目前关于宇宙是否无限的问题还有争议。如果整个宇宙的空间部分是有限的，那么可以用一个距离来表示。对于均匀各向同性的宇宙来说，这就是三维空间的曲率半径。但是，即使宇宙整体是无限的，宇宙的可观测部分仍是有限的：由于相对论限定光速为宇宙中信息传播的最高速度，如果一个光子从大爆炸开始传播，到今天传播的固有距离为930亿光年，由于宇宙在膨胀，相应的共动距离约为其3倍，具体数值与宇宙学参数有关，这一距离称为今天宇宙的粒子视界。

天文单位是长度的单位，历史上约等于地球跟太阳的平均距离。天文常数之一。天文学中测量距离，特别是测量太阳系内天体之间的距离的基本单位，地球到太阳的平均距离为一个天文单位。 一天文单位约等于1.496亿千米。

爱因斯坦最早不相信宇宙膨胀，人为地在爱因斯坦的宇宙方程式中加了一个常数项，使宇宙成为稳态静止的，后来他为此懊悔不已。

哈勃定律可以由牛顿第一定律推导而来。星系相对于地球匀速直线运动，v=hr=s/t，令r=s，当r极大时，h是时间的倒数，其变化趋近于无穷小，此时可以把h视作常数。t是宇宙的年龄。相同的t下，越远越快，反之越快越远。

宇宙展厅（哈勃定律与宇宙尺度）

上图展项为知识科普展项，共展示了哈勃定律、宇宙尺度、爱因斯坦的错误以及天文单位等四个知识点，观众可以通过不同的子条目来了解相关的科学知识。河外星系的视向退行速度与距离成正比，即距离越远，视向速度越大。这个速度——距离关系在1929年由美国天文学家哈勃发现，称为哈勃定律或哈勃效应。

在宇宙学研究中，哈勃定律成为宇宙膨胀理论的基础。但哈勃定律中的速度和距离均是间接观测得到的量。速度—距离关系和速度—视星等关系，是建立在观测红移—视星等关系及一些理论假设前提上的。哈勃定律原来由对正常星系观测而得，现已应用到类星体或其他特殊星系上。哈勃定律通常被用来推算遥远星系的距离。

宇宙大尺度结构在物理宇宙学中是描述可观测宇宙在大范围内（典型的尺度是十亿光年）质量和光的分布特征。巡天和各种不同电磁波辐射波长的调查和描绘，特别是21公分辐射，获得了许多宇宙结构的内容和特性。结构的组织看起来是跟随着等级制度的模型，以超星系团和纤维状结构的尺度为最上层，再大的似乎就没有连续的结构了，这所指的就是伟大的结局现象。

伟大的结局是在观测上发现的一个尺度，大致上是一亿秒差距（三亿光年），在这个尺度下的宇宙区块，依据宇宙学原理大致上是均质与各项同性的。超星系团和星系纤维在可见的领域明显是平滑分布的，但在较小范围的勘察下是任意的。直到1990年代，红移巡天的勘察完成，这种尺度的结构才被完整的观察到。

认识无止境

根据多年的探索，人类所能观察到的星河（河外星系）就有10亿个之多。仅仙女座银河就含有2000亿个星球。所以星球之于银河只不过是沧海一粟而已。宇宙中的星球多的就像河滩上的沙粒一样，是无法计数的。所以说宇宙无边无沿一点都不夸张。

关于宇宙尺度之谜，德国哲学家康德提出过著名的“时空悖论”，强调人们关于宇宙有限和无限的理解必然存在矛盾。而爱因斯坦1917年提出了有限宇宙模型，他提出：“应把宇宙看成是一个在空间尺度方面是有限的闭合的连续区”。并从宇宙物质均匀分布的前提下，在数学上建筑了一个“无界而有限”“有限而闭合”的四维连续体。即宇宙是封闭的“宇宙球”。根据此观点，在宇宙上任意一点上发出的光线，将会沿着时空曲面在100亿年后返回到它的出发点。这样奇妙的学说，至今人们还不能完全理解。时空曲率是正还是负？还是零（爱氏本人趋于同意正曲率存在）？人们还无法确切回答。不过美国一位科学家利用电子计算机处理观察宇宙光时，确实看到了成光圈状的由某星系发出的光线，这无疑是对爱因斯坦“宇宙球 ”理论的支持和验证。最后，关于宇宙尺度等问题，还有待留出时间去探讨。但可以说，对宇宙的认识是无止境的。

来源：武汉科技馆

【编辑：符樱】