宇宙是有界還是不斷膨脹的？存在暗物質和暗能量嗎？宇宙奇事們

宇宙是有界的還是不斷膨脹的？存在暗物質和暗能量嗎？天文學家們不斷給人們描繪令人驚奇的宇宙畫面，下面是我們居住的宇宙中最令人驚奇和有趣的事情。圖源：STScI/NASA

宇宙已經不年輕了：宇宙起源於宇宙大爆炸，估計大約已有137億年。天文學家通過測量宇宙中物質的組成和能量密度計算出了這個數字，這使得人們能夠確定宇宙在過去擴展的速度。由此，研究人員可以準確把握大爆炸發生的時間。宇宙的時間從大爆炸開始算起。宇宙越變越大：20世紀20年代，天文學家埃德溫·哈勃革命性的發現：宇宙不是靜止的，而是正在膨脹。長期以來人們認為宇宙中的引力會減緩這種膨脹，甚至使它收縮。

在1998年，哈勃太空望遠鏡研究了非常遙遠的超新星，發現很久以前宇宙膨脹的速度比現在要慢。這表明，宇宙中有一種莫名其妙的力量，叫做暗能量，正在推動宇宙加速膨脹。雖然暗能量被認為是一種奇特的力量，它以不斷增長的速度將宇宙分開，但它仍然是科學中最偉大的謎團之一，因為它的探測對科學家來說仍然是難以捉摸的。

宇宙的增長突飛猛進：神秘的暗能量不僅能推動宇宙的膨脹，而且似乎在不斷加速宇宙分裂。研究人員認為，星系離地球越遠，它就越快離開地球。宇宙的加速也證實了阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論，愛因斯坦用宇宙學常數來解釋奇怪的暗能量，它似乎抵消了重力並使宇宙加速膨脹。圖源：NASA, ESA

宇宙可能是平的：宇宙的形狀受引力和膨脹率的影響。如果宇宙的密度超過某個臨界值，那麼宇宙就「閉合」，就像球體的表面。在這種情況下，這意味著宇宙不是無限的。宇宙可能最終停止膨脹，並開始收縮。如果宇宙的密度小於臨界密度值，那麼宇宙的形狀是「開放的」，就像馬鞍的表面。

在這種情況下，宇宙沒有邊界，並將繼續不斷擴展。如果宇宙的密度完全等於臨界密度，那麼宇宙的幾何結構就是「扁平的」，就像一張紙。在這裡，宇宙沒有界限，將永遠膨脹，但在無限的時間之後，膨脹率將逐漸接近零。

宇宙充滿了無形的東西：宇宙絕大多數是由看不見的東西組成的。事實上，根據天文學家的說法，可以探測到的恆星、行星和星系只佔宇宙的4%。另外96%是由看不見的物質組成的。這些難以捉摸的物質，被稱為暗能量和暗物質，還沒有被探測到。圖源： ESA/Hubble

宇宙有它誕生的回聲：宇宙微波背景是由137億年前宇宙大爆炸遺留下來的光回波組成的。宇宙大爆炸餘音繞梁，仍然圍繞著宇宙。歐洲航天局的普朗克太空探測器任務用微波光繪製了整個太空，揭示了宇宙如何開始的。科學家們希望利用這項任務的數據來解決宇宙學中一些最有爭議的問題，例如宇宙形成後到底發生了什麼的問題。圖源：ESA/ LFI & HFI Consortia

也許會有更多的宇宙存在：我們生活在一個多元宇宙中，我們的宇宙是眾多宇宙中的一個，這個想法來自於永恆膨脹的理論，這表明在大爆炸之後不久，時空在不同的地方以不同的速率膨脹。根據這個理論產生了氣泡宇宙理論，各宇宙有各自的物理定律來運作。這個概念是有爭議的，一直是純粹的假設。研究人員說，如果兩個宇宙發生碰撞，它將在宇宙微波背景下留下一個圓形圖案。圖源：Stephen Feeney/UCL

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