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宇宙学：发现宇宙的故事宇宙学：发现宇宙的故事
旅行到930亿光年之外
发布时间：10 2223:32几千年来，人类一直看着星星，想知道宇宙是如何形成的。但是直到第一次世界大战的年代，研究人员才开发出了第一批观测仪器和理论工具，将这些大问题转变为精确的研究领域：宇宙学。
简而言之，宇宙学将宇宙作为一个整体进行研究，而不是单独分析填充宇宙的恒星，黑洞和星系。这个领域提出了一个大问题：宇宙从何而来？为什么会有恒星，星系和星系团？接下来会发生什么？
因为该学科致力于解决许多现象，从真空中的粒子到时空的结构，所以宇宙学在很多领域都吸引了更多领域，包括天文学，天体物理学以及越来越多的粒子物理学。
宇宙史
阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）发展广义相对论之后不久，我们对宇宙的现代描述才开始融合，广义相对论是一个描述重力是空间和时间弯曲的结果的数学框架。
艾萨克·牛顿（Isaac Newton）对引力的描述通常也适用于该领域，但是它把空间（和时间）视为测量事件的一个僵硬且不变的背景。爱因斯坦的工作表明，空间本身可以扩展和收缩，将宇宙从舞台转变为演员，并将其作为一个充满活力的研究对象带入战场。
天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）用加利福尼亚州威尔逊山天文台建造的2.54米胡克望远镜进行了观测。他正试图就天文学家可以看到的某些云在太空中的位置展开辩论。哈勃证明这些“星云”不是很小的局部云，而是像我们自己的银河系一样的广阔而遥远的星团，即当的“岛屿宇宙”。今天，我们称它们为星系，并且知道它们的数量达到万亿。
宇宙观中最大的动荡尚未到来。哈勃在后期的工作表明，各个方向的星系都在远离我们，这引发了数十年的进一步辩论。最终对宇宙微波背景（CMB）的测量 宇宙早期留下的光，证明了现实与广义相对论所提出的可能性相匹配：从小而热开始，宇宙已经从那以后变得越来越大和越来越冷。这个概念被称为“大爆炸”理论，它令宇宙学家感到不安，因为它暗示着甚至宇宙也可能有开始和结束。
但是至少那些天文学家可以在望远镜中看到星系的运动。宇宙学中最具震撼力的变化之一是这样一种想法，即那里的绝大多数东西都是由其他东西组成的，而这些东西是完全看不见的。我们所看到的物质只不过是一个四舍五入的舍入误差，仅占宇宙万物的5％。
宇宙中其他95％的第一个居民，即所谓的“黑暗部门”，在1970年代扬起了头。当时，天文学家维拉·鲁宾（Vera Rubin）意识到，星系绕着如此快速的风车转动，应该将它们自旋。除了很难看到的物质以外，将星系保持在一起的物质必须是物理学家完全未知的东西，除了引力之外，它完全忽略了普通物质和光。后来的映射显示，我们看到的星系仅仅是巨大的“暗物质”球体中心的原子核。遍布整个宇宙的可见物质细丝挂在一个暗框上，其重量超过可见粒子的五倍。
哈勃太空望远镜发现了能量异常变化的迹象，暗能量像失控的火车一样加速宇宙的膨胀。“暗能量”（可能是空间本身固有的一种能量）正在推动宇宙分裂，其速度超过了引力将宇宙吸引在一起的速度。在一万亿年中，任何留在银河系中的天文学家都将发现自己处于一个被黑暗笼罩的真实岛屿宇宙中。
我们正处于宇宙历史的过渡点，从物质主导的地方到以新能源主导的地方。暗物质决定了我们的过去。暗能量将决定我们的未来。
现代和未来宇宙学
当前的宇宙学将这些具有里程碑意义的发现打包为其最高成就∧CDM模型。有时被称为宇宙学的标准模型，这组方程从大约第一秒开始描述宇宙。该模型假定一定量的暗能量（lambda，以广义相对论表示）和冷暗物质（CDM），并对可见物质的量，宇宙形状和其他特征做出类似的猜测，所有这些均由实验确定和观察。
尽管∧CDM模型很成功，但仍然有很多问题需要解决。宇宙学家尝试研究宇宙的当前膨胀时，会得出矛盾的结果，这取决于他们是直接在附近的星系中进行测量还是从CMB推断出来。该模型也没有说明暗物质或能量的组成。
然后是那存在的麻烦的第一秒钟，那时宇宙大概从无穷无尽的斑点变成了相对论行为举止的泡沫。“ 通货膨胀 ”是一种试图处理这一时期的流行理论，它解释了如何在更短的时间内迅速膨胀，从而将微小的原始变化引爆到当今星系的大规模不均匀性。
但是，没有人知道通货膨胀的详细工作原理，或者为何通货膨胀止步于预期的行情。通货膨胀应该在空间的许多区域继续存在，这暗示着我们的宇宙只是包含所有可能的物理现实的“多重宇宙”的一部分，这是一个无法检验的想法。
为了在此类问题上取得进展，宇宙学家希望借助哈勃太空望远镜和即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜等天基望远镜的精确测量，以及新兴的引力波天文学领域的实验，例如美国国家科学基金会的激光干涉仪重力波天文台。宇宙学家还与粒子物理学家和天体物理学家一起参加了跨学科竞赛，以探测暗物质的粒子。
正如宇宙学要等到物理学的其他分支成熟之后才能开始一样，在其他领域变得更完整之前，宇宙学也无法完成揭示宇宙的历史。各种能量尺度和条件下的物理定律，而且任何一种改变都可能从根本上改变宇宙学的故事。
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