇宙的演化性質(zhì)，也可以等價(jià)地使用宇宙的幾何性質(zhì)來(lái)描述宇宙未來(lái)演化的行為。若宇宙未來(lái)停止膨脹轉(zhuǎn)為收縮，反映在幾何性質(zhì)上則是Ωk〉0,或宇宙中三角形內(nèi)角之和大于180°，引力主導(dǎo)引起時(shí)空彎曲；若宇宙永遠(yuǎn)膨脹下去，則Ωk<0,或宇宙中三角形內(nèi)角之和小于180°，引力不足以抵抗膨脹；Ωk=0的宇宙則處于臨界狀態(tài)，此時(shí)宇宙將永遠(yuǎn)膨脹下去，但三角形內(nèi)角之和正好是180°，歐幾里德幾何可以適用。這樣，宇宙的命運(yùn)就有兩種等價(jià)的描述方式：我們既可以通過(guò)測(cè)量宇宙中的物質(zhì)能量密度也可以通過(guò)測(cè)量宇宙的幾何性質(zhì)來(lái)預(yù)知未來(lái)。

　　現(xiàn)在讓我們看一看宇宙中到底有多少物質(zhì)，這些物質(zhì)是否足以讓宇宙將來(lái)收縮回來(lái)，這就引出了宇宙學(xué)中的暗物質(zhì)問(wèn)題。我們的游戲從數(shù)星星開(kāi)始：一個(gè)星系里大概有1千億顆恒星，而宇宙中大約有1千億個(gè)星系，所以宇宙中大概有1022顆恒星。我們可以把單位體積內(nèi)這些恒星轉(zhuǎn)化成質(zhì)量即密度，然后與ρc≈10-29g/cm3的臨界值作對(duì)比，結(jié)果這個(gè)值僅有0.005.也就是說(shuō)，宇宙中所有的恒星加起來(lái)所貢獻(xiàn)出的物質(zhì)僅能達(dá)到讓宇宙未來(lái)停止膨脹的0.5%.所以，若浩瀚的宇宙中僅僅只有恒星，那么宇宙將要永遠(yuǎn)膨脹下去。

　　宇宙中是否只有閃閃發(fā)光的恒星呢？答案顯然是否定的。當(dāng)天文學(xué)家把宇宙的所有已知物質(zhì)匯聚在一起，就會(huì)發(fā)現(xiàn)恒星只占大約五分之一的比例，宇宙的主要物質(zhì)竟然在可見(jiàn)光波段是看不見(jiàn)的！1961年，當(dāng)意大利科學(xué)家RiccardoGiacconi把一枚用于X射線探測(cè)的火箭送上天空，才意外地發(fā)現(xiàn)，宇宙竟然在高能X射線波段如此明亮。隨后，大量的X射線探測(cè)衛(wèi)星揭示出了人們意想不到的結(jié)果：宇宙中可以發(fā)射電磁輻射的物質(zhì)主要是以熱氣體的形式存在，溫度甚至可以高達(dá)上億度，許多星系、星系群、星系團(tuán)和大尺度結(jié)構(gòu)都被炙熱的X射線氣體所包圍，它們的質(zhì)量要比其中的恒星大好幾倍！當(dāng)我們利用X射線探測(cè)衛(wèi)星把這部分質(zhì)量統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，一下子就可以把宇宙中的所謂重子物質(zhì)密度提高了幾乎10倍，達(dá)到宇宙臨界密度的4%.然而，即使這樣，僅包含熱氣體和恒星的宇宙仍然還是要繼續(xù)膨脹的！

　　的確，人們是借助電磁波來(lái)觀測(cè)宇宙的，任何一個(gè)波段（如光學(xué)）都只能揭示出宇宙中某一特定的物質(zhì)成分（如恒星），我們也許會(huì)丟失沒(méi)有電磁輻射的那部分物質(zhì)，即不發(fā)光的暗物質(zhì)。對(duì)此，第一個(gè)做出肯定結(jié)論的是瑞士天文學(xué)家FritzZwicky,他在1937年觀測(cè)了一個(gè)由數(shù)百個(gè)星系組成的巨大集團(tuán)（稱之為Coma）的運(yùn)動(dòng)學(xué)效應(yīng)，他發(fā)現(xiàn)，由星系動(dòng)力學(xué)給出的星系團(tuán)質(zhì)量比其中所有恒星光度給出的質(zhì)量大了400倍。這是天文學(xué)中第一次發(fā)現(xiàn)宇宙中可能存在不發(fā)光的暗物質(zhì)成分！

　　今天，存在暗物質(zhì)更直接的證據(jù)包括：（1）中性氫測(cè)量表明，星系（包括銀河系）的旋轉(zhuǎn)曲線在遠(yuǎn)離恒星的星系暈里仍然保持幾乎不下降的趨勢(shì)，違背了僅有恒星起作用的開(kāi)普勒定律，暗示星系存在巨大的暗物質(zhì)暈；（2）經(jīng)過(guò)引力場(chǎng)的光線會(huì)發(fā)生彎曲，產(chǎn)生所謂的引力透鏡效應(yīng)，光線偏折的大小僅與其中產(chǎn)生引力場(chǎng)的質(zhì)量有關(guān)，不管其是否發(fā)光。自1979年觀測(cè)到遙遠(yuǎn)類星體的引力透鏡現(xiàn)象以來(lái)，引力透鏡效應(yīng)已經(jīng)普遍應(yīng)用于各類宇宙天體的質(zhì)量測(cè)量，人們發(fā)現(xiàn)，引起引力透鏡的引力質(zhì)量遠(yuǎn)超出透鏡天體的發(fā)光質(zhì)量。比如在典型的星系團(tuán)里，引力質(zhì)量比發(fā)光的光學(xué)總質(zhì)量大幾乎300倍；（3）宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成理論和觀測(cè)表明，要形成今天宇宙中各種結(jié)構(gòu)，僅靠重子物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以使其“成型”.比如，銀河系由大約1千億顆恒星組成，在137億年的宇宙年齡內(nèi)，僅靠恒星自身的引力完全無(wú)法聚集成今天的銀河系，因?yàn)橹刈游镔|(zhì)需要有效耗散其內(nèi)能才能收縮為星系，而暗物質(zhì)的存在造就了巨大的引力勢(shì)阱，幫助重子物質(zhì)緊密“團(tuán)結(jié)”在一起，組成了今天龐大的銀河系；（4）我們?cè)��?jīng)提及，星系群和星系團(tuán)都存在高溫?zé)釟怏w，溫度可達(dá)上億度。若無(wú)巨大暗物質(zhì)引力場(chǎng)的束縛，那么如此高溫度高能量的熱氣體則早已經(jīng)逃逸瓦解。

　　當(dāng)我們把動(dòng)力學(xué)、引力透鏡效應(yīng)等一些不依賴于發(fā)光物質(zhì)特性的測(cè)量手段用于宇宙各系統(tǒng)的質(zhì)量測(cè)量中，然后再與宇宙的臨界密度ρc去對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ΩM已經(jīng)提高至0.27,比恒星和熱氣體的貢獻(xiàn)高出大約7倍。但是，包含了全部暗物質(zhì)在內(nèi)的宇宙平均密度也只達(dá)到27%的臨界值，故仍然不足以使得宇宙封閉--有朝一日停止膨脹而收縮回來(lái)。此刻，我們很茫然，如果在宇宙中再找不到其他的物質(zhì)成分，我們就只能眼睜睜地看著宇宙永無(wú)止境地膨脹下去，人類就只能“凍”死在溫度逐步降低的冰冷宇宙中�？磥�(lái)，我們真的別無(wú)選擇！

　　3、宇宙的命運(yùn)和暗能量

　　也許，我們對(duì)宇宙命運(yùn)的結(jié)論還下得太早或過(guò)于武斷。畢竟，由愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程給出的宇宙動(dòng)力學(xué)演化方程包含了三個(gè)參數(shù)，而我們至此僅僅測(cè)量了其中的一個(gè)--物質(zhì)密度參數(shù)ΩM,還剩下能量參數(shù)ΩΛ和空間曲率參數(shù)Ωk,只有把后面兩個(gè)參數(shù)再確定至少一個(gè)，我們才能真正預(yù)測(cè)宇宙的命運(yùn)。

　　測(cè)量能量密度參數(shù)ΩΛ并不是一件容易的事，若ΩΛ代表著真空能或宇宙學(xué)常數(shù)，則它在宇宙空間和時(shí)間尺度上都是一個(gè)不變化的參數(shù)，對(duì)于一個(gè)僅在宇宙大尺度才顯現(xiàn)的常量，我們幾乎找不到有效的測(cè)量途徑。所以，人們的注意力轉(zhuǎn)向了測(cè)量宇宙的幾何性質(zhì)，即宇宙曲率參數(shù)Ωk.誠(chéng)然，人們也無(wú)法在宇宙空間構(gòu)造一個(gè)三角形去測(cè)量其內(nèi)角之和是否小于、等于或大于180°。

　　大爆炸遺留的火球即微波背景輻射的光子傳至地球，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的旅途，是人類目前所能接收到的來(lái)自最遙遠(yuǎn)宇宙的信息，它必然攜帶了宇宙幾何的信息。微波背景上面分布著斑斑點(diǎn)點(diǎn)的溫度不均勻區(qū)域（見(jiàn)圖1），盡管其幅度不超過(guò)十萬(wàn)分之一，但只要我們知道了微波背景輻射上這些斑斑點(diǎn)點(diǎn)溫度不均勻區(qū)域之間間距的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，就可以得到宇宙的幾何特性。比如，一個(gè)開(kāi)放的、未來(lái)永遠(yuǎn)膨脹的、三角形內(nèi)角之和小于180°的宇宙，單位面積上斑點(diǎn)的數(shù)目就會(huì)比較多；相反，若宇宙是閉合的、未來(lái)轉(zhuǎn)為收縮并且三角形內(nèi)角之和大于180°，由于光線的彎曲，單位面積上斑點(diǎn)的數(shù)目就相對(duì)較少。自1992年發(fā)現(xiàn)微波背景輻射的起伏以來(lái)，人們進(jìn)行了大規(guī)模的微波背景輻射各向異性的測(cè)量，試圖獲得宇宙的幾何性質(zhì)。經(jīng)過(guò)三十多年的努力，天文學(xué)家終于給出了所謂宇宙微波背景輻射角功率譜的精準(zhǔn)測(cè)量，得出的結(jié)論使得我們多少有點(diǎn)驚奇：宇宙的宏觀幾何形式是平坦的（Ωk=0），三角形內(nèi)角之和正好等于180°。于是，宇宙將永遠(yuǎn)膨脹下去。

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