“问古今、宇宙竟如何，无人省。”浩瀚的宇宙，瑰丽的星系，总是吸引着人类的视线。这一片深邃、神秘的空间，是时间与空间的统一。在遥远的上古时代，人们还处在刀耕火种的年代，已经开始了对宇宙的探索和认识。

Tips：宇宙Universe，在物理意义上被定义为所有的空间和时间统称为时空及其内涵，包括各种形式的所有能量。

科洛西姆竞技场（科洛西姆竞技场可容纳多少人）

我国上古时期设有火师一职观测星相，指示方向和生产生活。当时的人们已经知道了黄道，并将黄道划分为12星座，分别用古代神灵和神兽命名，这就是著名的黄道十二宫。此后，历朝历代，都设有钦天监或类似的机构来观测天文现象。

随着科学的发展，各种宇宙探索飞行器的发射、射电天文望远镜的装载，人类对宇宙的认识更近一步，但宇宙就像是一个俄罗斯套娃一样，我们剥开了一层，底下还有无数层。

Tips：射电望远镜radiotelescope，是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备，可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。

宇宙中存在许多未知的现象，今天我们就来了解其中的4种神奇的现象，这每一种现象都让科学家感到惊诧，那么它们到底是什么呢？

神秘的宇宙

在物理学中，宇宙被定义为所有的空间、时间以及物质的总称。在中文中，宇宙一词最早是分开的，汉代说文解字中将宇、宙分别定义为“宇，屋边也。宙，舟舆所极覆也。”分别指屋檐和栋梁。而宇宙合称代表时间与空间的含义，最早出自《庄子》："旁日月，挟宇宙，为其吻合。”，这里的宇指代一切空间，宙指代一切时间。

Tips：时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数，确定时间，是靠不受外界影响的物质周期变化的规律。

同时代的古希腊科学家们将宇宙一词，解释为τ?π?ν、tépón，翻译过来指全部，将宇宙定义为所有物质和所有空间。古希腊政治家和哲学家西塞罗曾使用过universum（宇宙）一词，演变到后来就成为了现代英语中使用的universe（宇宙）。

我国古代哲学中，将宇宙解释为阴阳二气所演化的现象，在盘古诞生后，清气上扬成为青天，浊气下沉形成大地。但是这种观点比较唯心而不遵循物理定律，所以只能作为一种参考。

Tips：古希腊Greece，是西方文明的源头之一，古希腊文明持续了约650年公元前800年-公元前146年，是西方文明最重要和直接的渊源。

古希腊和古印度的哲学家们首先提出了以物理定律为主导的宇宙理论。伟大的哲学家。恩培多克勒是这方面的先驱，他提出宇宙由地、火、水、风四种元素构成，后来亚里士多德在此基础上增加了一个以太代表天体物质，形成了地、火、水、风、以太的新元素说。

后来随着天文观察的深入，古希腊哲学家开始提出种种宇宙模型，亚里士多德提出了地心说，认为地球是宇宙的中心，宇宙是有限的，太阳、月亮等天体围绕着地球运转。亚里士多德的地心说被400年后的天文学家托勒密所继承和发扬，托勒密在《天文学大成》中，详细描述了地心说，将之整理为宇宙地心说，在16世纪哥白尼的日心说没有出世之前，地心说一直是欧洲社会的宇宙观。

Tips：恩培多克勒是古希腊哲学家，但他在青年时代曾毫不犹豫地投身于政治。恩培多克勒在很大程度上受到毕达哥拉斯教的影响。这体现在他教义中强烈的神秘主义。

16世纪，社会的发展引领了科学的进步，就是在这种背景下哥白尼建立了日心说，推翻了西方社会坚持了上千年的地心说。他的继任者意大利哲学家布鲁诺，在阅读了他的《天体运行论》后惊为天人，不仅改变了自己的信仰，还为了推广日心说被宗教裁判所杀害。

布鲁诺的理论与近代的宇宙观点不谋而合，认为宇宙是无限的而且不存在中心一说，宇宙是永恒的，是统一的，是一切物质的总和。19世纪以来，哈勃定律、相对论、宇宙大爆炸学说的建立，无一不说明了宇宙的广博宏大。宇宙是没有边界的，只是由于宇宙膨胀现象我们所能观察到的宇宙只是在光速的范围内，但不代表宇宙有边界。

Tips：罗马斗兽场，原名弗拉维圆形剧场，又译为罗马角斗场、科洛西姆竞技场。是古罗马帝国专供奴隶主、贵族和自由民观看斗兽或奴隶角斗的地方。

现代科学发展，推动了人们对宇宙的认知，旅行者2号飞行器已经抵达太阳系的边缘传送了许多太阳系的珍贵信息，我国天眼的建成与使用更是对天文探测如虎添翼。但是越往深处钻研，越发令人感到迷茫，宇宙的某些现象令人百思不得其解，甚至令人绝望。那么这些现象是什么？他们有何神奇之处？

无法超越的光速

马克思哲学中，描述了这样一个概念，运动是物质的基本属性，一切物质都是运动的。换而言之，所有的物体都在做运动。根据物理学，运动就会诞生一个概念，即速度。速度用来表示物体运动的方向和快慢。当然在日常生活中，速度还用来表示我们对世界的认知快慢程度、对新事物的适应能力，我们夸赞别人适应能力强，一般会说适应的速度快等等。

Tips：旅行者2号探测器于1977年8月20日在肯尼迪航天中心成功发射升空，是美国航天局研制的飞往太阳系外的两艘空间探测器的第二艘。

速度在促使我们了解适应世界时，同时也在限制我们。古代时，由于技术限制，人们出行全靠11路公交车，古代从成都到重庆走陆路起码要2、3个月，走水路要十天半个月，极大地限制了我们对世界的认识。现代社会，科技的发展让我们能快速的了解整个世界，高铁、飞机、高速公路的出现更是让我们的生活变得更快。但是即使我们的速度比古代快了N倍，我们的速度也没法超越光速。

浩瀚神秘的宇宙，吸引着人们前去探索，为了更好的描述宇宙，于是人类给宇宙中的现象起了许多的名字，光速就是其中之一。最早提出光速的人是伊朗博物学家Al-Biruni，11世纪时他提出了光有速度这一观点并试图呼吁大家测量光速。

Tips：比鲁尼是波斯著名科学家、史学家、哲学家；比鲁尼被后世学者誉为“百科式的学者”在伊朗科学文化史上享有崇高的声誉。

17世纪时，天文学家伽利略第一次进行了光速的测算，他让两个人各自拿着一盏灯站在两个山头，让一个人打开灯同时记录开灯的时间，另一个人看到灯后立马打开自己的灯，当灯光传到第一个人处，立刻记下时间。通过时间间隔和两地的距离测算光速，但是由于光的传播速度太快，实验并没有得到结果。

直到19世纪，美国物理学家迈克尔逊利用旋转棱镜法，计算出了光速的大小为299792458±1米/秒，取整为3x10的8次方。

Tips：光速Lightspeed，是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。

宇宙广阔无垠，无边无际，为了更好的探索宇宙，我们的飞船速度得加到光速才能在几十年内穿越太阳系，而要向加快探索的速度那么飞船的速度非得突破光速不可。但这是一个悖论，因为光速根本无法超越。因为当物体的速度接近光速时，他的质量会变得无穷大，所以有质量的物体永远没法超越光速。

宇宙空洞

人类不断的探索宇宙的奥秘，无时不刻地想要掀开它神秘的黑色面纱，我们的视野从地球扩张到月球、太阳系、银河系、河外星系再到星系团、超星系团。但我们仍然不能了解其万分之一，对于宇宙来说我们太过渺小，犹如一颗沙砾，实在不值一提。宇宙中存在着许多人类难以解释的谜团，它们的诞生、形成、未来，我们都一无所知。宇宙空洞正是其中一员。

Tips：宇宙飞船是一种运送航天员、货物到达太空并安全返回的航天器。飞船上除有一般人造卫星基本系统设备外，还有生命维持系统、重返地球的再入系统，回收登陆系统等。

1981年，在一次日常的观测活动中天文学家发现了一个神奇的现象。他们发现在牧夫座与大熊座之间的地方，形成了一个巨大的空间，整个空间内没有任何的天体、星系甚至也没有暗物质，一片空白。于是，这种现象就被称作“宇宙空洞”。

后来科学家又陆续发现了，许多宇宙空洞的存在，这些空洞夹杂在广袤的宇宙中，让宇宙成为一个巨大的蜂巢，或是一张渔网。2007年，美国明尼苏达大学的天文学教授劳伦斯及其团队观测到一个比牧夫座空洞还要大的空洞。这个空洞位于猎户座西南方向的波江座，这个空洞的直径达10亿光年，和银河系的直径一样，是目前发现的最大的空洞。

Tips：宇宙空洞，在天文学里，指的是纤维状结构之间的空间，空洞与纤维状结构一起是宇宙组成中最大尺度的结构。空洞中只包含很少或完全不包含任何星系。

空洞形成的原因，我们还无从知晓，但是有天文学家猜测空洞存在的物质可能是被其他引力更强的区域吸走了。不过这也仅仅是个猜测。

宇宙长城

在宇宙中有空空如也的地方，自然也有星系密集的地方，宇宙长城就是由众多星系构成的奇特现象。

Tips：宇宙长城GreatWall，又译为巨墙，是一个关于宇宙中大尺度构造的天文学名词。关于长城和泡状结构的起源，目前的假设之一是和暗物质有关。

1989年天文学家格勒和赫伽瑞在标注一份星系地图时，发现了一个由密集的星系构成的条状带结构。这个由巨大星系组成的条状带结构，经检测长约7.6亿光年、宽达2亿光年，厚度为1500万光年。将这个条状带立起来，简直就是宇宙版的万里长城，因此得名“宇宙长城”。

无独有偶，2003年美国普林斯顿大学的天体物理学家理查德·高特和马里奥·尤里克等向《天体物理学杂志》提交了一份研究报告，称他们发现了一个巨大的宇宙长城，其长度长达13.7亿光年，是迄今为止发现的最大的宇宙结构。

Tips：普林斯顿大学创建于1746年，位于美国东海岸新泽西州的普林斯顿市，是美国大学协会的14个始创院校之一，也是著名的常春藤联盟成员，是世界顶尖私立研究型大学。

关于宇宙长城的形成众说纷纭，并无定论。目前比较站得住脚的假设是，长城是暗物质形成的。

神秘的黑洞

黑洞，听起来就像是一个漆黑的大窟窿，其实不然黑洞不仅不是一个空空如也的黑窟窿，反而是一个拥有极大引力、极大质量与密度的天体。

黑洞，是广义相对论所预言的一种天体。而它之所以被称为黑洞是因为，它的引力极其强大，会把位于它实现内一切的物质都吞噬，即使是光也不例外。我们无法通过肉眼直接观测到它，只能通过受到它影响被它吞噬的那些物体的位置来间接了解。

Tips：推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来得出，还可以取得其位置以及质量。

关于黑洞的形成，天文学家们认为其原理与中子星的产生过程不谋而合。当一个恒星行将就木时，它的热核反应已经耗尽了所有的燃料，它再也负担不起庞大的躯壳。于是在外壳的重压之下，星核就开始坍缩，最后形成体积小、密度大的星体，重新形成一个新的平衡。

如果其总质量大于三倍太阳的质量，就会引发一场大坍缩，物质一路奔向中心点，直到形成一个体积无限趋近于零，密度无限大的“点”。当这个点的半径收缩到一定程度，巨大的引力将包括光在内的所有物质都吞噬，黑洞就诞生了。

Tips：中子星是除黑洞外密度最大的星体，同黑洞一样是20世纪激动人心的重大发现，为人类探索自然开辟了新的领域，对现代物理学的发展产生了深远影响，成为上世纪60年代天文学的四大发现之一。

2019年4月10日21时，人类在距离地球5500光年远的室女座巨椭圆星系M87的中心，拍到了人类史上的第一张黑洞照片。这个证明了爱因斯坦的广义相对论是正确的。

结语

宇宙无比的广大，人类只是其中的微不足道的一部分。宇宙中天体的形成和星系的分布的复杂程度是我们难以理解和揣测的。

Tips：爱因斯坦开创了现代科学技术新纪元，被公认为是继伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家，也是批判学派科学哲学思想之集大成者和发扬光大者。

目前，人类能观测到宇宙的最远距离是200亿光年，但这只是浩如烟海的宇宙的一小部分。宇宙中还存在着许多未知的谜团，等待着人类前去探索、了解。