宇宙起源論文
⑴ 地球與宇宙起源研究
這是一個天文學和地學共同的研究方向,目前更多的是依靠天文學領域的研究。隨著觀察及測試技術手段的發展,這方面的研究已取得一批令人鼓舞的成果,但應當說還只是一個開始。對天體的研究目前還是以光波手段為基礎,由各種口徑的望遠鏡並配以多光纖光譜儀在運轉,最大口徑達15米級,已發現可測物體(可測對象溫度為103k~104k級,如恆星、恆星集合體)約10億個,用射電天文設備發現了射電天體約1萬到10萬個,用X射線天文設備及遠紅外天文衛星發現了天體約10萬個,另外,巨型的「哈勃空間望遠鏡、7射線空間天文台以及紫外天文設備」亦已開始啟動,提供越來越多的天體數據。對宇宙天體研究的熱點是:宇宙的起源;星系的誕生、演化;恆星的形成與演化;類星體;行星系統;暗物質、中微子、生命起源與地外生物系等。
20世紀天文學最大的研究成就是熱大爆炸宇宙學及恆星演化理論的提出,形成了整體宇宙的物理模型。宇宙大爆炸的思想是由20世紀20年代哈勃發現星系光譜「紅移」,說明三維的宇宙不斷在膨脹而萌發,並在40年代末提出了宇宙大爆炸論點。在1965年彭齊亞斯和威爾遜發現宇宙微波背景輻射,熱輻射溫度為T=2.736K,認為是宇宙早期原始火球高溫平衡輻射留下的遺跡,獲得了有利於存在大爆炸的證據。從天文觀測表明;在恆星或星際物質中氦與氫的比例大體均為1:3,這與原始宇宙高溫狀態下(1010~11K)數量對等的質子、中子合成氫與氦的比例相當。這些事實使宇宙熱大爆炸起源說被天文界廣泛地認同,並按哈勃定律計算出大爆炸發生在大約150Ga之前,並推測當時的狀況是高溫(1011K)、高密度的以質子、中子、電子、光子等基本粒子混合物構成物體,發生大爆炸,宇宙發生膨脹、溫度不斷下降,形成目前的宇宙。對宇宙大爆炸膨脹形成星系,再形成恆星,後變為類星體等演化以及宇宙中的各種元素與物質是在恆星形成與演化過程中逐步產生,越到後階段形成的元素越重等的認識在現階段在天文界趨向於共識。當然對宇宙的認識還僅僅處於開始階段,宇宙大爆炸前的狀況是什麼,是怎樣演化來的,以及眾多的各種難題,還遠不清楚。
地球與宇宙起源、演化研究實際上是屬於一門被稱為新興的空間科學。空間科學是以地球系統、太陽系、銀河系、局部宇宙、生命物質的起源和演化這些空間客體為對象,用新的手段和方法進行觀察、測量、研究這些大自然的難題。並利用空間飛行器進行空間的科學實驗,為人類社會的需要服務。地學界以所掌握的地學知識積極參與屬於全人類的空間科學的探索是本職的任務,通過對地球本身的研究、對天外來客各類隕石、宇宙塵的研究,通過對月球、火星等人類已經和即將到達的星體的研究,通過與天文學家、天體物理學家的合作研究等來作出自己的貢獻。對於這個研究方向,應當始終放在地學研究的重要位置,長期探索的目標,而不要因為其他重要的研究而忽視掉。因為,這是全人類最為全局性的共同所要探索的問題。
⑵ 論宇宙是怎樣起源的
宇宙起源是一個極其復雜的問題。 宇宙是物質世界,它處於不斷的運動和發展中。千百年來,科學家們一直在探尋宇宙是什麼時候、如何形成的。直到今天,許多科學家認為,宇宙是由大約137億年前發生的一次大爆炸形成的。宇宙內的所存物質和能量都聚集到了一起,並濃縮成很小的體積,溫度極高,密度極大,瞬間產生巨大壓力,之後發生了大爆炸,這次大爆炸的反應原理被物理學家們稱為量子物理。大爆炸使物質四散出去,宇宙空間不斷膨脹,溫度也相應下降,後來相繼出現在宇宙中的所有星系、恆星、行星乃至生命。
空間和時間的本質是什麼?這是從2000多年前的古代哲學家到現代天文學家一直都在苦苦思索的問題。經過了哥白尼、赫歇爾、哈勃的從太陽系、銀河系、河外星系的探索宇宙三部曲,宇宙學已經不再是幽深玄奧的抽象哲學思辨,而是建立在天文觀測和物理實驗基礎上的一門現代科學。
直到20世紀,出現了兩種「宇宙模型」比較有影響。一是穩態理論,一是大爆炸理論。20世紀20年代後期,愛德溫·哈勃發現了紅移現象,說明宇宙正在膨脹。20世紀60年代中期,阿爾諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜(Robert Wilson)發現了「宇宙微波背景輻射」。這兩個發現給大爆炸理論以有力的支持。
⑶ 關於宇宙奧妙的論文
宇宙就是天地萬物的總稱。
宇宙一詞最早出現於戰國時代屍校的《屍子》一書中。屍佼認為:「上下四方曰宇,往古來今曰宙。」這樣,我們可以知道「宇」是表示空間,「宙」是表示時間。空間和時間的概念,隨著歷史的演進而逐漸發展。宇宙的界限,隨著天文學的進步而逐漸擴大。
我們的祖先由於受條件的限制,只能用眼睛觀測大地萬物,因而錯誤地認為宇宙是有邊界的,所以人們常說「近在眼前,遠在天邊」。雖然先祖關於宇宙邊界的認識有失偏頗,但他們在2300多年前就巧妙地把時間和空間結合在一起,這一點是值得肯定的。而歐洲在中古以前,還是把空間與時間割裂開來的。關於宇宙的思想,我們的祖先要比當時的西方人豐富得多。
隨著科學技術的發展,觀測工具日益先進,人們對宇宙的認識逐步加深,從太陽到太陽系,再擴展到銀河系,河外星系、星系團、總星系。現已能觀測到200多億光年的宇宙深處,這個范圍內包含了10億個以上的星系。「物理宇宙」即從物理現象上進行解釋的宇宙。它在空間上是無邊無沿的,在時間上是無始無終的,部分為人們所見,即「觀測到的宇宙」,大部分是人們的觀測所不能及的。
宇宙分為凝聚結構宇宙與耗散結構宇宙,凝聚結構的宇宙是無生命的宇宙,那時的宇宙是一個巨大的黑洞,所有的物質能量都向宇宙的核心收縮,慢慢的凝聚成一個巨大的物質能量團。這時的宇宙中的物質(質量體)轉化成能量的速度遠遠的小於能量轉化成物質的速度,所以宇宙便凝聚成一個超巨物質能量團。宇宙的這種狀態並不能長久維持,當宇宙收縮到一定的程度後,由於其內部的溫度與壓強的升高,物質轉化成能量的速度慢慢的變快,而能量轉化成物質的速度慢慢的變慢,當這種變化到了一個臨界點後,整個宇宙便發生逆轉,逐漸物質轉化成能量的速度遠遠的大於能量的速度,整個宇宙開始急劇澎漲,達到一定的程度後,宇宙便發生大爆炸,於是宇宙便開始釋放與輻射能量,這便是耗散宇宙的開始,耗散宇宙便是生命宇宙。因此,宇宙是散則生,聚則死;而生命是聚則生,散則死。宇宙與生命是如此的辨證統一的。
在以地球為中心的40萬億公里的范圍內,沒有第二個可供人類生存的星球了
⑷ 求宇宙發展史論文
1881年,美國實驗物理學家A.麥克爾遜以高度的准確性測量了光沿著不同方向傳播的速度數值。為了探測預想中的微小差別,A.麥克爾遜使用了非常精確的實驗設備,他的實驗精確性很高,他測量出來的速度差別比預想中的差別要小得多。A.麥克爾遜的實驗,以後在不同的條件下又作過多次。他的實驗得到了出乎預料的結果。在一個運動著的參照系裡,光的傳播情形同我們在前面推想的恰恰相反。A.麥克爾遜發現,在地球上,光向任何方向傳播,其速度都時相同的、不變的。在這一意義上,光的傳播使我們聯想到子彈的飛行。前面我們曾經設想,在一列運動中的火車上,子彈運動同火車的運動無關。同車廂相對而言,子彈向任何方向運動,其前進速度是相同的。
於是,A.麥克爾遜的實驗證明:同我們的推想恰恰相反,光的傳播同運動的相對性原理並不矛盾,而是完全符
合運動的相對性原理。這也就是說,我們在前面「運動的相對性原理會被動搖嗎」一節中所作的推理是完全錯誤的。
相對論的研究對象是超越我們日常經驗的高速運動世界和廣闊的宇宙,這是我們難以理解相對論的主要原因。
自相對論誕生之日起,它所帶來的時空觀革命就極大地拓展了人類對宇宙的理解。從相對論中,人們發現了時間旅行的奧秘、原子裂變的巨大能量、宇宙的起源和終結、黑洞和暗能量等奇妙現象。幾乎宇宙所有的奧秘都隱藏在相對論那幾行簡單的公式中。
狹義相對論證明高速旅行會使時間變慢,假定將來的某個時候,人們已解決了所有的技術難題,能夠製造一艘以亞光速飛行的宇宙飛船,一定意義上的時間旅行就變成可能了。如果飛船以亞光速從地球出發向遙遠的星系飛去,來回的旅程僅僅幾年(按飛船上的時間),但在此期間地球上卻已過去了幾千年,一切都發生了天翻地覆的變化。如果人類文明依然還存在的話,那又會是一個什麼新的模樣呢?
廣義相對論表明,時空可以不是平坦的,而是彎曲的。我們可以在地球與宇宙遙遠的地方這兩點之間鑿出一個蟲洞,然後用某種「奇異物質」把洞口撐開,使之成為一個突然出現在宇宙中的超空間管道,讓我們在瞬間到達遙遠的彼岸。然後當我們返回時,蟲洞的奇異性質讓我們年輕了很多。
廣義相對論判定足夠的質量能改變和扭曲時空,數學家法蘭克•提普勒據此設想了把時空捲起來的時間旅行方法。他認為,如果太空中的一個巨大物體以一半光速旋轉,時空便會扭曲折回。因此,只要將來有人製造一個巨大的圓筒,它的長約為直徑的10倍,然後使圓筒以15萬公里/秒的速度旋轉,便會使圓筒中央附近產生一個扭曲折回的時空。
要將這圓筒當時間機器使用,宇宙飛船一定要開到圓筒的中心沿圓筒內壁盤旋飛行:逆圓筒旋轉的方向航行是駛入過去,順圓筒旋轉的方向航行是駛入未來,每盤旋一周都使宇宙飛船更深入過去或未來一些。時間旅行者到達了目的時間,便將飛船駛離圓筒。有一件必須明了的事是,正像所有理論上的時間機器一樣,就是駛向過去無論怎樣也不能到達比製成圓筒更早的時間。
時間旅行是一個極具幻想色彩、也極具魅力的話題,長期以來,科學家們提出的方案一個又一個,時間旅行可能遇到的問題也被熱烈討論著。總有一天,相對論迷人的光芒會照耀著我們開始真正的時間旅行。
原子裂變
1905年11月,愛因斯坦同樣在德國《物理學紀事》雜志上發表了關於狹義相對論的第二篇文章:《物體的慣性同它所包含的能量有關嗎?》,這是一篇短文,在這篇論文中,他提出一個物體的質量並不是恆定不變的,而是隨著運動速度的增加而增加。這就是運動中物體的「質增效應」。
現在我們想像我們在推一輛小板車,板車很輕,上面什麼東西也沒有。假設這是一輛在真空中的「理想」板車,沒有任何摩擦力、也沒有任何阻力,因此,只要我們持續地推它,它的速度就越來越快,但隨著時間的推移,它的質量也越來越大,起初像車上堆滿了鋼鐵,然後好像是裝著一座喜馬拉雅山、再然後好像是裝著一個地球、一個太陽系、一個銀河系……當小板車接近光速時,好像整個宇宙都裝在它上面——它的質量達到無窮大。這時,你無論施加多大力,無論推多長時間,它都不可能運動得再快一些。
由此可見,光子既然以光速傳播,它的靜止質量就必須等於零,否則它的運動質量就會無窮大。
當物體運動接近光速時,我們不斷地對物體施加外力,供給能量,可物體速度的增加越來越困難,我們施加的能量去哪兒了呢?其實能量並沒有消失,而是轉化為了質量。這就是說,物體質量的增加與動能增加有著密切聯系,或者說物體的質量與能量之間有著密切聯系。愛因斯坦在說明這種聯系的過程中,提出了著名的質能關系式:E=mc2.
能量等於質量乘以光速的平方,即使是在不甚關心其實用價值的純理論型的物理學家看來也是驚心動魄的,而在絕大多數人眼裡,能量等於質量乘以光速的平方,即能量是質量的9萬億倍,是多麼誘人的前景呀!指甲蓋般大小的物質的質量如果完全消失,其釋放的能量是用以萬噸煤炭來計算的。
遺憾的是,沒人能隨便減少質量,譬如一塊石頭,我們盡可以用錘子砸成小塊,然後碾成碎末,可是當你仔細地收集這些碎末後就會發現它的質量並未變化。
但是,十幾年後的1939年,約里奧•居里、費米、西拉德這三位科學家分別獨立發現了鏈式反應,使人類找到了釋放巨大原子能的方法。鈾235的核收到中子轟擊就會發生裂變,分裂成兩個中等質量的新原子核,放出1~3個中子,並釋放出巨大能量,這些中子又能引發其它鈾核再分裂,如此反復,形成連鎖反應,不斷釋放巨大能量。這就是鏈式反應。
宇宙大爆炸
令我們這些當代人感到驚詫的是,遲至1917年,那些人類最具智慧的大腦仍然以為我們的銀河系就是整個宇宙,而這個銀河系大小的宇宙永遠都是穩定不變的,既不會變大也不會變小,這就是流傳了千百年的穩恆態宇宙觀。
1917年,愛因斯坦試圖根據廣義相對論方程推導出整個宇宙的模型,但他發現,在這樣一個只有引力作用的模型中,宇宙不是膨脹就是收縮。為了使這個宇宙模型保持靜止,愛因斯坦在他的方程里額外增加了一個新的概念——宇宙常數,它表示的是一種斥力,同引力相反,它隨著天體之間距離的增大而增強。這是一個假想的、用以抵消引力作用的力。
然而,愛因斯坦很快發現自己錯了。因為科學家們很快發現,宇宙實際上是膨脹的!
最早觀察到這一點的是20世紀的天文學之父哈勃。哈勃1889年出生於美國的密蘇里州,畢業於芝加哥大學天文系。1929年,哈勃發現所有星系都在遠離我們而去,這表明宇宙正在不斷膨脹。這種膨脹是一種全空間的均勻膨脹,因此,在任何一點的觀測者都會看到完全一樣的膨脹,從任何一個星系來看,一切星系都以它為中心向四面散開,越遠的星系間彼此散開的速度越大。
宇宙的膨脹意味著,在早先,星體相互之間更加靠近,並且在更遙遠過去的某一刻,它們似乎在同一個很小的范圍內。
宇宙膨脹的消息傳到著名物理學家伽莫夫那裡去的時候,立即引起了這位學者的興趣。喬治•伽莫夫出生於俄國,自小對詩歌、幾何學和物理學都深感興趣,在大學時期成為物理學家弗里德曼的得意門生。弗里德曼曾在愛因斯坦之後提出了重要的宇宙膨脹模型,伽莫夫也成為宇宙膨脹理論的熱心支持人之一。1945年,人類史上第一顆原子彈爆炸成功,看著蘑菇雲升起的照片,伽莫夫突發靈感:把原子彈規模「放大」到無窮大,不就成了宇宙爆炸嗎?他把核物理知識和宇宙膨脹理論結合起來,逐漸形成了自己的一套大爆炸宇宙理論體系。
1948年,伽莫夫和他的學生阿爾法合寫了一篇著名論文,系統地提出了宇宙起源和演化的理論。與我們慣常的想法不同,這個創生宇宙的大爆炸不是發生在一個確定的點,然後向四周的空氣傳播開去的那種爆炸,而是空間本身在擴展,星系物質隨著空間的擴展而分開。
根據大爆炸宇宙論,極早期的宇宙是一大片由微觀粒子構成的均勻氣體,溫度極高,密度極大,且以很大的速率膨脹著。伽莫夫還作出了一個非凡的預言:我們的宇宙仍沐浴在早期高溫宇宙的殘余輻射中,不過溫度已降到6K左右。正如一個火爐雖然不再有火了,還可以冒一點熱氣。
1964年,美國貝爾電話公司年輕的工程師——彭齊亞斯和威爾遜,因一次偶然的機會發現了伽莫夫所預言的早期宇宙的殘余輻射,經過測量和計算,得出這個殘余輻射的溫度是2.7K(比伽莫夫預言的溫度要低),一般稱為3K宇宙微波背景輻射。這一發現有力的佐證了宇宙大爆炸理論。
廣義相對論的智慧之處就在於,它從誕生起就能描述整個完整的宇宙,即使那些未知的領域也被全部囊括進去。讓它對付像太陽系這樣小小的、很普通的時空領域可真是大材小用了。
宇宙常數死而復生——暗能量
在發現了宇宙膨脹這個事實後,愛因斯坦就急急忙忙把他方程中的宇宙常數項去掉了,並認為宇宙常數是他「一生中最大的錯誤」。隨後,宇宙常數被拋進歷史的垃圾堆。
然而造化弄人,幾十年後,宇宙常數又像鬼魂般的復活了。這次宇宙常數的復活要歸因於暗能量的發現。
1998年,天文學家們發現,宇宙不只是在膨脹,而且在以前所未有的加速度向外擴張,所有遙遠的星系遠離我們的速度越來越快。那麼一定有某種隱藏的力量在暗中把星系相互以加速膨脹的方式撕扯開來,這是一種具有排斥力的能量,科學家們把它稱為「暗能量」。近年來,科學家們通過各種的觀測和計算證實,暗能量不僅存在,而且在宇宙中佔主導地位,它的總量約達到宇宙總量的73%,而宇宙中的暗物質約佔23%、普通物質僅約佔4%.我們一直以為滿天繁星就已經夠多了,宇宙中還有什麼能比得上它們呢?而現在,我們才發現這滿天繁星卻是「弱勢群體」,剩下的絕大部分都是我們知之甚少或乾脆一無所知的,這怎麼不讓人感到驚心動魄呢!
事實上,早在1930年,就有天體物理學家指出,愛因斯坦那加入了宇宙常數的宇宙學方程並不能導出完全靜態的宇宙:因為引力和宇宙常數是不穩定的平衡,一個小小的擾動就能導致宇宙失控的膨脹和收縮。而暗能量的發現告訴我們,愛因斯坦那作為與引力相抗衡的宇宙常數不僅確確實實存在,而且大大擾動了我們的宇宙,使宇宙的膨脹速率嚴重失控。在經歷了一系列曲折後,宇宙常數正在時間中復活。
宇宙常數今日以暗能量的面目出現在世人面前,它所產生的洶涌澎湃的排斥力已令整個宇宙為之變色!暗能量和引力之間的角力戰自宇宙誕生起就沒有停止過,在這場漫長的戰斗中,最舉足輕重的就是彼此的密度。物質的密度隨著宇宙膨脹導致的空間增大而遞減;但暗能量的密度在宇宙膨脹時,變化得非常緩慢,或者根本保持不變。在很久以前,物質的密度是較大的,因此那時的宇宙是處於減速膨脹的階段;現今的暗能量密度已經大於物質的密度,排斥力已經從引力手中徹底奪得了控制權,以前所未有的速度推動宇宙膨脹。根據一些科學家的預測,再過200多億年,宇宙將迎來動盪的末日,恐怖的暗能量終將把所有的星系、恆星、行星一一撕裂,宇宙將只剩下沒有盡頭的寒冷、黑暗。
暗能量的發現,也充分地體現了人類認知過程又走進了一個「悖論怪圈」:即宇宙中所佔比例最多的,反而是最遲也是最難為我們所知曉的。一方面人類現在對宇宙奧秘的了解越來越多,另一方面我們所要面對的未知也越來越多。而這日益深遠的未知又反過來不斷刺激著人類去探索宇宙背後的真相。
暗能量是怎麼來的?它將如何發展?這已經是21世紀宇宙學所面臨的最重大問題之一。
黑洞大發現
廣義相對論表明,引力場可以造成空間彎曲,強大的引力場可以造成強烈的空間彎曲,那麼無限強大的引力場會產生什麼情況呢?
1916年愛因斯坦發表廣義相對論後不久,德國物理學家卡爾•史瓦西就用這個理論描繪了一個假設的完全球狀星體附近的空間和時間是如何彎曲的。他證明,假如星體質量聚集到一個足夠小的球狀區域里,比如一個天體的質量與太陽相同,而半徑只有3公里時,引力的強烈擠壓會使那個天體的密度無限增大,然後產生災難性的坍塌,使那裡的時空變得無限彎曲,在這樣的時空中,連光都不能逃逸!由於沒有了光信號的聯系,這個時空就與外面的時空分割成兩個性質不同的區域,那個分割球面就是視界。
這就是我們今天耳熟能詳的黑洞,但在那個年代,幾乎沒有人相信有這么奇怪的天體存在,甚至包括愛因斯坦本人和愛丁頓這樣的相對論大師也明確表示反對這種怪物,愛因斯坦還說他可以證明沒有任何星體可以達到密度無限大。就連黑洞這個名稱也是一直到1967年才由美國物理學家惠勒命名。
歷史當然不會因此而停止前進,時間進入20世紀30年代,美國天文學家錢德拉塞卡提出了著名的「錢德拉塞卡極限」,即:一顆恆星當其氫核燃盡後的質量是太陽質量的1.44倍以上時,將不可能變成白矮星,而會繼續坍塌收縮,變成體積比白矮星更小、密度比白矮星更大的星體,即中子星。1939年,美國物理學家奧本海默進一步證明,一顆恆星當其氫核燃盡後的質量是太陽質量的3倍以上時,其自身引力的作用將能使光線都不能逃出這個星體的范圍。
隨著經驗的積累,關於黑洞的理論變得成熟起來,人們從徹底拒絕這個怪物到漸漸相信它,到20世紀60年代,人們已普遍接受黑洞的概念,黑洞的奧秘被逐漸研究出來。
嚴格而言,黑洞並不是通常意義下的「星」,而只是空間的一個區域。這是與我們日常宇宙空間互不連通的區域,黑洞視界將這兩個區域隔絕開,在視界以外,可以由光信號在任意距離上相互聯系,這就是我們所居住的正常宇宙;而在視界以內,光線並不能自由地從一個地方傳播到另一個地方,而是都朝向中心集聚,事件之間的聯系受到嚴格限制,這就是黑洞。
在黑洞的內部,物體向黑洞墜落的過程中,潮汐力越來越大,在中心區域,引力和起潮力都是無限大。因此,在黑洞中心,除了質量、電荷和角動量以外,物質其他特性全部喪失,原子、分子等等都將不復存在!在這種情形下,無法談論黑洞的哪一部分物質,黑洞是一個統一體!
在黑洞中心,全部物質被極為緊密地擠壓成為一個體積無限趨近於零的幾何點,任何強大的力量都不可能把它們分開,這就是所謂的「奇點」狀態。廣義相對論無法對此進行考察,而必須代之以新的正確理論——量子理論。諷刺的是,廣義相對論給我們導出了一個黑洞,卻在黑洞的奇點之處失效,量子理論取而代之,而量子理論和相對論卻根本互不相容!
宇宙觀念的發展 宇宙結構觀念的發展 遠古時代,人們對宇宙結構的認識處於十分幼稚的狀態,他們通常按照自己的生活環境對宇宙的構造作了幼稚的推測。在中國西周時期,生活在華夏大地上的人們提出的早期蓋天說認為,天穹像一口鍋,倒扣在平坦的大地上;後來又發展為後期蓋天說,認為大地的形狀也是拱形的。公元前7世紀 ,巴比倫人認為,天和地都是拱形的,大地被海洋所環繞,而其中央則是高山。古埃及人把宇宙想像成以天為盒蓋、大地為盒底的大盒子,大地的中央則是尼羅河。古印度人想像圓盤形的大地負在幾只大象上,而象則站在巨大的龜背上,公元前7世紀末,古希臘的泰勒斯認為,大地是浮在水面上的巨大圓盤,上面籠罩著拱形的天穹。
最早認識到大地是球形的是古希臘人。公元前6世紀,畢達哥拉斯從美學觀念出發,認為一切立體圖形中最美的是球形,主張天體和我們所居住的大地都是球形的。這一觀念為後來許多古希臘學者所繼承,但直到1519~1522年,葡萄牙的F.麥哲倫率領探險隊完成了第一次環球航行後 ,地球是球形的觀念才最終證實。
公元2世紀,C.托勒密提出了一個完整的地心說。這一學說認為地球在宇宙的中央安然不動,月亮、太陽和諸行星以及最外層的恆星天都在以不同速度繞著地球旋轉。為了說明行星視運動的不均勻性,他還認為行星在本輪上繞其中心轉動,而本輪中心則沿均輪繞地球轉動。地心說曾在歐洲流傳了1000多年。1543年,N.哥白尼提出科學的日心說,認為太陽位於宇宙中心,而地球則是一顆沿圓軌道繞太陽公轉的普通行星。1609年,J.開普勒揭示了地球和諸行星都在橢圓軌道上繞太陽公轉,發展了哥白尼的日心說,同年,伽利略•伽利雷則率先用望遠鏡觀測天空,用大量觀測事實證實了日心說的正確性。1687年,I.牛頓提出了萬有引力定律,深刻揭示了行星繞太陽運動的力學原因,使日心說有了牢固的力學基礎。在這以後,人們逐漸建立起了科學的太陽系概念。
在哥白尼的宇宙圖像中,恆星只是位於最外層恆星天上的光點。1584年,喬爾丹諾•布魯諾大膽取消了這層恆星天,認為恆星都是遙遠的太陽。18世紀上半葉,由於E.哈雷對恆星自行的發展和J.布拉得雷對恆星遙遠距離的科學估計,布魯諾的推測得到了越來越多人的贊同。18世紀中葉,T.賴特、I.康德和J.H.朗伯推測說,布滿全天的恆星和銀河構成了一個巨大的天體系統。弗里德里希•威廉•赫歇爾首創用取樣統計的方法,用望遠鏡數出了天空中大量選定區域的星數以及亮星與暗星的比例,1785年首先獲得了一幅扁而平、輪廓參差、太陽居中的銀河系結構圖,從而奠定了銀河系概念的基礎。在此後一個半世紀中,H.沙普利發現了太陽不在銀河系中心、J.H.奧爾特發現了銀河系的自轉和旋臂,以及許多人對銀河系直徑、厚度的測定,科學的銀河系概念才最終確立。
18世紀中葉,康德等人還提出,在整個宇宙中,存在著無數像我們的天體系統(指銀河系)那樣的天體系統。而當時看去呈雲霧狀的「星雲」很可能正是這樣的天體系統。此後經歷了長達170年的曲折的探索歷程,直到1924年,才由E.P.哈勃用造父視差法測仙女座大星雲等的距離確認了河外星系的存在。
近半個世紀,人們通過對河外星系的研究,不僅已發現了星系團、超星系團等更高層次的天體系統,而且已使我們的視野擴展到遠達200億光年的宇宙深處。
宇宙演化觀念的發展 在中國,早在西漢時期,《淮南子•俶真訓》指出:「有始者,有未始有有始者,有未始有夫未始有有始者」,認為世界有它的開辟之時,有它的開辟以前的時期,也有它的開辟以前的以前的時期。《淮南子•天文訓》中還具體勾畫了世界從無形的物質狀態到渾沌狀態再到天地萬物生成演變的過程。在古希臘,也存在著類似的見解。例如留基伯就提出,由於原子在空虛的空間中作旋渦運動,結果輕的物質逃逸到外部的虛空,而其餘的物質則構成了球形的天體,從而形成了我們的世界。
太陽系概念確立以後,人們開始從科學的角度來探討太陽系的起源。1644年,R.笛卡爾提出了太陽系起源的旋渦說;1745年,G.L.L.布豐提出了一個因大彗星與太陽掠碰導致形成行星系統的太陽系起源說;1755年和1796年,康德和拉普拉斯則各自提出了太陽系起源的星雲說。現代探討太陽系起源z的新星雲說正是在康德-拉普拉斯星雲說的基礎上發展起來。
1911年,E.赫茨普龍建立了第一幅銀河星團的顏色星等圖;1913年,伯特蘭•阿瑟•威廉•羅素則繪出了恆星的光譜-光度圖,即赫羅圖。羅素在獲得此圖後便提出了一個恆星從紅巨星開始,先收縮進入主序,後沿主序下滑,最終成為紅矮星的恆星演化學說。1924年 ,亞瑟•斯坦利•愛丁頓提出了恆星的質光關系;1937~1939年,C.F.魏茨澤克和貝特揭示了恆星的能源來自於氫聚變為氦的原子核反應。這兩個發現導致了羅素理論被否定,並導致了科學的恆星演化理論的誕生。對於星系起源的研究,起步較遲,目前普遍認為,它是我們的宇宙開始形成的後期由原星系演化而來的。
1917年,A.阿爾伯特•愛因斯坦運用他剛創立的廣義相對論建立了一個「靜態、有限、無界」的宇宙模型,奠定了現代宇宙學的基礎。1922年,G.D.弗里德曼發現,根據阿爾伯特•愛因斯坦的場方程,宇宙不一定是靜態的,它可以是膨脹的,也可以是振盪的。前者對應於開放的宇宙,後者對應於閉合的宇宙。1927年,G.勒梅特也提出了一個膨脹宇宙模型.1929年 哈勃發現了星系紅移與它的距離成正比,建立了著名的哈勃定律。這一發現是對膨脹宇宙模型的有力支持。20世紀中葉,G.伽莫夫等人提出了熱大爆炸宇宙模型,他們還預言,根據這一模型,應能觀測到宇宙空間目前殘存著溫度很低的背景輻射。1965年微波背景輻射的發現證實了伽莫夫等人的預言。從此,許多人把大爆炸宇宙模型看成標准宇宙模型。1980年,美國的古斯在熱大爆炸宇宙模型的 基礎上又進一步提出了暴漲宇宙模型。這一模型可以解釋目前已知的大多數重要觀測事實。
宇宙圖景 當代天文學的研究成果表明,宇宙是有層次結構的、物質形態多樣的、不斷運動發展的天體系統。
現代天文學已經揭示了天體的起源和演化的歷程。當代關於太陽系起源學說認為,太陽系很可能是50億年前銀河系中的一團塵埃氣體雲(原始太陽星雲)由於引力收縮而逐漸形成的(見太陽系起源)。恆星是由星雲產生的,它的一生經歷了引力收縮階段、主序階段、紅巨星階段、晚期階段和臨終階段。星系的起源和宇宙起源密切相關,流行的看法是:在宇宙發生熱大爆炸後40萬年,溫度降到4000K,宇宙從輻射為主時期轉化為物質為主時期,這時或由於密度漲落形成的引力不穩定性,或由於宇宙湍流的作用而逐步形成原星系,然後再演化為星系團和星系。熱大爆炸宇宙模型描繪了我們的宇宙的起源和演化史:我們的宇宙起源於200億年前的一次大爆炸,當時溫度極高、密度極大。隨著宇宙的膨脹,它經歷了從熱到冷、從密到稀、從輻射為主時期到物質為主時期的演變過程,直至10~20億年前,才進入大規模形成星系的階段,此後逐漸形成了我們當今看到的宇宙。1980年提出的暴漲宇宙模型則是熱大爆炸宇宙模型的補充。它認為在宇宙極早期,在我們的宇宙誕生後約10-36秒的時候,它曾經歷了一個暴漲階段。
宇宙的創生 有些宇宙學家認為,暴漲模型最徹底的改革也許是觀測宇宙中所有的物質和能量從無中產生的觀點,這種觀點之所以在以前不能為人們接受,是因為存在著許多守恆定律,特別是重子數守恆和能量守恆。但隨著大統一理論的發展,重子數有可能是不守恆的,而宇宙中的引力能可粗略地說是負的,並精確地抵消非引力能,總能量為零。因此就不存在已知的守恆律阻止觀測宇宙從無中演化出來的問題。這種「無中生有」的觀點在哲學上包括兩個方面:①本體論方面。如果認為「無」是絕對的虛無,則是錯誤的。這不僅違反了人類已知的科學實踐,而且也違反了暴漲模型本身。按照該模型,我們所研究的觀測宇宙僅僅是整個暴漲區域的很小的一部分,在觀測宇宙之外並不是絕對的「無」。現在觀測宇宙的物質是從假真空狀態釋放出來的能量轉化而來的,這種真空能恰恰是一種特殊的物質和能量形式,並不是創生於絕對的「無」。如果進一步說這種真空能起源於「無」,因而整個觀測宇宙歸根到底起源於「無」,那麼這個「無」也只能是一種未知的物質和能量形式。②認識論和方法論方面。暴漲模型所涉及的宇宙概念是自然科學的宇宙概念。這個宇宙不論多麼巨大,作為一個有限的物質體系 ,也有其產生、發展和滅亡的歷史。暴漲模型把傳統的大爆炸宇宙學與大統一理論結合起來,認為觀測宇宙中的物質與能量形式不是永恆的,應研究它們的起源。它把「無」作為一種未知的物質和能量形式,把「無」和「有」作為一對邏輯范疇,探討我們的宇宙如何從「無」——未知的物質和能量形式,轉化為「有」——已知的物質和能量形式,這在認識論和方法論上有一定意義。
時空起源 有些人認為,時間和空間不是永恆的,而是從沒有時間和沒有空間的狀態產生的。根據現有的物理理論,在小於10-43秒和10-33厘米的范圍內,就沒有一個「鍾」和一把「尺子」能加以測量,因此時間和空間概念失效了,是一個沒有時間和空間的物理世界。這種觀點提出已知的時空形式有其適用的界限是完全正確的。正像歷史上的牛頓時空觀發展到相對論時空觀那樣,今天隨著科學實踐的發展也必然要求建立新的時空觀。由於在大爆炸後10-43秒以內,廣義相對論失效,必須考慮引力的量子效應,因此有些人試圖通過時空的量子化的途徑來探討已知的時空形式的起源。這些工作都是有益的,但我們決不能因為人類時空觀念的發展或者在現有的科學技術水平上無法度量新的時空形式,而否定作為物質存在形式的時間、空間的客觀存在。
人和宇宙 從本世紀60年代開始,由於人擇原理的提出和討論,出現了人類存在和宇宙產生的關系問題。人擇原理認為 ,可能存在許多具有不同物理參數和初始條件的宇宙,但只有物理參數和初始條件取特定值的宇宙才能演化出人類,因此我們只能看到一種允許人類存在的宇宙。人擇原理用人類的存在去約束過去可能有的初始條件和物理定律,減少它們的任意性,使一些宇宙學現象得到解釋,這在科學方法論上有一定的意義。但有人提出,宇宙的產生依賴於作為觀測者的人類的存在。這種觀點值得商榷。現在根據暴漲模型,那些被傳統大爆炸模型作為初始條件的狀態,有可能從極早期宇宙的演化中產生出來,而且宇宙的演化幾乎變得與初始條件的一些細節無關。這樣就使上述那種利用初始條件的困難來否定宇宙客觀實在性的觀點失去了基礎。但有些人認為,由於暴漲引起的巨大距離尺度,使得從整體上去觀測宇宙的結構成為不可能。這種擔心有其理由,但如果暴漲模型正確的話,隨著科學實踐的發展,一定有可能突破人類認識上的困難。
⑸ 關於宇宙的論文
呵呵,我有一首詩《天文學詮釋人生》,你參考一下吧。
或許我就是宇宙中的暗物質,
空挽著以太般的虛無倘佯;
也曾光顧星系家族的銀河,
卻總難奈恆星射線的離子風;
那就只好匆忙,
總象曇花一現的彗星,
雖款款而來卻瞬息又消失的無影無蹤;
主星序的年齡已經刻上時間的記憶,
開始詮釋幻麗星雲的年輕;
既然不屑生靈的錯落有致,
那又何懼未來衰老的黑洞;
遙遠的宇宙邊緣,
類星體的紅移一經識破,
雖咫尺天涯但已不再陌生;
飛馬只是星座,大熊不過北斗,
只要我離開曾經生活的星球,
所有的未知終將變得不再迷濛;
那就開心的翱翔吧,
既然空間無邊無際,無始無終,
只要能飛翔,
還怕什麼用時間衡量的死亡,
還怕什麼靠物質核載的貧窮;
財富我可以靠無限的流浪積累,
至於死亡,那不過是暫時的沉默,
明天的我,會在宇宙下一次大爆炸中再生。。。
⑹ 有關宇宙星系的論文
大爆炸宇宙理論"是關於宇宙形成的最有影響的一種學說,英文說法為Big Bang,也稱為"大爆炸宇宙論"。大爆炸理論誕生於20世紀20年代,在40年代得到補充和發展,直到50年代,人們才開始廣泛注意這個理論。"大爆炸宇宙"學認為:如果宇宙是膨脹的,那麼,昨天的宇宙應該比今天的宇宙更小,物質也更密集一些。所以,在宇宙的早期,可能是一種非常密集的狀態。那時候物質密度非常之高,完全不同於我們今天看到的星空世界。 沿著這條線索來研究宇宙中物性的演化歷史,稱為"大爆炸宇宙"學。目前比較盛行的是"大爆炸宇宙"學。
但我認為:"大爆炸宇宙"學說是很狹隘的。爆炸點之外難道就不是宇宙?這就和說無窮大有邊界一樣。一個邏輯的問題:裝著宇宙的時空是什麼?難道不也是宇宙?
質疑(1):"大爆炸理論"無法回答現在的宇宙在大爆炸發生之前到底是什麼樣子?或者確切地解釋清楚發生這次大爆炸的原因是什麼?
質疑(2): 如果"大爆炸理論"是正確的,那麼這個空間里所有的物質應該生於大爆炸之後,這是個因果關系。雖然愛因斯坦的相對論原則上不需有絕對的時間和空間,但是如果宇宙有一個起源,它就有一個絕對時間的原點,破壞了時間的相對性,所以這個因果律便是一個絕對的定律。最近美國的哈勃太空望遠鏡觀測到一些現象,顯示這個絕對的因果律出了問題。也就是說宇宙可能沒有起源,就像相對性的空間一樣,時間也是沒有原點,時間也不是絕對的。
質疑(3):自從"大爆炸宇宙"理論被提出來以後,大多數天文學家都接受了"大爆炸宇宙"學說的基本思想。特別是許多天文學家都認為:"大爆炸宇宙"有許多相關的證據,所以,有些科學家們也就不去想什麼了。為什麼我們不去想一想:天體物理的許多問題還不能得到有效的解釋?
質疑(4):哈伯太空望遠鏡的觀測顯示,如果宇宙真是由大爆炸所造成的,那麼爆炸距現在的時間是小於很多老星球的年齡。最老星球的年齡可達一百六十億年,但觀測顯示爆炸的時間頂多是一百二十億年前而已。這個發現最近在英國的自然雜志發表,引起天文物理界莫大的震撼。
⑺ 關於宇宙的論文(小學生的)
宇宙的起源
大爆炸後的膨脹過程是一種引力和斥力之爭,爆炸產生的動力是一種斥力,它使宇宙中的天體不斷遠離;天體間又存在萬有引力,它會阻止天體遠離,甚至力圖使其互相靠近。引力的大小與天體的質量有關,因而大爆炸後宇宙的最終歸宿是不斷膨脹,還是最終會停止膨脹並反過來收縮變小,這完全取決於宇宙中物質密度的大小。
理論上存在某種臨界密度。如果宇宙中物質的平均密度小於臨界密度,宇宙就會一直膨脹下去,稱為開宇宙;要是物質的平均密度大於臨界密度,膨脹過程遲早會停下來,並隨之出現收縮,稱為閉宇宙。
問題似乎變得很簡單,但實則不然。理論計算得出的臨界密度為5×10-30克/厘米3。但要測定宇宙中物質平均密度就不那麼容易了。星系間存在廣袤的星系間空間,如果把目前所觀測到的全部發光物質的質量平攤到整個宇宙空間,那麼,平均密度就只有2×10-31克/厘米3,遠遠低於上述臨界密度。
然而,種種證據表明,宇宙中還存在著尚未觀測到的所謂的暗物質,其數量可能遠超過可見物質,這給平均密度的測定帶來了很大的不確定因素。因此,宇宙的平均密度是否真的小於臨界密度仍是一個有爭議的問題。不過,就目前來看,開宇宙的可能性大一些。
恆星演化到晚期,會把一部分物質(氣體)拋入星際空間,而這些氣體又可用來形成下一代恆星。這一過程會使氣體越耗越少,以致最後再沒有新的恆星可以形成。1014年後,所有恆星都會失去光輝,宇宙也就變暗。同時,恆星還會因相互作用不斷從星系逸出,星系則因損失能量而收縮,結果使中心部分生成黑洞,並通過吞食經過其附近的恆星而長大。
1017~1018年後,對於一個星系來說只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恆星,這時,組成恆星的質子不再穩定。當宇宙到1024歲時,質子開始衰變為光子和各種輕子。1032歲時,這個衰變過程進行完畢,宇宙中只剩下光子、輕子和一些巨大的黑洞。
10100年後,通過蒸發作用,有能量的粒子會從巨大的黑洞中逸出,並最終完全消失,宇宙將歸於一片黑暗。這也許就是開宇宙末日到來時的景象,但它仍然在不斷地、緩慢地膨脹著。
閉宇宙的結局又會怎樣呢?閉宇宙中,膨脹過程結束時間的早晚取決於宇宙平均密度的大小。如果假設平均密度是臨界密度的2倍,那麼根據一種簡單的理論模型,經過400~500億年後,當宇宙半徑擴大到目前的2倍左右時,引力開始占上風,膨脹即告停止,而接下來宇宙便開始收縮。
以後的情況差不多就像一部宇宙影片放映結束後再倒放一樣,大爆炸後宇宙中所發生的一切重大變化將會反演。收縮幾百億年後,宇宙的平均密度又大致回到目前的狀態,不過,原來星系遠離地球的退行運動將代之以向地球接近的運動。再過幾十億年,宇宙背景輻射會上升到400開,並繼續上升,於是,宇宙變得非常熾熱而又稠密,收縮也越來越快。
在坍縮過程中,星系會彼此並合,恆星間碰撞頻繁。一旦宇宙溫度上升到4000開,電子就從原子中游離出來;溫度達到幾百萬度時,所有中子和質子從原子核中掙脫出來。很快,宇宙進入「大暴縮」階段,一切物質和輻射極其迅速地被吞進一個密度無限高、空間無限小的區域,回復到大爆炸發生時的狀態
(轉)
⑻ 求關於對宇宙概念及其起源、發展、滅亡認識的論文
在網路文庫裡面可以找到相關的論文
⑼ 關於宇宙演化的論文
宇宙演化的論文有一篇是用最新的科學理論完成,請看:
宇宙的演化
宇宙演化其實就是物質聚集和分離的一系列運動。物質間的聚集和分離運動是由物質間的相互引力和斥力作用決定。一般物質間的距離遠於10-10M時,物質間的引力作用大於斥力作用,所以在宏觀領域物質都表現為引力作用,物質要向一起做聚集運動;物質間的距離近於10-13M時,物質間的斥力作用大於引力作用,並且距離越近斥力作用越大,物質彼此間總有分離運動的慾望。宇宙中物質間的距離很難處在引力和斥力相等狀態,所以,宇宙中的物質總是處於運動狀態之中。
1.物質聚集和分離運動:如果理性的觀察宇宙,你會發現宇宙演化實質就是物質在宏觀領域聚集和在微觀領域分離的運動。物質聚集和分離運動是宇宙演化的密不可分的一對矛盾。當物質彼此之間的距離相對較遠時,物質間的引力作用大於斥力作用,物質要向一起聚集;物質聚集到一起後,彼此間的距離太近時,物質間的斥力作用又大於引力作用,物質彼此又要分離。
1.1物質的聚集運動:一般物質間的距離大於10-10m時,物質間的引力作用大於斥力作用,物質彼此間總有向一起聚集的慾望,它們絕大部分最終會聚集到一起。
1.1.1尚未觀察到天體系統物質的聚集運動:一個初始的天體系統,它占據著巨大的不規則球形空間,它內部是最基本的物質微粒。這個天體系統內的物質在相互引力作用下逐漸向一起做聚集運動,隨著物質的粒度增大,天體系統的年齡的增長,其占據的空間范圍逐漸逐級縮小至我們現在的總星系大小…
1.1.2可觀察物質的聚集運動:總星系不是物質聚集的源頭而是物質經過若干億年聚集運動的產物。當初的最基本的物質微粒絕大部分已聚集成各種相對老化或絕對老化的天體或天體系統。天體系統的聚集如同生物的活動一樣,越是處於壯年,物質的聚集運動越劇烈,它們一方面在逐級的聚集運動,另一方面又都向總的中心運動。總星系內沒有完全自由運動的物質,它們都是在各級天體系統的統一作用下向某個中心運動,並且它們離中心越遠,它們和中心聚集(接近)的速度越快。有資料證明大星系都是由小星系合並而成;地球繞太陽運動的半徑和周期逐漸縮短,太陽繞銀心運動的半徑和周期也在逐漸縮短(由於銀河系比太陽系年輕,所以太陽公轉半徑和周期無論是縮短的數量或是縮短的幅度都大於地球…)……
1.2.物質的分離運動:一般物質間的距離 小於10-13m時,物質間的斥力作用大於引力作用,物質彼此間始終有彼此分離的慾望和可能。天體上物質的平衡狀態是物質受到天體引力和上層物質的壓力(主要是壓力)與下層物質對它的斥力相等,如果上層物質壓力大於下層物質的斥力,物質間的距離將進一步被壓短,斥力進一步增加,直到壓力與斥力相等為止;如果上層物質的壓力小於下層物質對它的斥力,下層物質將飛出或逃逸(離開恆星)。
1.2.1恆星中物質的分離:恆星和行星的結構基本相似,由外向內的物質大致分部是:最外層是密度極低的光子等最輕的基本物質微粒,次外層是光子等物質微粒聚集體,再向內是輕核原子、多核原子、分子、重核原子、核子和核(核由緻密的單個的光子等最基本的物質微粒組成)。在恆星或行星內部物質間的距離都小於物質間的斥力距離,內層物質間距縮短到它們產生的斥力與恆星和行星對它的引力和外層物質的壓力相等時,物質暫時處於一種平衡狀態,盡管內層物質隨時都有彼此分離的慾望。天體淺層(約幾千公里厚)的分子、重核原子等較大的物質和物質粒子相對不易逸出;天體深層的物質在巨大的壓力下,物質的任何結構都不存在,物質都以最基本的粒子狀態極密的擠在一起,這些質量和體積較小的物質粒子相對容易逃逸。恆星的質量相對較大,內部小於核子的最基本的物質粒子所佔比例較高,天體表面物質運動劇烈,物質粒子逃逸的機會和比例也較大。
1.2.2行星中物質的分離:天體外層都是由分子、重核原子、核子等物質質量和體積較大而物質間斥力又相對較小的物質組成,所以不易離開天體,只有小於核子的最基本的物質粒子相對容易離開天體,但是,如果小於核子的最基本的物質粒子質量所佔比例較小時,大行星表面物質相對於恆星表面物質來說不太活躍,基本物質粒子被分離出去的機會也較小,小行星中甚至沒有物質能夠離開天體。天體表層的非基本粒子物質的厚度相差不太大,一般都是幾千公里的厚度,行星內部基本粒子所佔的比例遠小於恆星內部基本粒子所佔的比例,行星中基本物質粒子逃逸的機會比在恆星小得多。
2.天體系統的大小與其年齡和所含物質的粒度關系:天體系統占據的空間范圍最大時,天體系統年齡最小,其內的物質主要是最小、最基本的物質微粒;隨著天體系統的聚集演化,天體系統占據的空間逐漸縮小,它的年齡逐漸增加,物質聚集的粒度和聚集體先增大後縮小依次為物質微粒聚集體—類星體—星系團—星系—恆星—行星。
3.宇宙中各種天體系統的大小:宇宙的時間是無限;宇宙中的各種天體和天體系統有無限多;宇宙的空間有無限大,它內部的天體和天體系統又占據著逐漸縮小的空間;宇宙中的物質有無限多,物質在宏觀引力和微觀斥力作用下又形成無數的各種級別的物質聚集體。
3.1已知天體系統:我們處在地球表面,地球是我們的家園;地球從屬於太陽系;太陽從屬於銀河系;銀河系從屬於我們的星系團;星系團從屬於我們的總星系。這些天體系統我們平時比較熟悉,它們的大小等相關數據見於各種資料,不再重述…
3.2未知的天體系統:總星系內的天體和天體系統都是相對老化的天體和天體系統,即使是在總星系偏遠處最年輕的天體也是一些類星體,所以說,總星系不是最大最年輕的天體系統。總星系是由比它空間半徑大千倍范圍內運動速度相近的物質演化而來,這個空間半徑約有十萬億光年。在這個空間的物質成分中,單個光子和簡單的物質微粒聚集體較少,類星體較多,原有的或形成的高級天體較少,我們暫時稱這樣的天體系統為B級超總星系,我們現在的總星系屬於某個B級超總星系的一部分。B級超總星系又是由比它更年輕的、空間半徑比它大萬倍范圍內的、運動速度相近的物質演化而來。這個空間半徑約有百億億光年左右,空間內的物質以極其稀薄的單個光子為最多,簡單的物質微粒聚集體較少,類星體極少,高級天體的形成幾乎沒有,即便有高級天體也是極少數包含其中,我們暫時稱這樣的天體系統為A級超總星系。A級超總星系可以稱為是最年輕的天體系統,是其它天體系統形成的源天體系統。它外部是別的A級超總星系,它內部的物質通過聚集和分離運動逐漸轉化為其它天體和天體系統。宇宙中有無限多的A級超總星系這樣的空間和物質,每個A級超總星系內又有多種多樣的天體和天體系統,它們各自又占據著一定數量的空間和物質。
4.宇宙的大小和結構:通過對以上天體和天體系統的討論,我們對宇宙的大小和結構應該有個大概的認識。雖然宇宙空間有無限大,物質無限多,但是,宇宙的結構並不復雜。暢游在宇宙之中,查看宇宙各處基本上是千篇一律,都是各種各樣的天體和天體系統等運動的物質。宇宙中有無限多的A級超總星系這種天體系統,A級超總星系這種天體系統又包含著很多B級超總星系這種天體系統,B級超總星系這種天體系統又包含著很多總星系等天體和天體系統…。
5.宇宙演化的終極精品:A級超總星系這種天體系統內的物質基本上都是宇宙中最基本的物質微粒,通過一系列的聚集和分離運動,歷經各種天體系統後,把系統內的物質聚集起來,又基本上全部分離到宇宙中去,最後剩下極少部分物質,無法再分離下去,這些物質在沒有機緣的情況下以後不會再進行劇烈的演化,形成本天體系統的終極精品——行星,或者說是剩下一點貨底,或者像煉完鋼後留下的煉鋼爐,或者類似於生物留下的骨骼。行星物質若進入其它星系或恆星中,有了巨量的物質基礎,物質又可以獲得足夠大的斥力能被分離出來,再到宇宙其它地方去。