第1322章 渊天宫（159）（1/1）

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因无法观察可观测宇宙边缘以外的空间，所以不知道宇宙的大小是有限还是无限。估计表明，如果整个宇宙是有限的，必须大于可观测宇宙250倍以上。宇宙的总体大小一些有争议的。宇宙无边界的方案认为，如果宇宙有限，其范围估计值将高达百万秒差距。

天文学家通过假设ΛCDM模型准确地描述了宇宙从非常均匀、炽热、密集的原始状态到其当前状态的演变，并通过测量构建该模型的宇宙参数来计算宇宙的年龄。该模型在理论上被很好地理解，并且在最近一段时间得到高精度天文观测数据（如探测器和普朗克卫星）的支持。拟合的观测结果通常包括宇宙微波背景辐射各向异性、Ia型超新星的亮度与红移的关系，以及包括重子声学振荡特征在内的大尺度星系聚集。其他观测结果，如哈勃常数、星系团丰度、弱引力透镜和球状星团年龄，与这些观测结果基本一致，为模型提供了检验，但当前测量的不太准确。假设ΛCDM模型是正确的，通过许多实验使用各种技术测量参数，根据截至2015年普朗克卫星的观测数据，可计算出宇宙年龄的最佳值，即137.99±0.21亿年。随着时间的推移，宇宙及其内涵已经演变。例如，类星体和星系的相对分类已经改变，空间本身也扩大了。由于宇宙膨胀，地球上的科学家可以观测到300亿光年外星系发出的光，尽管这些光只飞行了130亿年，因为地球与该星系之间的空间已经膨胀。这种膨胀与来自遥远星系的光发生红移的观察结果是一致的，发出的光子在旅程中被膨胀的空间拉伸为更长的波长和较低的频率。对Ia超新星的分析表明，空间膨胀的速率正在增长。

宇宙中物质越多，物质间相互引力就越强。如果宇宙太密集，那么会重新坍缩成引力奇点。如果宇宙包含的物质太少，那么引力就会太弱，星系或行星等天文结构将无法形成。自从大爆炸以来，宇宙一直在单调膨胀。宇宙拥有相当于每立方米5个质子的合适的质能密度也许并不奇怪，因此能够过去138亿年不断膨胀，为当前观测到的宇宙的形成提供时间。

此外，科学家发现还有动态的力作用于宇宙中的粒子，影响膨胀速率。1998年以前，由于宇宙引力相互作用的影响，预计膨胀速率会随着时间的流逝而下降。因此，宇宙中还有一个可观测量，称为减速参数，大多数宇宙学家预计该参数为正数，并且与宇宙的物质密度有关。1998年，减速参数由两个不同的团队独立测量为负数，大约为-0.55，这在技术上意味着宇宙尺度因子的第二个导数在过去50-60亿年是正数。然而，这种加速度并不意味着哈勃常数（宇宙常数）当前正在增加。

时空是所有物理事件都在上演的竞技场。时空的基本要素是事件。在任何给定的时空中，事件被定义为在特定时间上特定位置。时空是所有事件的集合（就像线是它的所有点的集合一样），正式地组成一个流形。事件（如物质和能量）会弯曲时空。另一方面，弯曲的时空迫使物质和能量以某种方式运行。只考虑其中之一而不考虑另外一个是没有意义的。

宇宙似乎是一个平滑的时空连续体，由三个空间维度和一个时间维度组成。因此，物理宇宙时空中的事件可以通过一组四个坐标来识别：x、y、z、t。平均而言，观测到的空间非常接近平坦（曲率接近于零），这意味着欧几里德几何体在经验上是真实，以高精度遍及大部分宇宙。与球体进行类比，时空似乎也具有一种单连通拓扑结构，至少在可观测宇宙的尺度上是这样。然而，当前的观测结果不能排除宇宙有更多的维度（由弦理论等理论假设）以及时空可能有一个多连通全局拓扑的可能性（与二维空间的圆柱形或环形拓扑类比）。宇宙的时空通常从欧几里德的角度解释，空间由三个维度组成，被称为第四维度的时间由一个维度组成。通过将空间和时间结合到一个称为闵可夫斯基空间的单一的流形中，物理学家简化了大量的物理理论，并以更统一的方式描述了宇宙在超星系和亚原子水平上的工作原理。时空事件不是绝对定义的空间和时间，而被认为是相对于观察者的运动。闵可夫斯基空间近似于没有引力的宇宙，广义相对论的伪黎曼流形用物质和引力来描述时空。

广义相对论描述了时空如何弯曲和弯曲的质量和能量（引力）。宇宙的拓扑或几何包括可观测宇宙的局部几何体和全局几何体。宇宙学家通常使用给定的空格一样（流形）的时空片段，称为共动坐标。可观测的时空部分是后向光锥，它划定了宇宙学视界。宇宙学视界（也称为粒子视界或光视界）是粒子能在宇宙年龄内抵达观察者的最远距离。这个视界表示宇宙的可观测区域与不可观测区域之间的边界。宇宙视界的存在、性质和意义取决于特定的宇宙模型。决定宇宙理论未来演化的一个重要参数是密度参数Ω，它被定义为宇宙的平均物质密度除以该密度的临界值。根据Ω是否等于、小于或大于1，对应三个可能的几何形状之一，分别被称为平坦的、开放的和封闭的宇宙。

包括宇宙背景探测器（COBE）、威尔金森微波各向异性探测器（）和宇宙微波背景辐射的普朗克地图在内的观测数据，表明宇宙在有限年龄范围内是无限的，正如弗里德曼-勒马埃特雷-罗伯逊-沃克（FLRW）模型所描述的那样。因此，这些FLRW模型支持暴胀模型和宇宙学标准模型，描述了当前由暗物质和暗能量主导的平坦、均匀的宇宙。