什么是宇宙学?定义和历史

宇宙学是天文学的一个分支，涉及宇宙的起源和演变，从宇宙大爆炸到今天，直至未来。根据美国国家航空航天局(NASA)的定义，宇宙学是对宇宙整体大尺度特性的科学研究。

宇宙学家困惑于弦理论、暗物质和暗能量等奇异的概念，以及究竟是一个宇宙还是多个宇宙(有时称为多重宇宙)。天文学的其他方面研究的是单个天体和现象或天体集合，而宇宙学研究的是整个宇宙从诞生到死亡的全过程，每个阶段都充满了奥秘。

一、关于宇宙学

20 世纪初，人们对浩瀚宇宙的理解有了进一步的认识。爱因斯坦在他的《广义相对论》中提出了空间与时间的统一。20 世纪初，科学家们还在争论银河系是否包含了整个宇宙，或者它只是众多恒星的集合之一。

据《科学美国人》报道，埃德温-哈勃计算了天空中一个模糊的云雾状物体的距离，确定它位于银河系之外，证明我们的银河系只是浩瀚宇宙中的一滴水。哈勃利用广义相对论奠定了这一框架，并测量了其他星系，确定它们正急速远离我们，从而得出结论：宇宙不是静止的，而是在不断膨胀的。

近几十年来，宇宙学家斯蒂芬-霍金(Stephen Hawking)确定宇宙本身不是无限的，而是有一定大小的。然而，它缺乏一个明确的边界。这一点与地球类似;虽然地球是有限的，但环绕地球旅行的人永远找不到尽头，而是会不断地环绕地球。霍金还提出，宇宙不会永远持续下去，而是最终会终结。

二、宇宙学任务和仪器

美国国家航空航天局的宇宙本底探测器(COBE)于 1989 年 11 月发射升空，对整个天空的辐射进行了精确测量。这项任务一直持续到 1993 年。

尽管美国宇航局的哈勃太空望远镜可能因其令人震惊的图像而最为人熟知，但它的主要任务是宇宙学。通过更精确地测量仙王座变星(亮度和脉动之间具有明确比率的恒星)的距离，哈勃帮助完善了对宇宙膨胀过程的测量。自哈勃望远镜发射以来，天文学家们一直在利用它进行宇宙学测量并完善现有的测量。

太空望远镜科学研究所的宇宙学家亚当-里斯(Adam Riess)在一份声明中说：多亏了哈勃，如果你把暗能量可能与宇宙常数不同的所有方式都放在一个盒子里，那么这个盒子现在要小三倍。这是进步，但我们要确定暗能量的本质还有很长的路要走。

美国宇航局的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)是一个从2001年运行到2010年的航天器。WMAP绘制了宇宙微波背景(CMB)中的微小波动，即来自早期宇宙的古老光线，并确定普通原子只占宇宙的4.6%，而暗物质占24%。

宇宙学家查尔斯-塞夫(Charles Seife)在《科学》杂志上说：当WMAP卫星拍摄到有史以来最详尽的宇宙微波背景图片时，人们对暗能量的存在和宇宙的构成的疑虑就烟消云散了。

欧洲航天局的普朗克太空任务从 2009 年持续到 2013 年，继续对宇宙微波背景进行研究。

欧空局目前正在开发欧几里德任务，根据欧空局的情况介绍，该任务将于2023年发射。欧几里德将更精确地研究暗物质和暗能量，追踪其在宇宙中的分布和演变。

欧几里德任务的核心是物理学中的十亿磅问题之一，欧空局的大卫-帕克(David Parker)在一份声明中说。

三、共同的宇宙问题

1.宇宙大爆炸之前发生了什么?

由于宇宙的封闭性和有限性，我们无法看到宇宙的外部。空间和时间始于宇宙大爆炸。虽然人们对其他宇宙的存在有许多猜测，但目前还没有观测它们的实际方法，因此永远不会有任何证据证明(或反对!)它们的存在。

2.宇宙大爆炸发生在哪里?

据 Live Science 报道，宇宙大爆炸并不是发生在一个点上，而是整个宇宙的空间和时间同时出现。

3.如果其他星系似乎都在急速远离我们，那我们不就成了宇宙的中心了吗?

不是的，因为如果我们前往一个遥远的星系，那么周围的星系似乎也都在急速远离我们。把宇宙想象成一个巨大的气球。如果你在气球上标记多个点，然后把它吹起来，你会发现每个点都在远离其他所有点，尽管没有一个点位于中心。宇宙的膨胀也是如此。

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