人類對宇宙的認識是先從我們居住的地球開始的,然后從地球擴展到太陽系,從太陽系擴展到銀河系,從銀河系擴展到河外星系……。眾所周知,我們?nèi)祟惥幼〉牡厍颍伤愕蒙鲜鞘志薮蟮牧耍钠骄霃接?371.2公里,但地球只是太陽系中的一顆普通的行星。太陽系的成員包括恒星太陽(其半徑是地球半徑的109倍,體積是地球的130萬倍),包括地球在內(nèi)的
九大行星,50多顆月亮一樣的衛(wèi)星,神秘難測的彗星,難以計數(shù)的小行星、流星及星際物質(zhì)。太陽系的直徑約為170億公里,而太陽系也只是銀河系1000多億顆恒星中的一個。這些恒星中有的比太陽大幾十倍到幾百倍。銀河系直徑只能按光年計算,達10萬光年,包含數(shù)千億顆恒星。在我們的銀河系之外,還有10億多個類似銀河系的恒星系統(tǒng),叫“河外星系”;幾十個這樣的星系聚在一起叫“星系群”;上百個聚集在一起構(gòu)成“星系團”;它們又都歸于更巨大的太空集團??“星系集團”(又稱超星系集團)。銀河系所在的星系集團稱為本星系集團,它的核心是室女座星系團。無數(shù)超星系集團組成更龐大的總星系。我們用現(xiàn)代最大的望遠鏡雖已能觀測到這一離我們100億光年的天體,這仍在我們總星系的范圍之內(nèi)。
宇宙的范圍如此巨大,那么,宇宙的年齡又怎樣測算呢?是不是只籠統(tǒng)地說“無始無終”就可以了呢?當然不行。目前測算宇宙的年齡有三種方法:
一種是逆推算宇宙膨脹的過程,根據(jù)宇宙的膨脹速度(即哈勃系數(shù)和減速因子),計算從密度達到極限的宇宙初期到擴展為如今這種程度究竟需要多少時間,即為宇宙年齡。
二是根據(jù)恒星演化的情況求恒星的年齡。通過理論推導恒星內(nèi)部的核聚變反應(yīng),就可以知道恒星這個天然的原子反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和它的發(fā)熱率是怎樣隨時間變化的。將觀測和理論相核對,就可求出恒星和星團的年齡。再由最古老的恒星年齡推算宇宙年齡。
第三種是同位素年代法。這種方法已廣泛運用于測定月巖和隕石的年代。這是利用放射性同位素發(fā)生的自然衰變,由衰變減少的情況推測母體同位素的生成年齡。放射性同位素只有在特別激烈的環(huán)境中才能生成,所以一旦被禁閉在巖石中就只有衰變了。測定母體同位素與子體同位素之間的量比,測定具有兩種以上不同衰變率的同位系的量比,就可以決定年代,由此推算宇宙的年齡。
無邊無際的宇宙對人類來說還有很多未解之謎,許多最基本的問題還沒有搞清楚。如宇宙是怎樣形成的?古今中外先后有蓋天說、渾天說、宣夜說、地心說、日心說、大爆炸說、星云說(詳見下文)等,但都僅僅是一種推想;再如,宇宙到底有沒有邊緣?這并非用“無邊無際”一個詞可以說清楚的。近幾年天文學家用最先進的天文望遠鏡觀測到一個距離我們大約200億光年的天體,它是在我們的總星系之內(nèi),還是之外呢?我們的總星系之外是否還有其他的更大的星系呢?即使地球附近的其他星球,我們對它們的了解也不 充分,除地球以外的星球到底是不是都沒有人,也并沒有徹底搞清楚。
總之,宇宙無限,人類對宇宙的認識有限,還需要我們不斷地觀測和探索……
