宇宙學(xué)是天文學(xué)的一個(gè)分支，涉及宇宙的起源和演變，從宇宙大爆炸到今天，直至未來(lái)。根據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的定義，宇宙學(xué)是對(duì)宇宙整體大尺度特性的科學(xué)研究。

宇宙學(xué)家困惑于弦理論、暗物質(zhì)和暗能量等奇異的概念，以及究竟是一個(gè)宇宙還是多個(gè)宇宙(有時(shí)稱為多重宇宙)。天文學(xué)的其他方面研究的是單個(gè)天體和現(xiàn)象或天體集合，而宇宙學(xué)研究的是整個(gè)宇宙從誕生到死亡的全過(guò)程，每個(gè)階段都充滿了奧秘。

一、關(guān)于宇宙學(xué)

20 世紀(jì)初，人們對(duì)浩瀚宇宙的理解有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。愛(ài)因斯坦在他的《廣義相對(duì)論》中提出了空間與時(shí)間的統(tǒng)一。20 世紀(jì)初，科學(xué)家們還在爭(zhēng)論銀河系是否包含了整個(gè)宇宙，或者它只是眾多恒星的集合之一。

據(jù)《科學(xué)美國(guó)人》報(bào)道，埃德溫-哈勃計(jì)算了天空中一個(gè)模糊的云霧狀物體的距離，確定它位于銀河系之外，證明我們的銀河系只是浩瀚宇宙中的一滴水。哈勃利用廣義相對(duì)論奠定了這一框架，并測(cè)量了其他星系，確定它們正急速遠(yuǎn)離我們，從而得出結(jié)論：宇宙不是靜止的，而是在不斷膨脹的。

近幾十年來(lái)，宇宙學(xué)家斯蒂芬-霍金(Stephen Hawking)確定宇宙本身不是無(wú)限的，而是有一定大小的。然而，它缺乏一個(gè)明確的邊界。這一點(diǎn)與地球類似;雖然地球是有限的，但環(huán)繞地球旅行的人永遠(yuǎn)找不到盡頭，而是會(huì)不斷地環(huán)繞地球。霍金還提出，宇宙不會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去，而是最終會(huì)終結(jié)。

二、宇宙學(xué)任務(wù)和儀器

美國(guó)國(guó)家航空航天局的宇宙本底探測(cè)器(COBE)于 1989 年 11 月發(fā)射升空，對(duì)整個(gè)天空的輻射進(jìn)行了精確測(cè)量。這項(xiàng)任務(wù)一直持續(xù)到 1993 年。

盡管美國(guó)宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡可能因其令人震驚的圖像而最為人熟知，但它的主要任務(wù)是宇宙學(xué)。通過(guò)更精確地測(cè)量仙王座變星(亮度和脈動(dòng)之間具有明確比率的恒星)的距離，哈勃幫助完善了對(duì)宇宙膨脹過(guò)程的測(cè)量。自哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)射以來(lái)，天文學(xué)家們一直在利用它進(jìn)行宇宙學(xué)測(cè)量并完善現(xiàn)有的測(cè)量。

太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的宇宙學(xué)家亞當(dāng)-里斯(Adam Riess)在一份聲明中說(shuō)：多虧了哈勃，如果你把暗能量可能與宇宙常數(shù)不同的所有方式都放在一個(gè)盒子里，那么這個(gè)盒子現(xiàn)在要小三倍。這是進(jìn)步，但我們要確定暗能量的本質(zhì)還有很長(zhǎng)的路要走。

美國(guó)宇航局的威爾金森微波各向異性探測(cè)器(WMAP)是一個(gè)從2001年運(yùn)行到2010年的航天器。WMAP繪制了宇宙微波背景(CMB)中的微小波動(dòng)，即來(lái)自早期宇宙的古老光線，并確定普通原子只占宇宙的4.6%，而暗物質(zhì)占24%。

宇宙學(xué)家查爾斯-塞夫(Charles Seife)在《科學(xué)》雜志上說(shuō)：當(dāng)WMAP衛(wèi)星拍攝到有史以來(lái)最詳盡的宇宙微波背景圖片時(shí)，人們對(duì)暗能量的存在和宇宙的構(gòu)成的疑慮就煙消云散了。

歐洲航天局的普朗克太空任務(wù)從 2009 年持續(xù)到 2013 年，繼續(xù)對(duì)宇宙微波背景進(jìn)行研究。

歐空局目前正在開(kāi)發(fā)歐幾里德任務(wù)，根據(jù)歐空局的情況介紹，該任務(wù)將于2023年發(fā)射。歐幾里德將更精確地研究暗物質(zhì)和暗能量，追蹤其在宇宙中的分布和演變。

歐幾里德任務(wù)的核心是物理學(xué)中的十億磅問(wèn)題之一，歐空局的大衛(wèi)-帕克(David Parker)在一份聲明中說(shuō)。

三、共同的宇宙問(wèn)題

1.宇宙大爆炸之前發(fā)生了什么?

由于宇宙的封閉性和有限性，我們無(wú)法看到宇宙的外部。空間和時(shí)間始于宇宙大爆炸。雖然人們對(duì)其他宇宙的存在有許多猜測(cè)，但目前還沒(méi)有觀測(cè)它們的實(shí)際方法，因此永遠(yuǎn)不會(huì)有任何證據(jù)證明(或反對(duì)!)它們的存在。

2.宇宙大爆炸發(fā)生在哪里?

據(jù) Live Science 報(bào)道，宇宙大爆炸并不是發(fā)生在一個(gè)點(diǎn)上，而是整個(gè)宇宙的空間和時(shí)間同時(shí)出現(xiàn)。

3.如果其他星系似乎都在急速遠(yuǎn)離我們，那我們不就成了宇宙的中心了嗎?

不是的，因?yàn)槿绻覀兦巴粋€(gè)遙遠(yuǎn)的星系，那么周圍的星系似乎也都在急速遠(yuǎn)離我們。把宇宙想象成一個(gè)巨大的氣球。如果你在氣球上標(biāo)記多個(gè)點(diǎn)，然后把它吹起來(lái)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)每個(gè)點(diǎn)都在遠(yuǎn)離其他所有點(diǎn)，盡管沒(méi)有一個(gè)點(diǎn)位于中心。宇宙的膨脹也是如此。

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