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1、有长而无本剽者，宙也。现代学者张京华将其译 为：有实体存在但并不固定静止在某一位置不变叫做宇；有外在属 性但并没有固定的度量可以衡量叫做宙。此种宇宙定义与时空无 关，与现代宇宙观有相似之处。但长期未被人们接受。关于宇宙的概念结构观念众多的观点远古时代，人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态，他 们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造做出推测。在中国西周 时期，生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为，天穹像 一口锅，倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说，认为大 地的形状也是拱形的。公元前7世纪，巴比伦人认为，天和地都 是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山。古埃及人把 宇宙想象成以

2、天为盒盖、大地为盒底的大盒子，大地的中央则是 尼罗河。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上，而象则站 在巨大的龟背上，公元前7世纪末，古希腊的泰勒斯认为，大地 是浮在水面上的巨大圆盘，上面笼罩着拱形的天穹。也有一些人 认为，地球只是一只龟上的一片甲板，而龟则是站在一个托着一 个又一个的龟塔.地球原来是球形最早认识到大地是球形的是古希腊人。公元前6世纪，毕达 哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主 张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古 希腊学者所继承，但直到15191522年，葡萄牙的F.麦哲伦率领 探险队完成了第一次环球航行后，地球是球形的观念才最终被证

3、 实。地心说、日心说和万有引力定律公元2世纪，C.托勒密提出了 一个完整的地心说。这一学说 认为地球在宇宙的中央安然不动，月亮、太阳和诸行星以及最外 层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星运动的 不均匀性，他还认为行星在本轮上绕其中心转动，而本轮中心则 沿均轮绕地球转动。地心说曾在欧洲流传了 1000多年。1543年， N.哥白尼提出科学的日心说，认为太阳位于宇宙中心，而地球则 是一颗沿圆轨道绕太阳公转地普通行星。到16世纪哥白尼建立日 心说后才普遍认识到：地球是绕太阳公转的行星之一，而包括地 球在内的八大行星则构成了一个围绕太阳旋转的行星系 太阳 系的主要成员。16年，J.开普勒

4、揭示了地球和诸行星都在椭 圆轨道上绕太阳公转，发展了哥白尼的日心说，同年，伽利略伽 利雷则率先用望远镜观测天空，用大量观测事实证实了日心说的 正确性。1687年，I.牛顿提出了万有引力定律，深刻揭示了行星 绕太阳运动的力学原因，使日心说有了牢固的力学基础。在这以 后，人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。2宇宙里不光只有银河系在哥白尼的宇宙图像中，恒星只是位于最外层恒星天上的光 点。1584年，乔尔丹诺布鲁诺大胆取消了这层恒星天，认为恒星 都是遥远的太阳。18世纪上半叶，由于E.哈雷对恒星自行的发展 和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计，布鲁诺的推测得到了 越来越多人的赞同。18世纪中叶，T.赖

5、特、I.康德和J. II.朗伯推 测说，布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。弗里 德里希威廉赫歇尔首创用取样统计的方法，用望远镜数出了天空 中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例，1785年首先获得 了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图，从而奠定 了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中，II.沙普利发现了太 阳不在银河系中心、J.II.奧尔特发现了银河系的自转和旋臂，以 及许多人对银河系直径、厚度的测定，科学的银河系概念才最终 确立。太阳18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中，存在着无数 像我们的天体系统（指银河系）那样的天体系统。而当时看去呈云 雾状的星云很可能正是

6、这样的天体系统。此后经历了长达170年 的曲折的探索历程，直到1924年，才由E.P.哈勃用造父视差法测 仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。河外星系离我们越来越远近半个世纪，人们通过对河外星系的研究，不仅已发现了星 系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩 展到远达大约140亿光年的宇宙深处。演化观念在中国，早在西汉时期，淮南子俶真训指出：有始者， 有未始有有始者，有未始有夫未始有有始者，认为世界有它的开 辟之时，有它的开辟以前的时期，也有它的开辟以前的以前的时 期。淮南子天文训中还具体勾画了世界从无形的物质状态到 浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。在古希腊，也存在着

7、类 似的见解。例如留基伯就提出，由于原子在空虚的空间中作旋涡 运动，结果轻的物质逃逸到外部的虚空，而其余的物质则构成了 球形的天体，从而形成了我们的世界。太阳系概念确立以后，人们开始从科学的角度来探讨太阳系 的起源。1644年，R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说;1745 年，G. L. L.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系 统的太阳系起源说;1755年和1796年，康德和拉普拉斯则各自提 出了太阳系起源的星云说。现代探讨太阳系起源z的新星云说正 是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。宇宙的起源创生宇宙的不断膨胀一般认为，宇宙产生于140亿年前一次大爆炸中。大爆炸后 30亿年

8、，最初的物质涟漪出现。大爆炸后20亿30亿年，类星 体逐渐形成。大爆炸后90亿年，太阳诞生。38亿年前地球上的生 命开始逐渐演化。3大爆炸散发的物质在太空中漂游，由许多恒星组成的巨大的 星系就是由这些物质构成的，我们的太阳就是这无数恒星中的一 颗。原本人们想象宇宙会因引力而不再膨胀，但是，科学家已发 现宇宙中有一种暗能量会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀。大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争，爆炸产生的动 力是一种斥力，它使宇宙中的天体不断远离；天体间又存在万有引 力，它会阻止天体远离，甚至力图使其互相靠近。引力的大小与 天体的质量有关，因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀，还 是最终会停止膨胀

9、并反过来收缩变小，这完全取决于宇宙中物质 密度的大小。理论上存在某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于 临界密度，宇宙就会一直膨胀下去，称为开宇宙；要是物质的平均 密度大于临界密度，膨胀过程迟早会停下来，并随之出现收缩， 称为闭宇宙。问题似乎变得很简单，但实则不然。理论计算得出的临界密 度为58=30克/厘米3O但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容 易了。星系间存在广袤的星系间空间，平均密度就只有210=31 克/厘米3,远远低于上述临界密度。然而，种种证据表明，宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的 暗物质，其数量可能远超过可见物质，这给平均密度的测定带来 了很大的不确定因素。因此，宇宙的平均

10、密度是否真的小于临界 密度仍是一个有争议的问题。不过，就目前来看，开宇宙的可能 性大一些，因为宇宙中还有更多的暗能量。4空间，而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程中气 体可能越来越少（并未确定这种过程会减少这种气体。）。以致于 不能再产生新的恒星。1014年后，所有恒星都会失去光辉，宇宙 也就变暗。同时，恒星还会因相互作用不断从星系逸出，星系则 因损失能量而收缩，结果使中心部分生成黑洞，并通过吞食经过 其附近的恒星而长大。（根据质能守恒定律，形成恒星的气体并不 会减少而是转换成其他形态。所以新的恒星可能会一直产生.）101710J8年后，对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零 星分布的死亡了

11、的恒星，这时，组成恒星的质子不再稳定。10八32 年后，质子开始衰变为光子和各种轻子。10八71年后，这个衰变过 程进行完毕，宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。10108年后，通过蒸发作用，有能量的粒子会从巨大的黑洞 中逃逸出。宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙末日到来时 的景象，但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。（但质子是否会衰变 还未得到结论，因此根据质能守恒定律。宇宙中的质能会不停的 转换。）闭宇宙的结局又会怎样呢闭宇宙中，膨胀过程结束时间的早 晚取决于宇宙平均密度的大小。如果假设平均密度是临界密度的2 倍，那么根据一种简单的理论模型，经过400500亿年后，引力 开始占上风，膨胀

12、即告停止，而接下来宇宙便开始收缩。以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一 样，大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百 亿年后，原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运 动。再过几十亿年，宇宙背景辐射会上升到400开，并继续上 升，于是，宇宙变得非常炽热而又稠密。在坍缩过程中，星系会 彼此并合，恒星间碰撞频繁。这些结局只考虑到引力作用。实际上可能有更多其他的复杂 因素。20年，据中国网4报导，美国普林斯顿大学的保罗斯坦哈 特教授与英国剑桥大学的尼尔图罗克教授，发表了关于宇宙无始无 终的新论断。他们认为，宇宙既没有诞生之日，也没有终结之 时，而就是在一次又一次的大

13、爆炸中进行运动，循环往复，以至 无穷的。至于宇宙无始无终的新论是否正确，报导中认为，过几 年国际天文学界可望对此做出验证。但直到2021年，循环宇宙的 观点仍存在争议。宇宙的创生1.有些宇宙学家认为，暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇 宙中所有的物质和能量从无中产生的观点，这种观点之所以在以 前不能为人们接受，是因为存在着许多守恒定律，特别是重子数 守恒和能量守恒。但随着大统一理论的发展，重子数有可能是不 守恒的，而宇宙中的引力能可粗略地说是负的，并精确地抵消非 引力能，总能量为零。因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙 从无中演化出来的问题。这种无中生有的观点在哲学上包括两个 方面：本体论方面。

14、如果认为无是绝对的虚无，则是错误的。 这不仅违反了人类已知的科学实践，而且也违反了暴涨模型本 身。按照该模型，我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的 很小的一部分，在观测宇宙之外并不是绝对的无。这种真空能恰 恰是一种特殊的物质和能量形式，并不是创生于绝对的无。如果 进一步说这种真空能起源于无，因而整个观测宇宙归根到底起源 于无，那么这个无也只能是一种未知的物质和能量形式。认识 论和方法论方面。暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙 概念。这个宇宙不论多么巨大，作为一个有限的物质体系，也有 其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与 大统一理论结合起来，认为观测宇宙中的物质与能

15、量形式不是永 恒的，应研究它们的起源。它把无作为一种未知的物质和能量形 式，把无和有作为一对逻辑范畴，探讨我们的宇宙如何从无未知 的物质和能量形式，转化为有已知的物质和能量形式，这在认识 论和方法论上有一定意义。2.宇宙是如何起源的空间和时间的本质是什么这是从2000 多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。 经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的 探索宇宙三部曲，宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辩， 而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。大爆炸宇宙论是1927年由比利时数学家勒梅特提出的，他认 为最初宇宙的物质集中在一个超原子的宇宙蛋里，在一

16、次无与伦 比的大爆炸中分裂成无数碎片，形成了今天的宇宙。1948年，俄 裔美籍物理学家伽莫夫等人，又详细勾画出宇宙由一个致密炽热 的奇点于150亿年前一次大爆炸后，经一系列元素演化到最后形 成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。但是该理论存在许多 使人迷惑之处。宏观宇宙是相对无限延伸的。大爆炸宇宙论关于宇宙当初仅 仅是一个点，而它周围却是一片空白，即将人类至今还不能确定 范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设只是一 种臆测。况且从能量与质量的正比关系考虑，一个小点无缘无故 地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢人类把地球绕太阳转一圈确定为衡量时间的标准年。但宇宙 中所有天体的运动速度

17、都是不同的，在宇宙范围，时间没有衡量 标准。譬如地球上东西南北的方向概念在宇宙范围就没有任何意 义。既然年的概念对宇宙而言并不存在，大爆炸宇宙论又如何用 年的概念去推算宇宙的确切年龄呢1929年，美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的 距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀 说。哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快一星 系红移量与星系距离呈正比关系。但他没能发现很重要的另一点- -星系红移量与星系质量也呈正比关系。宇宙中星系间距离非常非常遥远，光线传播因空间物质的吸 收、阻挡会逐渐减弱，那些运动速度越快的星系就是质量越大的 星系。质量大，能量辐射就强，因此我

18、们观察到的红移量极大的 星系，当然是质量极大的星系。这就是被称作类星体的遥远星系 因质量巨大而红移量巨大的原因。而银河系内的恒星由于距地球 近，大小恒星都能看到，所以恒星的红移紫移数量大致相等。导致星系红移多紫移少的另一原因是：宇宙中的物质结构都 是在一定范围内围绕一个中心按圆形轨迹运动的，不是像大爆炸 宇宙论描述的从一个中心向四周作放射状的直线运动。因此，从 地球看到的紫移星系范围很窄，数量极少，只能是与银河系同一 方向运动的，前方比银河系小的星系；后方比银河系大的星系。只 有将来研制出更高分辨程度的天文观测仪器才能看到更多的紫移 星系。宇宙中的物质分布出现不平衡时，局部物质结构会不断发生

19、膨胀和收缩变化，但宇宙整体结构相对平衡的状态不会改变。仅 凭从地球角度观测到的部分（不是全部）可见星系与地球之间距离 的远近变化，不能说明宇宙整体是在膨胀或收缩。就像地球上的 海洋受引力作用不断此涨彼消的潮汐现象并不说明海水总量是在 增加或减少一样。1994年，美国卡内基研究所的弗里德曼等人，用估计宇宙膨 胀速率的办法计算宇宙年龄时，得出一个80120亿年的年龄计 算值。然而根据对恒星光谱的分析，宇宙中最古老的恒星年龄为 140160亿年。恒星的年龄倒比宇宙的年龄大。1964年，美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐 射，是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效 果。宇宙中的

20、物质辐射是时刻存在的，3K或5K的温度值也只是人 类根据自己判断设计的一种衡量标准。至于大爆炸宇宙论中的氮丰度问题，氮元素原本就是宇宙中 存在的仅次于氢元素的数量极丰富的原子结构，它在空间的百分 比含量和其它元素的百分比含量同样都属于物质结构分布规律中 很平常的物理现象。在宇宙大尺度范围中，不仅氮元素的丰度相 似，其余的氢、氧元素的丰度也都是相似的。而且，各种元素是 随不同的温度、环境而不断互相变换的，并不是始终保持一副面 孔，所以微波背景辐射和氮丰度与宇宙的起源之间看不出有任何 必然的联系。大爆炸宇宙论面临的难题还有，如果宇宙无限膨胀下去，最 后的结局如何呢德国物理学家克劳修斯指出，能量从非

21、均匀分布 到均匀分布的那种变化过程，适用于宇宙间的一切能量形式和一 切事件，在任何给定物体中有一个基于其总能量与温度之比的物 理量，他把这个物理量取名为炳，孤立系统中的爛永远趋于增 大。但在宇宙中总会有髙炳和低爛的区域，不可能出现绝对均匀 的状态。所以，那种认为由于爛水平的不断升高而达到最大值 时，宇宙就会进入一片死寂的永恒状态，最终热寂而亡的结局。根据天文观测资料和物理理论描述宇宙的具体形态，星系的 形态特征对研究宇宙结构至关重要，从星系的运动规律可以推断 整个宇宙的结构形态。而星系共有的圆形旋涡结构就是整个宇宙 的缩影，那些椭圆、棒旋等不同的星系形态只是因为星系年龄和 观测角度不同而产生的视觉效果。奇妙的螺旋形是自然界中最普遍、最基本的物质运动形式。 这种螺旋现象对于认识宇宙形态有着重要的启迪作用，大至旋涡 星系，小至DNA分子，都是在这种螺旋线中产生。大自然并不认 可笔直的形式，自然界所有物质的基本结构都是曲线运动方式的 圆环形状。从原子、分子到星球、星系直到星系团、超星系团无 一例外，毋庸置疑，浩瀚的宇宙就是一个大旋涡。因此，确立一 个螺旋运动形态宇宙模型，比那种作为所有物质总和的宇宙却脱 离曲线运动模式而独辟蹊径，以直线运动方式从一个中心向四面 八方无限伸展的大爆炸宇宙模型，更能体现真实的宇宙结构形 态。