宇宙

在宇宙的划分中，有行星、恒星系、星系、星系群、星系团、超星系团等层次结构。地球属于太阳系，太阳属于银河系，银河系的上一级天体结构叫星系群或者星系团，其中，小一点的星系聚集叫群，大一点的就叫团。而银河系属于本星系群中的一员。

本星系群的上级单位是超本星系团，又叫室女座超星系团。这个星系团包含百余个星系群。

在宇宙中，已经发现了几十个超星系团，发现了1200亿个以上的星系，这些只是可视宇宙中的一小部分。据估计，可视范围930亿光年直径的宇宙中，有星系数万亿到10万亿个。而且宇宙中这些可见部分只占整个质量的4.9%，95.1%的是不可见的暗物质、暗能量。

有此可见，宇宙要比银河系大得多，银河系的直径约为10万光年，而宇宙的直径可达到920亿光年，甚至更大，对于宇宙而言，银河系就如同一粒沙子，是非常渺小的。

简要回答

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第四宇宙速度是指在地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚，飞出银河系所需的最小初始速度，约为110-120km/s，这个数据是指在银河系内绝大部分地方所需要的航行速度。但如充分利用太阳系的线速度以及地球的线速度，最低航行速度可减小为82km/s。

第四宇宙速度于1991年被提出，宇宙速度是指物体达到11.2千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力束缚的一种速度。在摆脱地球束缚的过程中，在地球引力的作用下它并不是直线飞离地球，而是按抛物线飞行。脱离地球引力后在太阳引力作用下绕太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系，物体的运动速度必须达到16.7千米/秒。那时将按双曲线轨迹飞离地球，而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。

在宇宙中，黑洞吞噬万物，甚至包括光。那么宇宙中黑洞是怎么形成的?小编在此整理了宇宙中黑洞形成原因，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获!

黑洞武器：黑洞炸弹

俄罗斯科学家预言：50年后，具有巨大能量的“黑洞炸弹”将使如今人类谈虎色变的原子弹也相形见绌，使其成为不足一提的小儿科。当人类学会如何掌握反物质——欧顿时，就如同当初学会掌握原子一样，这种新能量会被用来制造发电厂，也很可能被用来制造炸弹——“黑洞炸弹”。一个原子核大小的黑洞的能量将超过一家核电站。如果人类有一天真的制造出“黑洞炸弹”，那么一枚“黑洞炸弹”爆炸后产生的能量将相当于无数颗原子弹同时爆炸。它至少可以造成10亿人死亡。到那时，“黑洞炸弹”能瞬间毁灭地球。相形之下，原子弹的威力将变得无足轻重。

俄罗斯科学家亚力克山大·特罗菲蒙科却认为，能吞噬万物的真正宇宙黑洞也完全可以通过实验室“制造出来”

据特罗菲蒙科称，制造“黑洞炸弹”的反物质被科学家们称做欧顿(otone)，一颗欧顿的质量相当于一颗原子的40倍。

据俄媒体透露，俄罗斯太空学家们早就开始关注于黑洞现象的研究，在俄罗斯太空学会为俄军事院校21世纪军人编的一部教科书上，就有几章专门涉及“黑洞知识”。这本教科书的目录中包括：黑洞、火山现象、欧顿与地球灾难、黑洞与神秘事件等等。让人绝对想不到的是，在这本教材的最后，科学家用短短的文字介绍了如何发明黑洞武器、如何制造黑洞炸弹等。

宇宙中黑洞形成原因

黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区，这个天区范围之内不可见。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的力量，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳，但黑洞并不能吞噬如此多的物质，黑洞会释放一部分物质，射出两道纯能量——γ射线。

也可以简单理解：通常恒星的最初只含氢元素，恒星内部的氢原子时刻相互碰撞，发生聚变。

由于恒星质量很大，聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。由于聚变，氢原子内部结构最终发生改变，破裂并组成新的元素——氦元素，接着，氦原子也参与聚变，改变结构，生成锂元素。如此类推，按照元素周期表的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成，直至铁元素生成，该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定，参与聚变时不释放能量，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。说它“黑”，是因为它的密度无穷大，从而产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。跟中子星一样，黑洞也是由质量大于太阳质量好几倍以上的恒星演化而来的。

当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢)，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，物质不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径)，质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。

由哈勃太空望远镜拍摄的银河系中的造父变星:斯特恩斯

据外国媒体报道，宇宙正在膨胀，而且膨胀得太快了。为什么？没人知道！现在，宇宙的膨胀速度比原先想象的还要快！为什么？我还是不知道！

对我们来说，“宇宙将永远存在”的概念是相当令人费解的，因为我们的大脑很难接受“无限”的概念，但还有另一种可能性:随着宇宙一直在膨胀，它会看起来是无限的吗？

宇宙有138亿到140亿年的历史。回到宇宙诞生的早期，也就是大爆炸后不久，宇宙开始从一个质量无限、体积为零的点爆炸，并迅速膨胀到今天的样子。

事实上，我们今天仍然可以看到“大爆炸”留下的光。观测方法是将先进的望远镜指向遥远的星系。来自这些星系的光在到达地球之前，必须在太空中穿行数十亿年。

这样，我们就可以观察到宇宙的膨胀速度——只要我们观察到远离我们的遥远星系在各个方向的速度，我们就可以粗略地估计出宇宙的膨胀速度。

当天文学家试图直接测量宇宙时，他们发现以前传统方法估计的膨胀值似乎更小。换句话说，宇宙的膨胀速度超过了估计。基于哈勃太空望远镜进行的高精度观测结果，他们得出结论，宇宙的膨胀速度比我们最初预计的要高9%。

但这仍然是一个老问题，没人知道为什么。

这不是我们第一次观察到这种膨胀加速，但以前的观察结果有1/3000的误差，这在天体物理学研究中是一个相当高的误差结果。

美国约翰·霍普金斯大学的诺贝尔奖得主天体物理学家亚当·里斯发表的最新论文增强了天文学家的信心，因为它的误差值仅为十万分之一。他说:“不匹配(由观察给出)正在增加，现在是时候不再用巧合或错误来解释它了。”

研究人员用来测量宇宙膨胀的方法基本上与埃德温·哈勃在1929年发现宇宙膨胀的方法相同。他们都用一种叫做“造父变星”的特殊变量来观察。

变星是一种特殊的星，它的亮度随着时间而变化。根据美国著名女天文学家亨丽埃塔·勒维特1908年的相关结果，造父变星的光变周期与其绝对星等之间存在相关性。简而言之，造父变星的光周期越长，它们的光度就越大。

这意味着天文学家可以通过观察造父变星的亮度变化周期来了解它的真实亮度。然而，如果我们能知道一颗恒星的真正亮度，我们就能直接根据它看起来离地球有多远来得到它的距离。

为了测量宇宙的膨胀速率，天文学家必须首先测量许多星系中造父变星的距离。然而，实现精确测量需要长期的耐心，因为即使是哈勃太空望远镜，每次观测也只能测量一颗造父变星。

幸运的是，研究小组巧妙地开发了一种新的算法，允许哈勃望远镜采用“漂移”观测方法，这种方法可以一次获取多个造父变星图像，大大提高了观测精度，从而大大加快了研究工作。

这项研究的结果与欧洲普朗克卫星获得的结果不一致，后者可以测量宇宙从大爆炸后38万年到现在的膨胀率。

那么，如果宇宙的膨胀速度比我们想象的“几乎确定”要快，这意味着什么？

这不是两个结果不同的简单实验的问题。事实上，我们测量的是两个非常不同的东西。一个是测量当今宇宙的膨胀速率，另一个是预测，即基于我们对早期宇宙的理解对宇宙膨胀速率的理论估计。然而，如果这两个值之间存在差异，我们很有可能在现有的宇宙模型中遗漏了一些东西，正是借助于宇宙模型，我们将理论和观测实践这两个领域联系起来。

至于这里缺少什么？天文学家自己也不知道，人类只能继续探索。

如果物质继续膨胀成虚无，并在坍缩后立即形成新物质，会发生什么？如果物质继续膨胀成虚无，并在坍缩后立即形成新物质，会发生什么？

此外，随着宇宙的膨胀，无论我们朝哪个方向看，我们只能看到4600万光年以内的东西。如果你能阻止时间和宇宙的膨胀，宇宙将有一个可接近的终点或边界。

你可以把宇宙想象成一个气球。想象你自己在这个气球里，生活在气球内表面的二维空间里。随着越来越多的气体进入这个气球，你会看到宇宙的空间和表面都在膨胀，表面上的每一点都离彼此越来越远。

这提出了另一个问题:宇宙停止膨胀后会发生什么？许多理论物理学家认为宇宙将在28亿到220亿年后终结，所以我们可能活不到揭示真相的时候。“大崩溃”可能是宇宙最终可能面临的几种命运之一。与大爆炸相反，大坍缩可能导致物质和时空向它们自己的方向坍缩，形成一个奇点——一个与宇宙诞生前相似的无限密集点。

有些人认为这个理论为多重宇宙的存在提供了可能性。也许我们自己的宇宙会继续膨胀，然后收缩和崩溃。这将导致另一场大爆炸，创造一个全新的宇宙。就像一杯开水——水除了水什么也没有，但是突然一个气泡凭空出现了。

就在这个气泡出现之后，越来越多的气泡会一个接一个地从水中涌出。每个气泡都是由爆炸产生的，然后在坍塌后消失。因此，在太空中，我们的宇宙和其他宇宙可能不会从虚无中诞生，并继续扩展到虚无中。也许在这些宇宙诞生的时候还有其他东西。我们只是还没弄清楚它们是什么。说到这里，你还能跟上你的思维吗？

这些概念对我们来说很难真正理解，所以许多科学家会用气球和沸水来帮助我们理解。一旦我们回答了一个问题，就会引出更多我们还没有回答的问题——就像水中的气泡一样。

宇宙可能是无限的，但与宇宙相关的希望和问题是有限的。

天文学家一直在寻找宇宙中“缺失”的正常物质，这种物质占宇宙总质量的三分之一。宇宙把这些物质藏在哪里？美国宇航局钱德拉X射线天文台的观测提供了新的线索。最近发表在《美国天体物理学杂志》上的研究表明，天文学家已经发现了宇宙中存在热星系际物质的明确证据。

研究表明，从大爆炸后几分钟到大约10亿年，大多数正常物质变成了宇宙尘埃、气体、恒星、行星和其他天体，但是天文学家把所有这些物质的质量加起来，发现大约三分之一的物质“失踪了”除了正常物质之外，宇宙中还可能存在暗物质和暗能量。

天文学家曾推测，这些缺失的正常物质聚集成一种气体物质，称为“温暖的星系际物质”(温度低于100，000开尔文)和“热的星系际物质”(温度高于100，000开尔文)。然而，过去只观察到温暖的星系际物质，没有观察到热的星系际物质。

天文学家首先试图在遥远的类星体周围发现温暖的星系际物质。他们认为，如果热的星系际物质与温暖的星系际物质有关，类星体的一些X射线会被高温气体吸收，那么钱德拉X射线天文台应该能够在类星体的X射线中识别出热的星系际物质。类星体是非常活跃的星系核，在非常远的距离也非常明亮。它们是研究大尺度宇宙的“灯塔”。

该论文的作者之一、哈佛-史密森尼天体物理中心的研究员阿克·博格丹说，这就像在非洲的大元叶寻找动物一样。我们知道他们需要喝水，所以先去找水沙滩是合理的。

通过类星体的光谱分析，天文学家发现了温度超过100万开尔文的氧的迹象，这可能是缺少热的星系际物质。通过计算，研究人员认为，如果将所有元素都考虑在内，所有“缺失”的正常物质的量都可以得到满足。

该团队还计划观察其他类星体，称如果结果得到证实，它将解决天体物理学中的一个重要问题。

2018年5月21日，天鹅座货船由轨道ATK公司从美国弗吉尼亚州的沃洛普基地开发的“心大星”火箭发射升空。

“心大星”火箭升起

在这次送往空间站的所有实验设备中，最有趣的是“冷原子实验室”(CAL)，它大约有冰箱那么大，可以产生宇宙中最低的温度。

工作人员正在向天鹅座货船运送补给品。

天鹅座货船的内部景观

在过去的两天里，国际空间站的宇航员们刚刚获得了一批新的先进实验设备，涵盖了紧急导航、DNA测序和超冷原子研究等领域。美国私人太空承包商轨道ATK的天鹅座宇宙飞船已经将这些材料交付给宇航员。

根据与美国国家航空航天局签署的商业服务合同，2018年5月21日，天鹅座货船由轨道ATK公司开发的“安塔雷斯”火箭从美国弗吉尼亚州的沃洛普基地发射。在这次飞行中，天鹅座宇宙飞船向国际空间站运送了大约7400磅(3.35吨)的研究设备和其他材料，国际空间站将支持空间站上的10多个项目。总的来说，目前国际空间站上有250多个研究项目正在进行中。

美国宇航员斯科特·激灵和里基·阿诺德控制着国际空间站的机械臂，捕捉天鹅座宇宙飞船并完成对接，然后将捕获物转移到空间站。

宇宙中最冷的地方

美国宇航局早在去年就宣布，他们将建造一个“宇宙中最冷的地方”，来研究原子在接近绝对零度的环境中的奇怪行为。

在这次送往空间站的所有实验设备中，最引人注目的是一种叫做“冷原子实验室”(CAL)的设备，它大约有冰箱那么大，由美国国家航空航天局的“喷气推进实验室”(JPL)开发，能够产生比太空温度低100亿倍的极低温环境。原理是在真空室中使用激光和电磁系统来降低气体中粒子的运动速度，直到它们几乎静止。

科学家对极低温度下的原子行为非常感兴趣，因为它们在极低温度下的行为会非常奇怪。在太空失重状态下，进行这项研究将会更有利。

根据设计，地球上的科学家将能够使用这种设备进行远程操作实验，这可以在没有空间站宇航员协助的情况下每天进行大约6.5小时。

这个装置可以将内部原子云冷却到非常接近绝对零度的温度水平。每个对物理学略知一二的人都知道，绝对零度是温度的最低限度，其值约为零下273.15摄氏度。在极低的温度下，原子移动非常缓慢，这叫做玻色-爱因斯坦凝聚。

在地球的重力条件下，这些粒子的速度不能慢到足以进行连续观测的程度。因此，很难对其量子行为进行更深入的研究。

然而，在国际空间站的微重力环境下，情况有所不同。没有地球的重力场环境，原子在实验室条件下的运动速度将大大减慢。通过激光和磁场的综合利用，原子的运动可以大大减慢，相应的温度可以降低到绝对零度以上100亿分之一的水平。

通过CAL在国际空间站上的实验，科学家们将更好地理解原子在这种极端环境中的行为特征，这是科学家们100多年来孜孜不倦研究的物理学领域中的一个重要课题。

最近的一项研究提出了一种观点，从一个新的数学角度描述了生命在宇宙中的传播方式。

每当生命出现在一个星球上，它是需要自发地使用原材料来生长，还是需要从一个星球跳到另一个星球，从一个星球跳到另一个星球，最后扩散到整个宇宙？

快跑，火星，快跑！

三色堇推测生命在宇宙中传播和繁殖。一些微生物利用小行星喷射并在行星间旅行，一些智能生物利用新的生活场所。最新研究发现，这两种情况的传播模式是相同的。

该研究的作者之一、哈佛-史密森尼天体物理中心的林(也是该研究的主要作者)说:“在我们的理论中，生命群落的形成、生长和重叠模式就像沸水中的气泡。”根据这种增长模式，生命将以比自发发展更快的速度充满宇宙。

望远镜变得越来越有观察能力。研究人员对可能孕育外星生命的遥远行星所观察到的物质和条件有了更深入的了解。科学家们越来越接近能够识别其他星球上生命迹象的那一天。如果人类发现生命群落存在于不同的星系中，星系中生命迅速增长的可能性将会更高。

最新的研究认为人类能够存在是因为他们很幸运，并且正处于生命泡沫的边缘。如果是这样的话，天文学家可以在地球的一边观察到大量的生命，而在另一边却很少。也许这可以清楚地表明生命正在扩散。然而，即使地球先前位于一个不太理想的位置，这种独特的模式仍然可以通过对发现的生命“点”的数据分析得到反映。

研究人员还认为，无论星系中生命的传播是通过自然力还是群体的自我探索，星系从无生命的星系到有生命的星系的转变将会大大加快。因此，人类与其他世界的生命相遇只是时间问题。

目前，航天器导航的方法是航天器向地球发回无线电信号，然后科学家根据信号到达时间计算距离进行定位，但这种方法无法获得航天器的角位置。虽然这在目前还不是一个大问题，但在未来随着空间飞行器的增加，对空间导航精度的要求肯定会增加。德国科学家提出的新方法可以使宇宙飞船摆脱对地球的依赖，在宇宙中自主导航。

脉冲星是一种旋转非常快的中子星。因为它们不停地旋转，所以磁极发出的电磁辐射像灯塔上的探照灯一样扫过地球，这也是脉冲星名字的由来。多年来，科学家们一直想把它们用作导航工具，但是可以用来读取和分析脉冲星信号的仪器太重了，不能放在航天器上。另一方面，脉冲星需要进一步了解。德国科学家表示，这两个领域的知识已经取得了足够重要的进展，使得脉冲星导航器可以放置在太空飞行器上。

脉冲星发出的无线电辐射和X射线辐射都非常有用。这两个信号的周期精度非常高，可与原子钟相比。科学家说，如果宇宙飞船使用波长为21厘米的脉冲星辐射，天线的面积将达到150平方米。对于实际应用来说，它仍然太大。为此，他们建议使用脉冲星发射的X射线信号进行导航。这样，安装在飞机上的用于收听和解码脉冲星信号的仪器的重量只有25公斤，已经达到了非常实用的水平。

名词解释:脉冲星

脉冲星，也称为脉冲星，是一种中子星。它是一颗周期性发出脉冲信号的恒星。它的直径大约20公里，旋转速度极快。

人们第一个认为星星永远不会变。然而，大多数恒星的变化过程如此之长，以至于人们根本没有意识到。然而，并非所有的星星都如此平静。后来人们发现有些明星也很“淘气”，而且多种多样。因此，他们给那些喜欢变化的恒星起了一个特殊的名字，叫做“变星”。脉冲星发射的无线电脉冲的周期性非常有规律。起初，人们对此非常困惑，甚至认为这可能是外星人给我们发了一份联系电报。据说第一颗脉冲星曾被称为“小绿人1号”。

经过几个天文学家一年的努力，终于证实了脉冲星是快速旋转的中子星。此外，正是因为它的快速旋转，无线电脉冲才得以发射。

正如地球有磁场一样，恒星也有磁场。正如地球自转一样，恒星也自转。也像地球一样，恒星磁场的方向不一定与旋转轴一致。这样，每当一颗恒星旋转一次，它的磁场就会在空间画一个圈，并可能扫过地球一次。

难道所有的星星都不能发出脉冲吗？事实上，它不是。像脉冲星一样发出无线电信号需要非常强的磁场。然而，只有体积更小质量更大的恒星才有更强的磁场。中子星是如此致密的恒星。

另一方面，恒星的体积和质量越大，它的旋转周期就越长。我们熟悉地球一周24小时旋转的事实。脉冲星的旋转周期小到0.0014秒！要达到这个速度，即使白矮星也不行。这也表明只有高速旋转的中子星才能扮演脉冲星的角色。

脉冲星研究的意义

由于脉冲星是在坍塌的超新星残骸中发现的，它们帮助我们理解当恒星坍塌时会发生什么。也有可能通过研究揭示宇宙诞生和演化的奥秘。此外，随着时间的推移，脉冲星的行为也会发生各种变化。

每个脉冲星的周期不是恒定的。我们能探测到的是中子星的旋转能量(电磁辐射的来源)。每当脉冲星发射电磁辐射时，它就会失去一些旋转能量，旋转速度也会降低。通过测量它们的月复一月和年复一年的旋转周期，我们可以精确地推断出它们的旋转速度降低了多少，在进化过程中损失了多少能量，甚至它们能存活多久，才不会因为太低的旋转速度而发光。

事实也证明，每颗脉冲星都是不同的。有些极其明亮；在某些情况下，会有恒星震动，这将导致转速在瞬间急剧增加。有些在双星轨道上有伴星；还有几十颗速度极快的脉冲星(高达每秒1000次)。每一个新发现都会带来一些新的和罕见的信息，科学家可以用这些信息来帮助我们理解宇宙。

[写在前面]

隔离是一个概念，2020年前大多数人没有个人经历。然而，在经历了这次突然爆发后，我相信很多年后我们仍然会记得很清楚。一天晚上，我去了屋顶。空荡荡的街道与成千上万的灯光形成鲜明对比。人就像孤立的岛屿，近在咫尺。再次仰望星空，难道人类不是与地球隔绝的吗？也许我们处于一个更大的隔离区，却没有意识到这一点。那么，人类被孤立的原因是什么呢？在《异形的误导》中，外星人从远处使用的武器是一只火绳枪，最终在好战的地球人面前惨败。这也许是答案？这篇文章中的可怜的外星人相信读者也能猜出他们的身份。......

——罗海，《你宇宙中的瘟疫》的作者

1

“蒂卡尔兄弟，你认为我们要在这个遥远的星区呆多久才能回到我们的母星？”班长2懒懒地弹了弹羽毛。然而，另一方充耳不闻，躺在睡袋里，背对着监控屏幕，尾巴盘在背后，好像睡着了。二号非常生气，忍不住加重了语气:“我已经受够了躲在这个破黑球里！”

“闭上你的嘴，科潘！你一直在抱怨两个监控周期。有了这功夫，还不如好好睡一段时间，这样可以让我们的时间过得更快！”一号不耐烦地说，将睡袋合上。

“等等！”科潘喊道，把蒂卡尔从他的睡袋里拉了出来。"你要在隔离期间睡觉吗？"

“是什么！我刚刚调整了监视器的唤醒频率，所以我们不必每次靠近那颗恒星时都醒来。这份工作太无聊了，人们都快疯了。我们必须想办法放松自己。”

似乎那些抱怨工作的人比那些沉默的人缺乏真正的反抗行动。这种经验也适用于宇宙。

“文明委员会的监控任务？据说在这个星系中发现的新病原体极具传染性。幸运的是，它们出生在罕见的高速恒星区域。我们所能做的就是紧紧盯着它，尽可能地把它隔离在这个恒星区域，并祈祷它自己会灭亡。一旦它突破隔离，进入外层低速宇宙，后果将不堪设想！”科潘并没有少抱怨显示器工作的单调，但他也知道这很重要，从来没有想过像蒂卡尔那样邋遢。

“好吧，新的病原体的确极具传染性，但这个高速星区是最安全的隔离区。即使它们的传播速度被夸大了，也不知道隔离何时会被打破。此外，这些病原体自然会错误地认为整个宇宙是一个如此高速的世界。从进化的角度来看，它们真的不需要展开，谢天谢地。”作为头号监听者，蒂卡尔比科潘要复杂得多。他了解文明委员会关于预防和控制宇宙瘟疫的规章制度，并且一直在为自己的懒惰寻找借口。

“听你这么说，似乎很有道理...否则文明委员会不仅会派我们来。即使我们一直睡到监控任务结束，也没人知道，对吧？”科潘似乎明白了什么，自言自语道。

“你这样想是对的。”蒂卡尔表现出了一种期待已久的表情，换上了一种舒适的姿势，准备结束与一些新人的对话。

“不，我还是不放心。”这个胆小的年轻人终于占了上风。科潘又犹豫了。

“你说完了吗？说吧，你怎么能满意呢？”蒂卡尔完全被科潘压垮了，不得不妥协。

“只要有保险，我保证保证你安全无恙，直到任务结束！”只有诺诺答应了。

“一言为定！就在班长离疫区最近的时候，我不愿意陪你去。”

2

为了安全起见，蒂卡尔和科潘选择降落在地球另一边的一个贫瘠的大陆上，避开了新病原体诞生和爆发的地区。但是，当他一下飞船，科潘那洪亮而刺耳的声音就开始大喊，“蒂卡尔，蒂卡尔！过来看看！探测器显示这附近也有新的病原体。我们太粗心了，他们的感染力简直不可思议！”“一个无知的家伙！”蒂卡尔轻蔑地咕哝道。你知道，文明委员会早就发现熵增定律是宇宙中永恒的终极定律。在它的影响下，宇宙将以宿命论的方式走向无序和沉默。在这不可逆转的大潮中，文明只是偶然激起的浪花，绚丽而短暂。正如古代的一位哲学家所说，文明终将被毁灭，只有死亡才会永生。尽管如此，在文明委员会领导下的成千上万个更高的文明已经找到了在终极法则的压力下通过世代进化生存的方法。呈指数爆炸式增长的平民很快被消灭，幸存下来的是那些线性发展或在混乱中继续转世的人。它们的形式可能很奇怪，但它们都以同样的方式在宇宙中保存有价值的物质，并顽强地适应这个残酷的宇宙。然而，继续在宇宙中爆发和蔓延的瘟疫无疑违背了文明委员会的生存智慧。它们疯狂地吞噬一切，毫无节制地浪费材料，最终加速了宇宙的衰亡。这是文明委员会防疫工作的出发点和行为逻辑。当这种新的病原体一出现就被指定为最高风险水平时，它的传播性和破坏性是可以预见的。科潘的惊讶和无知显然是无能的表现。

蒂卡尔没有费神向科潘解释这些事情，科潘不理解这些事情，但自信地说，“难道你不想在睡觉前增加一份保险单吗？就是他们！”

“啊，前辈，请原谅我的愚蠢和迟钝...你能告诉我你的计划吗？”科潘听出了蒂卡尔的不满，连忙谄媚道。

“哈哈，我有一个聪明的计划。”科潘的态度对蒂卡尔非常有用。他从架子上取下一点，急切地讲述了整个故事:“尽管这种新的病原体有很大的破坏潜力，但它仍然需要几个突变和进化才能真正构成威胁。目前，它们分散在地球的各大洲，形成了几个相对独立的菌株。然而，从空间和资源的广度来看，占优势的种群无疑将是最大的陆上种群的后代。然而，与它们的生长和传染性相关的关键变异将在将来当优势种群与其他种群融合时发生。”

“那么，我们能做什么呢？”科潘隐约感觉到蒂卡尔在下一轮将玩一场大游戏，认为这位高级班长不是白玩的，他第一次对这位鬼鬼祟祟、狡猾的长者表示了一点敬意。

“你认为我选择在这块大陆上着陆是为了躲避新的病原体吗？相反，我的目标是他们。就规模而言，它仅次于将产生主要人口的大陆，但它并非超出我们的控制。我们只需要在这里可控地培养本地菌株，使它们在某些方面具有一定的优势，但之后生长轨迹就变成了线性。当不同地区的菌株进入相互兼并和融合阶段时，它们至少可以极大地阻碍和推迟这一进程，即使它们没有能力杀死占优势的种群。”

“啊！我明白了！前辈，这不是……”

看着科潘的钦佩和颤抖的羽毛，蒂卡尔更加高兴了:“是的，你可以理解我的方法是制造灭活疫苗。”

最后，两位责任重大的流行病监测员达成了共识。然后他们以极大的效率行动。

蒂卡尔和科潘首先在该地区发现了几个大的有毒定居点，并展示了他们真实的自我。他们还在试验的基础上用先进的技术如魔法展示了几个“奇迹般的迹象”。不出所料，那些定居点完全被震惊了，把他们当成了神，甚至以他们的名字命名他们的部落(后来成为两个部落城邦的名字)。).

创造体验极大地满足了蒂卡尔和科潘的虚荣心。在某些方面，这两个“神”仍然有能力:为了使土著居民能够在恶劣条件下的雨林中生存和繁衍，他们改良了当地的草本植物，在保持其优良的环境适应性的同时大大提高了其果实产量，并向土著居民传授了栽培和种植方法(这种草本植物现在已成为一种重要的粮食作物)。).也正是在他们不懈的指引下，危机迫在眉睫，充满野生动物的雨林被宏伟的城市所取代。精致的建筑一个接一个拔地而起，所有这些都显示出来自宇宙深处的非凡智慧。

当然，这并不意味着蒂卡尔和科潘在赞美和崇拜中忘记了他们的使命。他们经常讨论知识转移的方向和深度。毕竟，“疫苗”在被灭活之前也是病原体。他们不想玩火。

“蒂卡尔，我们都教过他们建造城市所需的数学方程式，为什么不告诉他们如何正确使用轮子呢？看着他们把轮子当成玩具，而用圆木桩来搬石头，真让我感到恐慌！”

“别忘了我们教他们的目的。让他们发展和杀死他们的唯一方法是倾斜他们的科技树。这不是，冶炼技术我们基本上没有教。”

"这就是天文学知识被塞进它们的原因吗？"

“是的，这种新病原体的生命力确实很强，需要一些高深的知识来杀死它们多余的能量。然而，他们根本没有光速的概念，也无法区分隔离区内外的光速差异。基于这两点，他们根本不可能了解宇宙的全貌，他们应该让它继续下去，哈哈。”

3

蒂卡尔和科潘为了这个“保险”，在这个危险的流行病星球上浪费了很长时间。看着精心培育的“疫苗”按照预设的方向扩散，他们回到监视器前，毫无顾忌地进入了长眠。

直到剧烈的摇晃和随之而来的警报把他们从梦中惊醒。

“怎么了，卡尔！显示器有什么问题吗？”科潘被从睡袋里扔了出来，慌张地漂浮在半空中。

“我哪知道！我认为它不会被陨石击中，但也不太可能。”蒂卡尔的情况稍微好一些，他的睡袋仍然紧紧地挂在监视器屏幕前。它很快恢复了镇静，并迅速回忆起显示器的外部图像，看看刚刚发生了什么。

"……"

蒂卡尔似乎被固定在监视器屏幕前。借助机舱警报闪烁的红灯，科潘看到它的嘴微微抽搐。

“蒂卡尔，你怎么了？”科潘预感到有什么事要出错了。

“我们被攻击了！有一个小探测器主动击中了我们！”蒂卡尔发出一声巨大的吼声，并用锋利的爪子打碎了显示屏。

“啊？这里还有其他文明吗？谁会攻击我们？”科潘很困惑。

“等等，不是他们吗？”科潘突然想到了什么。Tikal也感觉到了一些东西，恐慌地启动了留在受影响星球上的监控设备。

在照片中，有一个大厅，许多新的病原体聚集在这里，正在观看视频。当成功撞击的图像被播出时，他们发出了巨大的欢呼(伪装的外星人监视器在2005年被击中，他们的运气真的回来了。).

蒂卡尔和科潘不禁面面相觑。

“这是怎么回事？我的疫苗，我的疫苗在哪里？”蒂卡尔几乎崩溃了，摇晃着去另一个大陆操作监控设备。

经过一番努力，他们终于找到了消失在浓密的雨林中的城市废墟。

“完了，都完了！疫苗失败了，我们可能不得不承认我们是第一个被感染的零号病人！”蒂卡尔绝望地哭了。

"监测和评估的结果已经出来了."科潘的全身羽毛都耷拉下来，“病原体目前的科技水平已经很发达了。个别方面，例如军事，已经超过了文明委员会许多成员的水平。整体的弱间隙主要是由于它们位于高速光区域，这在探索宇宙的初始阶段是极其困难的。”

“你说过，我们不会被他们抓住的！”蒂卡尔很困惑，突然问道。

“我不这么认为。尽管我们开发的疫苗已经灭绝，但关于我们的传说仍然存在。在他们的博物馆里，我还看到了我们的雕像(墨西哥国家人类学博物馆。)！对我们来说，他们仍然应该有一些尊重，对吗？虽然现代病原体认为我们的形象是由许多古代低等动物组成的图腾，但只要我们再次出现……”

“你想把它们送到门口，作为优秀的研究材料吗？别拽我！”蒂卡尔粗鲁地打断了科潘纯粹的幻想。

“那我们只能听天由命了。”科潘立刻沮丧起来，灰溜溜地躲在一边，默默地读着监视器上的其他数据。

过了一会儿，蒂卡尔似乎平静多了。科潘凑过来，小心翼翼地问道，“蒂卡尔，我刚刚检查了所有的监测数据。有好消息也有坏消息。你想先听哪一首？”

"你儿子什么时候还在我这里卖关子？"蒂卡尔没好气地说，“首先，坏消息。啊，不，我们够倒霉的了，先说好消息吧。”

“好消息是，探测器的整体结构没有遭到破坏性破坏。此外，在撞击的瞬间，探测器启动了一项秘密保护计划，并主动释放了一些伪装材料，看起来就像彗星在自然状态下受到撞击时喷射出的材料。换句话说，新的病原体此刻不应该知道我们的存在。我们暂时是安全的。”

“那很好，那很好。”蒂卡尔松松了一口气，但他不高兴地想到另一个坏消息。

“坏消息呢？”它焦虑地问。

“恐怕我们不得不接受这一事实，即它已经与这种新的病原体共存了很长时间。”科潘突然回嘴。

“什么？我刚刚把消息发回了文明委员会。他们不能允许这种事情发生！病原体不能这么快突破隔离区！”蒂卡尔歇斯底里地喊道。

“你知道文明委员会的效率，按照病原体指数增长的趋势，等到文明委员会的主要防疫、病原体技术发展到恐怕无法摧毁的地步。至于在短时间内突破隔离区，在正常情况下，用现有的病原体科技水平确实是不可能做到的。然而，监测人员观察到，不久前，他们用行星重力弹弓加速了探测器。预计探测器将很快能够脱离隔离区(探测器于1977年发射，距离撞击不到30年，与两个监测器的生命周期相比，这确实是不久前的事了。).到那时，外部宇宙的真相将被揭示，他们会发现突破光速是如此简单。”

“蒂卡尔，你怎么了？”科潘一口气说完，却发现他的同伴已经昏过去了。它拼命摇晃着对方的身体，但蒂卡尔拒绝醒来。

它怎么能理解只有在梦里它才能逃离可怕的现实？

经过不懈的探索和追求，人类对大气有了越来越清晰的认识。科学家发现大气在不同的高度变化，所以他们人为地将大气分为五个不同的层次，以便更好地研究大气。

对流层是从地面到大约10公里的大气的最低层。在这个范围内，大气温度随着高度的增加而降低。在11公里附近，温度下降到-55℃。在这一层，大气活动极其强烈，要么上升，要么下降，甚至翻滚。正是由于这些不断变化的大气运动，形成了各种复杂的天气变化。风、云、雨、雪、雾、露、雷和冰雹也发生在这一层，所以有些人也称这一层为气象层。这层的顶部叫做对流层顶。

平流层从对流层顶上升到55公里。在这个范围内，温度不再像对流层那样持续下降，开始几乎不变，然后随着高度的增加而增加，达到-3~17℃的平流层顶温。这里的空气成分几乎是一样的，水蒸气和灰尘几乎不存在，所以经常是晴朗的，能见度很高。臭氧相对集中在平流层，最高浓度在25公里，形成所谓的臭氧层。臭氧能强烈吸收紫外线，这对地球上的生命非常重要。

平流层顶部的中间层，即从55公里到80公里，被称为中层大气，简称中间层。在这里，温度随着高度降低，在大约80公里，大约-90℃达到最低点。

热层从中层大气上升，即从80公里到500公里，温度随高度迅速上升，达到1000~2000℃。所以它被称为热层。这里的空气非常稀薄，大部分处于高度电离状态。

逃逸层上方500多公里是外层大气，它是地球大气层的顶部。这里地球的引力很小，加上空气很稀薄，气体分子相互碰撞的几率很小，所以空气分子像微小的导弹一样高速飞行，一旦它们向上飞行，它们将进入碰撞几率很小的区域，最后它将告别地球进入星际空间，所以外层大气被称为逃逸层。但总的来说，逃逸的大气只是一小部分，几乎可以忽略不计。这层的温度极高，但几乎是等温的。这里的空气也是高度电离的。

除了上述分层，科学家根据大气的电离状态将60公里以上的大气称为电离层。电离层在远程无线电通信中起着重要的作用。无线电波通过地面和电离层之间的多次反射传播，实现远距离无线电通信。人们把电离层描述为“反射无线电波的镜子”

然而，电离层只反射普通无线电广播中使用的波段，而不反射波长较短的无线电波。电视机使用短无线电波，这就是为什么电视机不能从远处看电视节目。为了在海洋的另一边接收电视节目，科学家们使用地球同步卫星在赤道上方36000公里的高度传输电视信号，这样生动的电视图像就可以通过海洋或大陆传输到成千上万个家庭的电视上。

磁层在大气科学中有时也被称为磁层，即500公里以上的大气。因为在这里，地球磁场在大气运动中起着决定性的作用。在太阳风的作用下，磁气圈经历了一系列变化:面向太阳的一侧被压缩，而背离太阳的一侧形成一条长尾巴，即磁尾，类似于彗星。面向太阳的一端大约是地球的十几个半径，距离地球中心70，000-80，000公里，它的尾巴大约是地球的100个半径，或者说距离太阳600多万公里。

太阳风和磁层之间的边界是磁层顶，外层空间是星际空间。因此，一些人认为磁气圈的顶部是大气层的顶部。

尽管磁气圈离地球表面很高，但它确实保护了人类。如果没有磁层，强大的太阳风会吹走臭氧层，甚至整个大气层。这是多么可怕的景象啊！

宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。科学家认为，宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度高密度大，产生巨大压力后发生了大爆炸。大爆炸后物质四处散去，随着温度的下降。宇宙逐渐出现了星系、恒星、行星乃至生命。

在20世纪30年代出现了超新星理论，意思是世界上的万事万物都不可能永恒存在，无论多久总会消亡，恒生也是如此。随着时光流逝，恒星也会迎来坍缩之时。然而如果恒星足够大，那么它在坍缩之时就会发生宇宙中最大的爆炸，从而瞬间变成星系中最亮的那颗星，这就是超新星。

超新星理论很好的解释了，宇宙中为何会凭空诞生新的恒星。同时超新星在诞生过程中所释放的上千亿倍的能量。也为宇宙中重元素的产生提供了可能。当宇宙拥有了所有物质后，那么在各种物理力的作用下，一步一步诞生了星体，从而星体与星体一起形成了星系，渐渐地，宇宙一步步变成了今天所看到的模样。

黑洞能吞进整个宇宙吗

黑洞是我们宇宙中最奇怪、最神秘的物体，它们像宇宙中的真空吸尘器，能吞没靠近它们的任何东西，不论是大头针还是体积是太阳 1 亿倍的星体，黑洞都能吞没。它们没有明确的目的，只是在时空中穿梭。宇宙中人类所认知的星体有 2000 亿个，天文学家相信在宇宙中有无数个黑洞，通过对黑洞深处的研究将揭开宇宙形成的奥秘。

黑洞是如何形成的？

继牛顿之后，一位名叫约翰?米歇尔的英国科学家预测，有一种物体有很强的引力场，以至于连光线都不能够逃逸。对于这一理论，法国数学家及科学家拉普拉斯作了明确的解释，而最有说服力的是奥本海默和他的同事提出的理论。奥本海默和施奈德合写了一篇关于星体及星云裂变的文章，其描述与我们现有的照片非常相似。那时，人们不叫它黑洞，这个名字是后来才有的。这些观察都证明，黑洞是真实存在的。

为了了解黑洞是如何形成的，首先需要知道宇宙是如何形成的。宇宙大约在 150 亿年至 200 亿年前形成。它始于无限密集且温度非常高的一个点，科学家称这一点为奇点，我们所知的自然法则对它完全不适用。它积累了大量的物质，到达一个极点后爆发，科学家称这种现象为大爆炸。大爆炸之后，小的气体云再一次集中起来，并在引力的影响下组合。因此，就形成像太阳一样的星体。太阳的历史大约为 50 亿年。它不会永远存在，再过 50 亿年太阳将会消亡。太阳可以将光和热量送到 3.8 亿公里之外。这些能量来自核裂变反应，在温度高达 1500 摄氏度时，氢转化成氦。当太阳到了生命尽头时，它将不能承受内部裂变反应的压力。热气使太阳膨胀并使它爆裂，然后，地球上的所有生命和其他行星将会湮灭。在此过程中，太阳将会变异成一个红色的巨星。当太阳的燃料最终用完后，它可能在自身重心的影响下分裂。许多像太阳一样的星体压缩成我们所知的中子星。黑洞源自于中子星，其数量比太阳一样的恒星多很多倍。

科学家怎样发现了黑洞？

渴望靠近星体是人类古老的梦。由于 16 世纪天文望远镜的出现，帮助我们解开了天体之谜。今天的射电望远镜的出现使我们能更准确地观察宇宙。1990年哈勃太空望远镜的发射升空，使我们能够更深入地观测宇宙。哈勃太空望远镜是以埃德温?哈勃的名字命名的，他早在 1929 年就注意到宇宙是持续扩张的。哈勃太空望远镜在我们的银河系中心所拍的照片非常清晰，基于这些照片，科学家推测在银河系中心有一个巨大的黑洞。科学家早已推测在银河外星系的中心有黑洞存在，当然有确切的证据。

天文学家用夏普超级照相机拍摄了 6000 亿个小斑点，其照片通过高性能的电脑阅读、分析，这就是天文学家如何在银河系中心发现了一个巨大黑洞的过程。如何拍摄一些事实上看不见的东西呢？天文学家从中心点按某种特定的，不同的间隔来观察星体，测量它们确切的速度。其结果发现和太阳系相似之处在于：越接近中心，星星移动得就越快。就像太阳系一样，在中心处有一个堆，它能控制一切。它不是一个太阳堆，而是 250 万个太阳堆同在一个非常小的体积里。中间的白色圆点是星星在黑洞周围旋转，这是一种死亡舞蹈，它们不可抗拒地旋入黑洞的中心并被吞没。

黑洞内部有什么秘密？黑洞内部有什么秘密在等待我们去探索呢？所有的物质，无论是灰尘还是行星，都趋向于黑暗，被重心巨大的力量所牵引，潜伏在内部的某个地方，这就是时间与空间分离的地方。

物理学家曾相信只有三维空间，即长度的维数、高度的维数及宽度的维数。三维的意思是三个数字让我们把一切事物放置在从你的鼻尖到宇宙的尽头。爱因斯坦说要引入第四维；时间，就是说宇宙由四维组成。为了理解宇宙的性质，我们不得不特别关注时间的维数。通常我们经历时间和空间是非常困难的事情。我们已经在太空中认知了三维。通常我们看表时只是感知时间，但不能影响时间。时间的运动总是在同一个方向上进行———从过去到将来。我们既不能让时间逆转，也不能让时间停止，更不能让时间提前。自然科学家把空间和时间用数字的方式描述成一个单元，时空，时间是第四维的。在 1905 年，爱因斯坦创造了数学原理，即他的特殊理论———广义相对论，来统一时间和空间。此理论证明一个运行的时钟比一个静止的时钟走得慢。也就是说，一个移动很快的物体，时间过得比在地球上慢。在飞机上，时间的延伸只是亿万分之一秒，然而，这个时钟仍然非常精确，足以证明爱因斯坦的理论。根据爱因斯坦的理论，按轨道环绕地球的飞行员，大约每小时行驶 73000 公里，时间过得却非常慢。为什么会这样呢？在广义相对论里没有绝对的时间。爱因斯坦把时间和空间作为动力来理解。因此时空不是平直的而是卷曲的。为了理解这一理论，我们想象一个空间作为一个有弹性的橡胶布。大量的天上星体创造了一个槽，就像蹦床上的保龄球一样。所有的物质都沿最小阻力的曲线轨道而运行，因此，物质决定了时空的曲率，同时时空决定了物质的运行行为。在太阳周围的区域，重心使时空卷曲。太阳背后的星光沿这个曲率运行并被弯曲。因此，星体的位置对于地球上的观察者来说有些歪斜。巨大的物质能使时空卷曲，它的功能就像曲光镜。

黑洞的奇点符合大爆炸的奇点。宇宙的密度及时空的曲率在这儿是无限的。数字不能处理无限的数字，所以奇点是抽象的点，没有人会到达那里。当你到达黑洞的中心会发生什么，就像在大爆炸之前会发生什么一样，这个答案目前无法回答，但黑洞给我们提供了发挥奇异思考的空间。

宇宙会被黑洞吞没吗？

黑洞能吸进整个宇宙吗？在原则上没有什么东西可以充满黑洞，但是我们的宇宙正在飞速地扩张。科学家发现其他河外星系都在移动，而且越到将来，它们移动的速度越快。如上所述，在银河系中心有一个大的黑洞，这个黑洞没有足够大的能量来停止扩张，宇宙本身也没有足够大的能量停止扩张。最终宇宙扩张到极限而再回转是可能的。有许多天文学家及理论物理学家相信这种现象将会发生。如果是那样，宇宙本身就是一个黑洞，它本身被吸入，然后再回到所有黑洞内部最终的奇点。

如果一个勇敢的宇航员乘坐火箭船，在黑洞边缘绕行，穿过黑洞的地平线，在那里将会发生什么样的情景？他将会遭遇什么样的危险？不幸的是，他将不能告诉我们他所知道的一切。因为这是一个单程旅行。他将会被强大的引力所吸引，并且像意大利面条一样抽出直到被扯碎。他不会生还如果一件东西不慎落入黑洞的中心，物理学家相信也许它不会丢失，它很可能过黑洞落入另一个宇宙，这就是虫洞。例如，两点之间最短的距离是直线，这是我们在小学就学到的知识。然而，物理学家认为这个结论不正确，因为一条直线不是两点间最短的距离。我们能在多维空间将纸弯曲，让两点彼此接触，所以虫洞是捷径，是最短的距离。通过多维空间的捷径，通过第三维，允许我们取巨大的距离，也许在一段时间内来回移动第四维，进行一次奇妙的时间旅行，这看起来不可思议，要能实现，可能要依赖黑洞的帮助。根据爱因斯坦的相对论，物理学家假设一个黑洞有两个末端，两个末端在时空的不同地区开始，直到 20 世纪 80 年代。这些隧道被看做为科幻作家的想象，科学家则排斥时间旅行的可能性。

但是斯蒂芬·霍金相信某一段的时间旅行是可能的，但是必须建立一个时间机器。理论上说，一个时间机器可能会起作用。太空船进入黑洞的虫洞，而在另一个时间另一个地点出现，太空船捕捉到一个行星，行星的引力就像磁铁。时间随着每一次旋转而慢下来。事实上，对于移动的物体来说，时间流逝较慢，也适用于虫洞的末端。如果遵循物理学家的假设，那么虫洞不必在宇宙空间，然而能与其他宇宙连接。许多科学家相信，我们的宇宙在渐渐地扩张，总有一天它会崩裂。如果这个最后的崩裂也被称为大爆炸，那么我们的宇宙能通过虫洞漫步并且产生新宇宙。这种想法让我们推测，宇宙的形成可追溯到 150 到 200 亿年以前，就是我们所称的多宇宙论。也许我们的宇宙并不孤独；也许我们的宇宙有孩子，也许我们的宇宙本身会发出隆隆的声音。

随着历史的进程，人类已揭示了许多宇宙的秘密。但是对于那些古老之谜你能找到真正的答案吗？一件事是肯定的：许多问题的答案仍藏在黑洞的深处。

宇宙全尺度暗晕内部结构高清图9月3日，来自中国科学院国家天文台的消息称，备受关注的暗物质研究获得一项重要理论突破——天文学家在当前标准宇宙学模型下，首次获得宇宙中从最小的类似地球质量大小到具有最大质量的超级星系团（跨越20个数量级）的暗物质晕（暗晕）内部结构的清晰图像。这一重大天文成果由中科院国家天文台王杰研究员领衔、中德英美等天文学家组成的国际合作团队共同完成，成果论文已在北京时间9月2日深夜出版的国际著名学术期刊《自然》上发表。图为艺术家对宇宙中具有不同质量的暗晕的想象图。

宇宙线又称宇宙射线，是来自宇宙的高能粒子流的总称，其成分包括质子和各种原子核、还有少量的光子、中微子、电子等。在靠近地球的太空中，每分钟约有一个宇宙线穿过一枚硬币大小的面积，人类对这些肉眼看不见的“天外来客"浑然不觉。

1912年，奥地利物理学家赫斯发现了宇宙线的存在。这些来自深空的粒子携带着比可见光光子高几百万倍的能量，为科学家们送来打开微观世界的“钥匙"。

1932年，美国物理学家安德森在宇宙线径迹中首次发现了反物质一．一带正电荷的电子。此后，粒子物理学问世，并由此产生了多枚诺贝尔奖牌。

宇宙线的精妙之处，还在于它如同一座桥梁，联系着微观世界与浩渺宇宙。

“宇宙线的粒子传播到地球，包含着许多信息。人类研究

工人们在高海拔宇宙线观测站配套工程建设现场施工

这些；信号，进而对物质的性质展开推断。"高海拔宇宙线观测站项目首席科学家、中国科学院高能物理研究所研究员曹臻说。

曹臻说，作为来自外太空的唯一物质样品，宇宙线携带着其产生地“源”天体及其经过空间的宇观环境，乃至天体演化及宇宙早期的奥秘，是人类探索宇宙的重要途径。科学家因此将其称为传递“宇宙大事件"的“信使"。

如果宇宙在不断膨胀的话，那么昨天的宇宙就比今天的小，去年的宇宙比今年的小。假设我们回到很久很久以前的过去，那么这时的宇宙一定很小，宇宙中的很多物质一定被压缩到非常小的体积。

第一个产生这种想法的是一个比利时的天文学家，名叫乔治·埃杜伍德·莱美卓。他在 1927 年提出宇宙是从一个发生剧烈爆炸的“宇宙蛋”开始的，今天在不断膨胀的宇宙是由爆炸产生的。美籍俄罗斯天文学家乔治·盖蒙给这个大爆炸起了一个非常合适的名字叫“大碰撞”。

“大碰撞”是在什么时候发生的呢？如果我们知道分离的星系的平均数和星系间彼此移动时的速度，我们就能很容易地向回推算并掌握这些星系聚到一起的时间。

这里还有一些让人迷惑的问题。第一，很难判断出每个星系彼此间的距离；其次，很难说清楚星系分离时的速度有多快；第三，持续的扩大不可能保持同样的速度。

当哈勃第一次发现宇宙在不断扩大时，他计算出平均分离数，膨胀速度和随时间变化的膨胀速度并应用这些最准确的数字得出大碰撞发生在 20 亿年以前。这个结论遭到地理学家和生物学家的强烈反对，这些人认为地球的产生就在 20 亿年前，他们坚信宇宙不可能比地球还年轻。

在哈勃的这次初步估算后的 60 年内，很多信息表明大碰撞发生在很久很久以前。现在用到的这些资料都表明大碰撞发生在 150 亿年以前，即宇宙的年龄是 150 亿年。但是这个结论并不是很可靠，有的天文学家认为宇宙的年龄是 100 亿年，有的认为是 200 亿年。如果收集到更多更好的证据，那么这个问题终将会被解决。

如果 150 亿年这个数字是正确的，那么当我们太阳系形成时，宇宙已经存在 100 亿年了。

中，物质是从何而来的？如果说物质是在大爆炸的过程中产生的，那么宇宙中某些星系的年龄为什么会比宇宙本身的年龄还大呢？

——三种不同元素 （氦、铍的不稳定同位素和碳）的共振频率尽管极不可能调谐，但它们却调谐得非常精确，结果产生出足够的碳构成更重的元素——宇宙中的生命构件。

——从出现生命这一表面现象看，宇宙中的物理常数精确地相互调谐也是一个极不可几的事件，这包括宇宙中“物质” （即重子）的数量和分布恰到好处，普遍存在的力的值以及中子、质子和电子各自的电荷也精确地相互平衡。

——在

航天与宇宙航行是什么关系?

从上述“天”和“空”的现代科学含义中我们知道，所谓“航空”，就是人类在地球大气层 中的活动，所使用的飞机、直升机、飞艇和气球等飞行器统称为“航空器”。所谓“航天”，就是人类冲出地球大气层，到宇宙太空中去活动，即宇宙航行。它所使用的是航天器及其运 载火箭。

不过，宇宙航行的范围 过于宽广。我们知道，地球只不过是太阳系九大行星中一颗中等大小的行星，与太阳的距离约 1.5 亿千米，即 1 天文单位。而最远的冥王星，离太阳近 40 天文单位。如果以彗星的活动范围计算，太阳系的半径为 23 万天文单位。但太阳只不过是银河系中一颗中等大小的恒星，银河系中有 1000 多亿颗恒星，银河系的半径达 5 万光年。光年是光行进 1 年的距离，光速为 30 万千米/秒，1光年大约是 10 万亿千米。可是，在宇宙中，有 1000 多亿个像银河系一样的星系，统称河外星系，宇宙的尺度以 100 亿光年计算。同时，冲出地球大气层在太阳系范围内活动，与冲出太阳系在银河系活动中，它们对科学技 术的要求不可同日而语。离太阳最近的恒星比邻星，距离太阳达 4.2 光年，若以第三宇宙速度前往，即以 16.7 千米/秒的速度惯性飞行，需要 7.5 万多年，到最近的河外星系--仙女座星系，则需要 460 多亿年，因此，这是目前的技术所远远不能胜任的。正是由于上述原因， 我国著名科学家钱学森认为，宇宙航行应划分为两个阶段，第一阶段是在太阳系内活动，叫 航天，第二阶段是到银河乃至河外星系活动，叫航宇。他还指出，要实现航宇的理想，科学 技术还需要若干次大的飞跃。

当前，人类还处在航天的开头阶段。因此，我们将有关的事业、单位、人员和飞行器，都冠 以“航天”的头衔，如航天事业、航天局、航天员和航天器等等。

确实，有一些可敬的学者对“地球是宇宙中心”这一普遍被接受的论点提出过异议。古希腊哲学家费洛索菲·费洛拉斯首先提出了一个新论点，他认为地球不是宇宙的中心，它也是绕着某一个物体而在空间运动的星体，上述的“某物体”才是宇宙的中心。大约在公元前 450 年，他提出地球和所有的行星、太阳一起绕着一个看不见的亮点运动，这个亮点我们是看不到的，除非它可以反射太阳的光。他的论点既未被证实，同时也存在逻辑问题，因而未引起人们的重视。

一个世纪以后，公元前 350 年，古希腊天文学家海瑞克莱第斯提出了一个较切合实际的设想。他注意到了水星和金星的运动规律，即水星和金星在运行中总与太阳保持一定的距离，有时远离太阳一点，而后又返回来。当它们运行到太阳的另一侧时，又远离太阳一点，而后又返回来，周而复始，规律依旧。于是他提出，观察到的现象说明水星和金星在绕着太阳旋转，而太阳和水星、金星又一起绕着地球转动。这个观点给人们许多启示，但对多数的古希腊天文学家来说是无法接受的。这些天文学家信奉着地球中心学说，他们固执地认为所有的星球都围绕着地球转动，这是天经地义的，毫无例外。

约公元前 260 年，古希腊的另一位天文学家阿里斯塔克提出了一个更激进的设想，这个想法是他试验计算太阳与地球间的距离时猛然想到的。当月亮处于半月状的时候，月亮、地球、太阳间的位置正好组成一个正三角形，它们分别处在正三角形的顶点上（这一点在后面的论述中还要做详细的解释）。这恰是我们三角学所研究的三角形的一种，如果你知道了这个三角形的三个角的度数，你就可以利用三角原理算出太阳距月亮有多远。可惜的是阿瑞斯塔修斯没有工具，无法准确地量出这三个角的角度，所以这个计算没有完成。尽管如此，他仍认定太阳到地球的距离是月亮到地球距离的 20 倍，而太阳和月亮在空中看起来大小相同，因此，太阳大小肯定是月亮的 20 倍。

依照这种计算，他估计太阳的直径是地球直径的 7 倍。尽管这个结论的误差非常大，但还是可以说明硕大的太阳是围绕相对来说十分渺小的地球旋转这一观点，该是多么地荒谬。而事实也正相反，地球和所有的行星围绕着太阳转。

阿里斯塔克是第一个提出太阳为宇宙中心的人（我们称这一论点为“宇宙日心说”）。由于其他天文学家未能严肃地对待这一论点，他也没得到普遍的承认。

然而，几个世纪过后，天文学家们对那些复杂的数学问题变得有些不知所措了，于是他们认为需要重新理解一下“地心”学说了。1252 年卡斯泰勒国王阿方索五世研究了新的星系结构，提出了以自己名字命名的星系排列理论：“阿方索排列”，他激昂地说：“即使万物之灵降临于人世时向我发问，我也会坚持这个单一的宇宙体系。”到 1500 年，波兰天文学家尼克洛·哥白尼也发现了宇宙的这个单一体系——即阿里斯塔克的日心体系理论。

阿里斯塔克只不过将日心学说公式化了，他在具体研究上并没做什么工作。卡波奈库茨不但继承了这一理论，而且用日心学说解释了行星之所以逆行的原因，对星星或明或暗现象也做了完满的解答。更重要的是，日心学说使行星位置的计算变得更简单了。

在当时，是否发表这一研究成果，哥白尼是犹豫不决的。因为他知道，一旦宣布了他就会陷入困境，会遭到宗教势力的强烈反对。因为他们曾经扼杀过日心学说，他们信奉上帝，《圣经》在支持他们。哥白尼的手稿在天文学家的手里传来传去，在他去世的那一年，即 1543 年才公诸于世（即使是在日心学说中，地球也是中心的理论还残有一席之地，至少月亮是围着它转的）。

第一位使用日心学说计算行星位置的是德国天文学家埃若斯莫茨·瑞索德，他的计算结果于 1551 年公布于众，并得到普鲁士公爵阿尔伯特的支持和推广。为此，后人称它为“普鲁士排列”。尽管这一体系比“阿方索排列”先进得多，而且历史也向前推进了三个世纪，但不少人仍不愿意放弃陈旧的观念。他们当中的一些人坚持认为，日心说理论虽然能产生更好的行星排列，但不过是一种灵巧的数学计算而已，它并不意味着地球真的围绕着太阳旋转。这种争论持续了近半个世纪，直到伽利略和他的望远镜问世才算终了。1610 年伽利略观察到了木星，在他的望远镜里木星成了一个小亮球，这一结果第一次说明了木星也可能是一个世界，它四周还有四个较小的星球环绕它转。正如月亮环绕着地球旋转一样。像这样附属的星体我们称之为“卫星”（“卫星”来自于拉丁语，语意是指那些对头面人物阿谀奉承的人）。月亮就是地球的卫星。伽利略发现了木星的四颗卫星。

这一发现的重要性在于，不是所有的星球都是绕着地球旋转，如木星的四颗卫星，它们绕着木星旋转。这意味着地球绝非万物围绕的中心。

当然，有关这一点也还有争议，有人可能认为木星连同它的四颗卫星一起环绕着地球旋转。后来，这一说法也被伽利略的新发现否定了。伽利略对金星做了深入的研究，他指出，从旧的地心学说来看，一个不发光体的光亮应来自反射光，而金星的位置正介于太阳和地球之间，那它就总是以新月形的形象出现在天空。如按日心学说来理解，那么金星就应该像月亮一样在空中出现各种盈亏形象，即从新月形到满月形。事实表明，金星的形象正如伽利略所描述的那样，它有盈有亏。

这个发现奠定了日心学说。行星，包括地球一起环绕着太阳旋转，所谓“行星”只限于绕太阳旋转的星体。因此，太阳不是行星。月亮也不是行星，它只是地球的一颗卫星。而地球呢，毫无疑问它是一颗行星。由此可得出结论：到当时为止，至少有六颗行星以太阳为中心，它们依次是水星、金星、地球（和月亮）、火星、木星（和四颗卫星）和土星。所有这些星体组成在一起，构成了人们常说的太阳系（sol 是拉丁语，语意是太阳）。

那些旧学说的信奉者们极力争辩：如果一个人能从望远镜里观察到什么东西，这个人的视觉肯定有毛病。其实这些人只能引起人们的嘲笑。 1633 年天主教皇采用了强制性的手段，强迫伽利略说地球是静止不动的，伽利略在酷刑下认可了。但教庭拿不出证据来证明他们是对的。有关由行星（包括地球在内）组成了太阳系，它们以太阳为中心旋转着这一事实从伽利略开始就被受过教育的人们普遍接受了。当然，日心学说也引出了一些问题：似乎太阳在空中也有一定的运行路线，并与地球的赤道呈一定角度，因而才产生四个不同的季节。用日心学说怎么解释它呢？如果地球的地轴绕太阳旋转的平面是垂直的，那么太阳在天空中的位置刚好在赤道上空。实际上，地轴相对于旋转平面的垂线呈 23.5°，这个倾角在行星绕太阳旋转的过程中永远保持不变。这意味着地球是绕轨道运行的，有一半的过程是地球的北半部正对着太阳，使得太阳在中午的时候直射在赤道以北的区域里；而另一半的过程是地球的南半部正对着太阳，使得太阳在中午的时候照在赤道以南的区域。这一事实很明确地解释了太阳升降和四季轮回的原因。

这样，对时间单位的理解，就可以按真正的天文意义来定义了：即“一天”是指地球以它的轴旋转时的周期，“一日”指的是月亮绕地球旋转的周期，“一年”指的是地球绕太阳旋转的周期。

宇宙“初冬”曾有“雪花”弥漫

瑞士两位物理学家日前提出，宇宙的第一个“冬天”就有雪花，当时薄薄雪片可能曾弥漫了整个沉寂而又黑暗无边的宇宙，但“雪花”是固态氢气，而不是人们通常在冬天所见到的普通冰粒。

科学家所认为的宇宙的第一个“冬天”是黑暗年代结束前的一小段时间，当时宇宙的年龄还不到１０亿年。科学家认为，氢之所以能够形成固态是因为氢气膨胀时受到冷却，温度变得比背景温度还低，这些背景温度由大爆炸发生后形成的宇宙射线所决定。即便是今天，这些射线还使得广阔的宇宙空间维持在零下２６９摄氏度。而在大气压力的作用下，氢气的凝固点为１４K，也就是零下２５９摄氏度。

科学家认为，氢是宇宙中最丰富的元素，宇宙中的氢元素大部分都以气态或者“浓缩”在恒星内部的方式存在。恒星开始出现后，它们发射的紫外线就使得氢雪不复存在，黑暗时代氢雪的“昙花一现”也就匆匆而去，代之而来的就是充满光线的宇宙“春天”。