宇宙的定義是物理意義上的所有空間和時(shí)間(統(tǒng)稱(chēng)時(shí)空)及其內(nèi)涵,包括各種能量,如電磁輻射、公共物質(zhì)、暗物質(zhì)、暗能量等,其中公共物質(zhì)包括行星、衛(wèi)星、恒星、星系、星團(tuán)和星際物質(zhì)。宇宙還包括影響物質(zhì)和能量的物理定律,如守恒定律、經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論等。
在中國(guó)古代,“宇”和“宙”都是指人們居住房屋的一小部分,它們被引申為越來(lái)越大的“宇宙”概念。宇宙是指空間,宙斯是指時(shí)間,這是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的演化過(guò)程。
在宇宙中還有什么等待著人類(lèi)去發(fā)現(xiàn)呢?下面是一些關(guān)于宇宙的令人困擾的謎團(tuán)。
宇宙將如何終結(jié)?

科學(xué)家不僅好奇宇宙的起源,而且好奇宇宙以后的終結(jié),究竟是“大收縮”、“大凍結(jié)”,還是“大撕裂”?如果暗能量不足以抵抗最終的主導(dǎo)引力,整個(gè)宇宙可能會(huì)坍縮成一個(gè)奇點(diǎn),與“大爆炸”相反;或者暗能量導(dǎo)致宇宙進(jìn)入緩慢而漸進(jìn)的膨脹,所有物質(zhì)在絕對(duì)零度附近死亡;如果暗能量壓制了所有其他力量,它會(huì)扭曲宇宙結(jié)構(gòu),導(dǎo)致“大撕裂”。不知道宇宙的最終命運(yùn)是怎樣的。
是什么引發(fā)了宇宙大爆炸?
大爆炸理論是關(guān)于宇宙起源最有影響的理論。但讓大腦洞敞開(kāi)的一個(gè)問(wèn)題是:是什么導(dǎo)致了大爆炸?137億年前時(shí)空誕生之前發(fā)生了什么,或者說(shuō)所謂的“前”根本不存在?科學(xué)家們提出了“大反彈”、“多元宇宙”、“循環(huán)宇宙”、“平行世界”等一系列理論。根據(jù)多元宇宙理論,我們的宇宙只是眾多宇宙中的一個(gè)。宇宙的數(shù)量可能是無(wú)限的,新的“后代”不斷形成。每個(gè)宇宙就像一個(gè)肥皂泡漂浮在肥皂泡的海洋里。
除了黑洞,是否還有白洞?
愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論證明了黑洞的存在,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)黑洞,其中一個(gè)在銀河系中心。此外,白洞的存在可以用愛(ài)因斯坦方程來(lái)證明。與黑洞不同,白洞為外部區(qū)域提供物質(zhì)和能量,但它們不能吸收外部區(qū)域的任何物質(zhì)和輻射。白洞還沒(méi)有被觀(guān)察證實(shí)。如果發(fā)現(xiàn)了白洞,很多宇宙問(wèn)題都可以解決,比如“形成星系的物質(zhì)從哪里來(lái)”等等。
引力為什么這么奇怪?

雖然萬(wàn)有引力是宇宙中四種基本力之一,但與其他力相比,它太弱了。一個(gè)人可以很容易地克服地球的引力而跳起來(lái)。為了更好地描述萬(wàn)有引力,并用一種物理理論將這種特殊的力與其他力完美地結(jié)合起來(lái),科學(xué)家們一直在努力構(gòu)思“萬(wàn)有引力”的概念;另一種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為,萬(wàn)有引力可能與其他三種基本力一樣強(qiáng)大,但其影響會(huì)流向額外的維度空間。
如何讓暗物質(zhì)“現(xiàn)形”?
科學(xué)家得出結(jié)論,宇宙中大約四分之一是暗物質(zhì)。暗物質(zhì)雖然看不見(jiàn),但必須存在,否則星系就不會(huì)形成,宇宙也不會(huì)像現(xiàn)在這樣進(jìn)化。如何找到暗物質(zhì)?科學(xué)家們考慮了三種方法:一是模擬宇宙大爆炸,二是探測(cè)暗物質(zhì)粒子與普通粒子碰撞產(chǎn)生的信號(hào),三是發(fā)射探測(cè)器捕捉太空中暗物質(zhì)的蹤跡。
“費(fèi)米氣泡”是如何形成的?
眾所周知,銀河系中存在超大質(zhì)量黑洞,但黑洞似乎“吹出”了兩個(gè)跨度為5萬(wàn)光年的對(duì)稱(chēng)巨大的“氣泡”,幾乎橫穿星系中心,垂直于星系盤(pán)表面。這種結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為費(fèi)米泡,科學(xué)家早在#宇宙#在2010年利用費(fèi)米伽馬射線(xiàn)望遠(yuǎn)鏡觀(guān)測(cè)到,認(rèn)為它可能起源于200萬(wàn)年前的一次大爆炸。研究還顯示,這些氣泡中含有硅、碳和鋁,這表明這些物質(zhì)可能來(lái)自質(zhì)量更高的恒星,也可能來(lái)自黑洞吞噬恒星后釋放的噴流。天文學(xué)家仍在觀(guān)察爆炸的余波。
這個(gè)星系為什么是矩形?

大多數(shù)星系呈盤(pán)狀、橢球狀或不規(guī)則球形。早在2012年,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)距離7000萬(wàn)光年的星系Leda 074886呈現(xiàn)出一個(gè)奇怪的長(zhǎng)方形,與祖母綠切割的形狀相似,并推測(cè)它可能是兩個(gè)螺旋星系碰撞形成的。
鋰都去哪兒了?
鋰是僅次于氫和氦的最輕元素。根據(jù)大爆炸理論,鋰在宇宙中的含量應(yīng)該和氫和氦一樣豐富。然而,天文學(xué)家在130億年前研究了三顆罕見(jiàn)的早期恒星,發(fā)現(xiàn)其中鋰的含量遠(yuǎn)低于理論值。這些存在于宇宙誕生后數(shù)億年的古老恒星,據(jù)信攜帶著大爆炸的“原材料”。有人認(rèn)為鋰可能存在于望遠(yuǎn)鏡無(wú)法觀(guān)測(cè)到的恒星內(nèi)部,也有人推測(cè)可能是軸子,一種假想的亞原子粒子,它吸收鋰原子的質(zhì)子,一些鋰將不存在。
脈沖星的脈動(dòng)“開(kāi)關(guān)”在哪里?
脈沖星周期性地發(fā)射電磁脈沖,被稱(chēng)為快自旋中子星。脈沖星電磁信號(hào)的“開(kāi)關(guān)”在哪里?2018年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆脈沖星的電磁信號(hào)被關(guān)閉了580天,由此推斷切換周期與降低脈沖星轉(zhuǎn)速的磁流體有關(guān)。但是為什么磁性液體會(huì)波動(dòng)呢?