中國古代就有天圓地方之說,人們仰望星空的時候看到的恆星仿佛都是一樣的大小,仿佛是在天球上具有相等的距離,這就給人一種錯覺。
在那個時候,人們並不清楚星星距離的遠近。其實這是景深被高度壓縮形成的錯覺,使人誤以為這些恆星與地球的距離是相等的。
》在幾千年前的春秋戰國,我國的天文學家甘德和石生,就著有《甘石星經》。
這是世界上最早的完整天文著作,書中記錄了黃道面上的120顆恆星。恆星是按照黃道面上的360度一周的刻度劃分。
在古代的西方,也並不清楚星星到底是個什麼東西。西方神話里認為,星星是天神身上配飾閃耀的光芒,它們連線的形狀就組成了天神的形狀,這就是所謂的星座。
伽利略第1個用玻璃鏡片組成了天文望遠鏡,當時的放大倍率還比較小,只有月亮看得比較清楚,勉強能夠看到土星環。
上面這張圖片就是伽利略的天文望遠鏡,看上去非常的簡陋。但是對於人類來說意義重大,就是第1次搞明白,星星有體積有結構。
》100年以後,英國的天文學家赫歇爾造了一台放大倍率為900多倍的望遠鏡。
目鏡放在房子裡面,鏡筒長達5米,伸到戶外去用架子架著,整個這一套組合放置在一個可以旋轉的基座上。這是第1台真正意義上的天文望遠鏡,是現代天文望遠鏡的鼻祖,已經具備了現代天文望遠鏡全部的結構。
由於宇宙實在是太遼闊,直到現在我們也不能完全肯定宇宙有多大。只能說可觀測的宇宙,半徑是450億光年。
人類對宇宙的結構的探索,一直是在對遼闊星空無限的嚮往,和好奇心的驅動下,緩慢地進行中。在宇宙中有數不清的星星和各種各樣的天體,它們的分布規律,一直困擾天文學家。
最開始的時候天文學家們以為恆星像一把沙子那樣,在天空中彌散著分布。隨著天文望遠鏡越來越先進,觀測精度越來越高。原先那些看上去像星星的天體,實際上是由眾多恆星組成的星系。
這個時候天文學家們才認識到,有無數恆星組成的宇宙是分結構的。但是當時只知道恆星組成了星系。而且科學家們還以為星系在宇宙中的分布是很均勻的。
愛因斯坦發展出廣義相對論以後,才對宇宙的誕生與演化有了一個理論上的框架模型。根據這個框架模型,宇宙是不能以靜態形式存在的,要麼收縮,要麼膨脹。在廣義相對論場方程里,原來有一個宇宙常數這一項,但是愛因斯坦自己並不能很確信是否要放這一項,他先加進去後來又把它拿掉了。但是實際上,這一項非常重要,在數學上定義了宇宙中最基本的存在,這裡面也許包含著某種秘密,但是現代科學可能還不知道。
》天文學家發現了恆星中的造父變星,對星系和與地球的距離可以進行精確的測定。
上世紀30年代,美國天文學家哈勃對銀河系外遙遠的星系進行了長期的觀測,發現它們在飛離地球,而且飛離的速度,與距離成正比。這成為了宇宙大爆炸的最直接證據。而且目前觀測的結果表明,地球所在的位置確實是大爆炸的中心點。
人們以地球為原點,根據天文望遠鏡的觀測,畫出可觀測宇宙的結構圖。
》宇宙「大尺度絲狀結構」,這是有史以來最令人震撼的宇宙場景。
和我們想像的不同,星系在宇宙中的分布並不是像一盤沙子那樣。它們連接在一起,成為長長的絲線狀,時而捲曲時而盤旋,縱橫交錯,組成無數條由星系連綴的脈絡,就如同我們人體的經絡分布一樣。
每一個絲狀結構的尺度在70萬到150萬秒差距。在這些絲狀結構的中間,是廣袤無垠的宇宙荒漠,尺度可達幾億到幾十億光年。
早在上世紀30年代,和哈勃同時代的瑞士天文學家已經發現了星系中恆星的旋轉速度過高的問題,這些過高的旋轉速度必須有額外的質量提供引力,才能夠約束住星體在同一個星系裡。這種看不見的質量,人們稱之為暗物質。整個宇宙的結構與分布,都是由暗物質提供引力約束主導的。正是由於暗物質的分布,形成了宇宙的大尺度絲狀結構。
我們對宇宙的認識,也是如同一個生命演化那樣的過程,從初級到高級。人類並不是與宇宙分離的,而是宇宙的一部分,包括人的意識。支配我們人體所有的規律都是宇宙中的規律的一部分。
很多科學家和學者都認為,宇宙本身就有智慧有生命,宇宙是「活的」。而人類只是宇宙的孩子。
》我們可以這樣認為,暗物質是宇宙本身,而物質只是宇宙的意識!我們活在宇宙的意識中,因而我們也意識到了宇宙。