同学们好 ， 欢迎来到日就月将 。 今天我们要讲的是“宇宙” 。
我们古时候所说的九天、太虚、天外 ， 其实说的都是宇宙 。 中国古代哲学中就有包含宇宙的概念 ， 宇为所有的空间 ， 宙为所有的时间 。 宇宙在物理意义上被定义为所有的空间和时间及其内涵 ， 包括各种形式的所有能量 ， 比如电磁辐射、普通物质、暗物质、暗能量等 。 其中普通物质包括行星、卫星、恒星、星系、星系团和星系间物质等 。 宇宙还包括影响物质和能量的物理定律 ， 如守恒定律、经典力学、相对论等 。
从历史上看 ， 对宇宙及其起源有许多想法 。 古希腊人和古印度人首先提出了由物理定律主导而非个人观点的宇宙理论 。 几个世纪以来 ， 天文观测以及运动和引力理论的改进 ， 使得对宇宙描述更准确 。 现代宇宙学始于阿尔伯特·爱因斯坦在1915年的广义相对论 ， 该理论预测整个宇宙的起源、演化和结局成为可能 。 绝大多数现代的、公认的宇宙学理论都基于广义相对论 ， 更具体的是指大爆炸理论 。
“宇宙大爆炸”这个理论认为 ， 约在138亿年前 ， 所有的物质都集聚在一个体积极小、温度极高、密度极大的点上 。 后来 ， 这个点发生了大爆炸 ， 宇宙的基本物质出现了 。 经过亿万年的时间 ， 星系团、星系、银河系、太阳系、行星、星际物质等诞生了 ， 它们共同构成了现在的宇宙 。 科学观测表明 ， 太空中所有的物质都在向彼此相反的方向移动这一发现为大爆炸理论奠定了基础 。
科学家还发现宇宙几乎完全由暗能量、暗物质和普通物质组成 。 其他包括电磁辐射和反物质 。 在宇宙的历史中 ， 所有类型的物质和能量的比例都发生了变化 。 在过去20亿年中 ， 宇宙中产生的电磁辐射总量减少了50% 。 当前包括原子、行星、恒星、星系和生命在内的普通物质仅占宇宙质能总量的4.9% 。 当前这类物质的总体密度非常低 ， 相当于每4立方米体积中只有一个质子的密度 。 暗能量和暗物质的性质是未知的 。 暗物质是一种尚未被确认的神秘物质形式 ， 占宇宙总量的26.8% 。 暗能量是来自虚无空间的能量 ， 它导致宇宙的膨胀加速 ， 占宇宙总量的68.3% 。
宇宙是我们观测所及的最大天体系统 ， 包括广漠空间及其中存在的各种天体和弥漫物质等 。 各种天体包括行星、太阳系、恒星、星团、星系、星系群、星系团、星际物质等 ， 它们都在不断地运动变化 。 夜晚 ， 我们所见到的星星就是众多的星体 ， 在这些星体之间并非真空 ， 也存在着物质 。 这些物质主要是气体 ， 另有约10%是极小的固体尘埃 。 气体中约90%是氢 ， 约10%是氦 。 尘埃中有水和甲烷的结晶、石墨、二氧化硅、铁、镁等 。
为了说明宇宙的范围 ， 科学家们做了一个推算：太阳有130万个地球那么大 ， 而银河系里大约又有1000多亿颗像太阳那么大甚至比太阳更大的恒星 。 现在 ， 天文学家又发现了10亿多个与银河系类似的恒星系统 。 不过 ， 这些恒星系统仅仅只是浩瀚宇宙中很小很小的一部分 。 人类借助天文望远镜 ， 能够观测到的以地球为中心的范围至少超过100亿光年 。 然而 ， 这只是人类利用现有的科学技术所能观测到的宇宙的范围 。
宇宙的大小有点难以定义 。 根据广义相对论 ， 由于光速有限和空间不断膨胀 ， 即使在宇宙的生命周期内 ， 遥远的空间区域也可能永远不会与地球附近的空间相互作用 。 例如 ， 空间的膨胀速度可能快于穿过它的光速 ， 即使宇宙永远存在 ， 从地球发送的无线电信息可能永远不会到达空间的一些区域 。
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