宇宙大爆炸解说词讲解.docx
《宇宙大爆炸解说词讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宇宙大爆炸解说词讲解.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
宇宙大爆炸解说词讲解
中央电视台[探索发现]科普电视片《宇宙大爆炸》（解说词记录）4-1
2006年12月3日瑞典斯德哥尔摩瑞典皇家科学院宣布，将本年度诺贝尔物理学奖授予美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形及其温度在空间不同方向的微小变化，他们用COBE卫星进行的精确观测为宇宙起源的大爆炸理论提供了有力支持。
大爆炸理论的确立终于使人们对宇宙的起源有了接近一致的认识。
什么是大爆炸？
关于宇宙的起源人类在认知上又经历了怎样的历程呢？
第一集何处是中心
我们在宇宙中处于怎样的位置？
宇宙有没有起源？
如果有，它怎样起源？
几千年来人类观察宇宙的手段，从肉眼发展到望远镜和人造卫星……视野从太阳系扩展到银河系和河外星系，而对宇宙的认识则经历了蒙昧时期的神话、古代哲人的猜测、文艺复兴以来的科学革命，直到20世纪现代宇宙学的诞生。
这是一张现代宇宙学的标准模型图。
这个大爆炸的理论认为，约140亿年前宇宙从极端高温高密的一个点起源，随着体积的膨胀和温度的下降，以质子、中子等基本粒子形态存在的物质，首先结合形成氘、氚、氦等较轻的元素。
随后进一步冷却形成恒星。
在恒星内部合成碳、氧、硅、铁等更重的元素，再抛射到周围形成行星。
最后在如地球这样条件适合的行星上演化出生命，成为目前的宇宙。
宇宙有一个开端的想法并不新鲜。
圣经中就描绘了上帝用七天创造世界的故事。
三国时徐整所著的《三五历记》记录了盘古开天辟地的神话。
徐整在《三五历记》中说：
“未有天地之时，混沌状如鸡子，盘古生其中一万八千岁。
天地开辟，阳清为天，阴浊为地。
”天每日升高一丈，地每日下沉一丈，盘古在中间每日长高一丈。
这样过了一万八千年，天变得非常高，地变得非常深，天地之间相隔九万里。
“当然这些数据是没有什么科学根据，是一种想象。
但是从观念上来讲它有一个膨胀的速度，地是在膨胀的。
而且有一个时间，有一个天地的年龄是一万八千年。
现在天和地有多远呢？
九万里，还有数据。
这种观念跟我们现在的大爆炸学说是非常一致的。
”
公元前五世纪爱琴海的萨摩斯岛上有一位发明了几何学中勾股定理的数学天才毕达哥拉斯。
毕达哥拉斯从球形是最完美几何体的观点出发，认为大地是球形的，而且所有天体都是球形，它们的运动是匀速圆周运动。
地球处于宇宙的中心，周围是空气和云，往外是太阳、月亮、行星做匀速圆周运动的地方，再外是恒星所在之处，最外面是永不熄灭的天火。
毕达哥拉斯的宇宙模型，并没有说明地球有多大，日、月、星辰离地球有多远？
最早根据实测数据算出地球大小的人，是公元前三世纪的希腊天文学家埃拉托西尼。
埃拉托西尼生活的地方是埃及的亚历山大港。
“埃拉托西尼他当时已经知道地球是球形的。
他听说在阿斯旺附近有一口深井，在每年夏至的时候太阳光可以直接射到这个井的底部，这说明太阳光在当地是垂直入射的。
然后他就在亚历山大，这是埃及北方的一个城市，找了一个方尖塔。
他在夏至的那一天测量了斜入射的太阳光与垂直于当地地面的方尖塔之间的角度。
这个角度实际上就是从阿斯旺到亚历山大这一段距离，相当于地球的一段弧长，这一段弧长所对应的圆心角那个度数。
当时他测得的是7度多一点，也就是说相当于一个圆周角的大约50分之一，就是360度的50分之一。
那这样这一段弧长，也就是说从阿斯旺到亚历山大的距离，也就相当于地球周长的50分之一。
这样，如果他知道了从阿斯旺到亚历山大的距离，他（将这个距离）乘以50，那就是地球的周长。
埃拉托西尼的结果呢，相当于3万9千多千米，跟我们现在知道的4万千米几乎相差无几。
”
月球离地球有多远呢？
当时希腊人已经猜测到月食是因为地球走到太阳与月球之间而引起的。
出生于萨摩斯岛的阿利斯塔克提出测量月食时掠过月面的地影与月球的相对大小，利用几何学方法可以算出以地球直径为单位的地球至月球的距离。
公元前150年古希腊又出了一位叫依巴谷的天文学家。
依巴谷重复了这项工作。
依巴谷得出地球到月球距离是地球直径的30倍。
根据埃拉托西尼求得的地球直径计算，月球到地球的距离约等于38万公里。
他还同时得出了地球与太阳的距离。
“他知道在月球，它的一半儿被太阳光照亮的时候，也就是我们所说的弦月的时候，在这个时候，地球、月球和太阳组成一个直角三角形。
那么地球到月球之间呢，相当于一个短的直角边，地球到太阳之间呢，相当于一条斜边。
他利用这个三角关系，他测得的结果是87度。
实际上那个夹角应该是89度还要多，非常接近于90度。
所以说他的结果，地球到太阳的距离是地球到月球距离的19倍，这个跟现代的结果是差了很多的。
所以说，这样实际上就是说已经知道，既然它很远，所以太阳就是个很大的天体。
所以说，不大可能出现这种情况，一个很大的天体围绕着一个很小的天体来运行。
只能是一个小的天体围绕一个大的天体来运行。
所以这里面已经隐含了日心说这样的概念。
”
公元140年埃及的亚历山大城里出了一位希腊裔的天文学家，他的名字叫托勒密。
他提出了一个完整的地心体系。
“托勒密就把每个看见的这七个天体，日、月、金木水火土七个天体都认为它们是沿着各自对离地球不同距离的这个各自的轨道，沿轨道，然后大家都是东升西落，都是顺时针方向运转。
但是怎么解释它们还有的时候，还每天，还逐日的，还从西往东走呢？
而且大家走的速度又不完全一样呢？
那么他们托勒密为了要解释观察到的天体的运动，就把它们围绕着地（球）运转的轨道称之为本轮。
为了要更好地描述它们，除了从东往西，而且它还在天球上，还又有从西往东，而且又有停，又有快速的运动，不同速度的运动，所以他们就以每个天体的本轮之上，又有一个在本轮上头又有一个小圈，叫做均轮。
除了沿着本轮运动，它还在那个小圈上打转。
这个就是被认为是托勒密的地心说。
他用本轮，天体的本轮跟均轮来解释，很好地解释了天体的运动。
”
然而到十六世纪的时候，有一个人站出来表达了相反的观点。
他认为是地球绕太阳，而不是太阳绕地球旋转。
这个勇敢的人就是波兰天文学家尼古拉·哥白尼。
“他认为宇宙应该是简单的、和谐的，而弄成了极端复杂的，不是一般复杂，极端复杂的本轮跟均轮，他认为不符合于宇宙的本原。
他提出了一个非常大胆的一个理念，就是如果宇宙的中心不是大地，换一下，如果把太阳搁在中间，包括大地在内的都变成了围太阳运转，以原轨道逆时针方向运转的，其他的五个大行星，加上地球，加上月亮，都变成了围绕着太阳运转。
而月亮不仅围绕着太阳运转，而且首先围绕着地球运转。
如果是这样的话，完全不需要均轮。
”
诚如后人所说,哥白尼的日心体系改写了托勒密延续千年的宇宙模型，开启了宇宙学革命性的一刻。
然而哥白尼仍然沿袭了托勒密体系中行星以匀速做圆周运动的思想。
哥白尼死后66年，德国天文学家开普勒为太阳中心说找到了新的证据。
1609年开普勒在《新天文学》一书中宣布，他用丹麦天文学家第谷留下的精密观测资料，发现行星是沿着椭圆轨道围绕太阳运动。
开普勒的发现打破了天体必须做匀速圆周运动的传统观点，并彻底消除了哥白尼体系中的本轮和均轮。
几乎与此同时，另一位科学家的发现宣告了地心说的终结。
1609年底的一天，意大利物理学家伽利略听说市场上在出售一件有趣的东西——一根镶有玻璃片的管子，这件被当成玩具出售的东西出自荷兰。
伽利略把这件玩具改装成一架口径4.4厘米、长1.2米、放大率32倍的望远镜。
他开始用望远镜来观察天体。
“他首先观测了一些太阳啊、月亮啊这些比较近的天体。
他就看见太阳上面有黑子，有黑点。
月亮上面是有一些环形山，还有一些陡峭的峡谷。
这样就和平常过去认为这个天体都是非常光滑、是浑圆的，所以这样是很完美的，那么这样看起来实际上天体并不那么完美。
这时候跟传统的观念有很大的不同了。
所以伽利略就怀疑这些传统观念是不是对？
”伽利略接着开始观察水星与火星，最终他被木星吸引住了。
从1610年1月起伽利略连续观察木星。
他有了一个惊人的发现，伽利略看到在木星周围有四个暗弱的星体在围绕着它运转。
这四颗卫星后来被称为伽利略卫星。
它们的发现宣告了托勒密地心宇宙体系的终结。
因为人类第一次发现了有天体围绕着不是地球的行星在运行。
地球是宇宙中心的说法再也说不通了。
自伽利略发明望远镜后，对宇宙的观测便日新月异。
望远镜能够发展到今天的水平，还得感谢牛顿对它的改进。
牛顿生于1642年。
1661年他离开家乡伍尔索普前往剑桥大学三一学院，于1665年毕业。
随后的18个月他回到家乡躲避瘟疫，研习数学，发明了微积分。
1667年牛顿回到剑桥，于次年成为剑桥大学卢卡斯数学教授。
不久牛顿着手对伽利略的望远镜进行了改良。
他在里面加了一片平面的反光镜，这使得镜筒变短，并观察到更清晰的图象。
后来巨型的望远镜就是在此基础上发展起来的。
正是这项发明引起了皇家学会对牛顿工作的注意。
已经得享大名的牛顿开始思考运动定律以及物体如何移动的问题。
“伽利略和开普勒的研究结果，都支持哥白尼的学说，但是哥白尼的学说还有一个没有解决的问题，就是究竟是什么原因维持着这些天体的运动？
开普勒曾经猜想，也许是磁力造成的这种运动。
但是真正解决这个问题的是牛顿。
牛顿认为可能支持这种运动的是重力，也就是比如说地球对地球上的物体的一种往下的一个很强的牵引力。
”这个重力就是万有引力。
由于万有引力，一个大质量的物体才可以把一个较小的物体吸引到自身上来。
所以苹果才会从树上落下来。
“牛顿把他的理论应用于天体的研究。
他发现包括月球和行星的运动都可以通过严格的数学计算和推导得出来。
这样他就终于证实万有引力是维持天体运动的原因。
这些结果发表在他的《自然哲学的数学原理》一书中。
从此日心说的建立就有了坚实的理论基础。
”
托勒密的宇宙模型到牛顿时被彻底抹去了。
牛顿认为是万有引力支配着宇宙，也是万有引力使得人能够站在移动的地球上。
万有引力让宇宙中所有的行星保持运动，宇宙也因此而永恒不变。
17至18世纪望远镜性能有了长足的进步，天体方位的测量精度提高了几十倍。
1716年英国天文学家哈雷提出利用金星凌日的机会来测量太阳和地球的距离，方法是当金星走到太阳与地球之间时，从地球上不同的两个地方同时观测金星投射到太阳圆面两点的轨迹，由此即可推算出太阳与地球的距离。
可惜金星凌日十分罕见。
直到1772年法国天文学家潘格雷在分析了1769年金星凌日时，各国天文学家的全部观测资料后得出太阳与地球的距离为1.5亿公里，才实现了这一设想。
得知太阳和地球的距离以后，测算恒星距离的想法也因而产生。
用什么样的方法才能测出遥远恒星的距离呢？
最早尝试的一个人是伽利略。
“恒星看来离我们非常之远，远比行星要远得多。
但是究竟有多远呢？
我们能不能测定它的距离呢？
他认为是可能的。
他提出一个方法来。
由于地球围绕着太阳运转，如果我们把地球围绕着太阳运转的轨道两端作为两个观测点。
在这端去观测一下我所要的恒星，半年之后再到这端再看那颗星，他就会在遥远更远的恒星背景上看到这颗星有移动，这就是三角测量。
”
这个方法原理虽然简单，但由于恒星距离太远，实测非常困难。
许多天文学家多次努力都未获成功。
直到1836年以后，三位不同国籍的天文学家才根据伽利略的方法成功地对恒星距离进行了测算。
然而一开始他们遇到的难题和前人一样，那就是天上的恒星很多，应该选择哪颗恒星才更方便测算呢？
“他们选的对象是这样子，他们就说，如果天上的恒星，本身的亮度也就叫光度差不多，大家都是譬如说，你是100瓦灯泡，它也是100瓦灯泡，大家本身的光度差不多，那么谁最近，谁就更亮。
因此它们就在天上选了比较亮的星。
认为比较亮的星可能是更近、更容易测。
”
这三位天文学家当中有一个俄国人，名叫斯特鲁维。
斯特鲁维用一台德国光学家夫朗和费制作的高品质望远镜对星空进行观测，他发现哪颗恒星移动的位置最大就表明它离我们最近，光度也越亮，观测的精度也最高。
斯特鲁维将望远镜对准了织女星和邻近一颗暗星的相对位置，他测出织女星的视差为0.125角秒,所谓角秒即是以地球为直径进行三角测量时在不同位置和时间所得出的角度距离。
1角秒视差对应的距离是太阳到地球距离的20万倍，这称为1秒差距。
离我们最近的恒星视差为0.76角秒,距离地球大约4.3光年,恒星的距离就这样算出来了。
“他们才发现原来恒星的距离远比伽利略要想的远得多。
譬如说织女星，现在我们知道它离我们26光年。
那就是说织女星现在发出的光要过26年以后才能到达地球。
恒星真正是远啦。
”
一位定居英国的德国人威廉·赫歇尔提出了估计恒星距离的另一种方法。
威廉·赫歇尔认为假如所有恒星的真正亮度与太阳相同，那么看上去亮度越暗的距离就应该越远。
威廉·赫歇尔用这种方法估计银河系的范围至少为2600光年。
从此人类的视野从太阳系扩展到了更为广阔的宇宙空间。
望远镜在宇宙探索中取得的成就，促使人们不断努力提高它的性能。
这里是爱尔兰中部的比尔城堡。
1845年第三代罗斯伯爵威廉·帕森斯在这里建造了一架口径1.8米、重达10吨的望远镜。
牛顿的时代望远镜的镜片很小，只能看到月亮、太阳和一些行星。
而罗斯伯爵的这架望远镜镜片的直径足有1.8288米宽，它是当时世界上最大和倍率最高的望远镜。
使用这架望远镜，帕森斯伯爵看到了一个星旋涡状的美丽星云。
英国皇家天文学会极为重视罗斯伯爵的发现。
在这个学会1850年的记录里，我们看到了这个旋涡星系的素描画。
这是有史以来人类首次观测到旋涡星系。
天文学家们后来了解到这个旋涡星系的距离为2100万光年，远远超出了银河系10万光年的范围。
无论在托勒密还是哥白尼的体系中，恒星都是固定在天球上不动的，但是天文学家发现，事实并非如此。
1718年哈雷把他测定的大角星和天狼星的方位与1500年前托勒密的观测结果比较，发现这两颗星有了明显位移。
这是怎么回事呢？
“这个恒星它并不是在天球上固定的水晶球似的，它实际上在万有引力的作用下会运动。
那么这个运动，在空间的运动，我们可以把它分解成两个成分，一个就是在我们天体和我们之间的连线上运动，我们叫做视向运动；另外一个方向呢，就是和这个方向垂直的，就是通常我们看到在天球上的移动。
这个移动是对于比较遥远恒星的一个背景来说的，那么是一个角度，相当于100年它走了多久？
走了多少角秒？
很小，一般也是很难测的。
但是总可以测出来。
但是在视向方向的速度在当时就没有什么办法。
”
1842年在维也纳，一个名叫多普勒的奥地利物理学家发表了一篇讨论双星颜色的论文。
他认为如果有两颗恒星在万有引力的作用下围绕同一轨道运行，其中一颗朝向我们运动，而另一颗则远离我们运动。
若让来自这两颗星的光通过三棱镜仔细观察它们的光谱就会发现，不仅光的波长有变化，光的颜色也完全不同。
宇宙的秘密就隐藏在这光线里。
最初发现这一奥秘的人是德国光学家约瑟夫·冯·夫朗和费。
夫朗和费是德国的一个玻璃透镜制造家。
1816年的一天，他在测试用来制造透镜的光学玻璃的时候看到一个问题。
他发现在使用人造光源时会有一些不寻常的现象出现。
于是他想看一看若是以太阳光作光源，在太阳光被折射的多色光谱中会不会有相同的现象发生？
在一个隔绝了光线的房间里，阳光穿过窗帘的一角，投射在三棱镜上。
夫朗和费看到在光谱中存在着许许多多清晰的线。
其中有明显的暗线，还有一些不太清楚的比较淡的线。
夫朗和费发现这些光谱中所产生的线与人造光源下的谱线分布完全相符。
他意识到在这些被折射的光谱中隐藏着发出这些谱线的化学元素的指纹。
只要对这些指纹加以考察，就能鉴别出这些谱线是由什么元素构成的？
一种寻找宇宙秘密的奇方妙法就这样被找到了。
然而真正使这些谱线的意义为科学家所了解的人还是克里斯蒂安·多普勒。
“他也写了篇文章，叫做《论双星的运动》。
双星就是两颗星在万有引力下互相绕转，如果这个轨道跟我们的视线方向是侧对着的情况下，这个运动的情况就是有一颗星是向着我们来的，有一颗星远离我们而去。
那么这个双星发出的光，它是一种波动，那么这个波长就会发生变化。
向着我们来的呢，波长就相对压缩了，这个频率就变高了。
离开我们而去的，波长是拉长了，这样就是在颜色上就会显示出来。
因为长波就是发红的，短波是发蓝的。
如果有这样的变化，那就是可以看出来，它是不是运动了，就是运动速度有多大？
”
用宇宙中星球所发出的谱线来测量和观察星体的不同运动方向，是多普勒运用夫朗和费线的一个创造。
如果光源在向我们接近，夫朗和费线就会向光谱的蓝端移动，这叫蓝位移。
如果光源在后退，这些谱线会向光谱的红端移动，这叫红位移。
78年以后，美国天文学家哈勃运用光谱位移的原理，在宇宙观察上作出了重大发现。
然而因为星体位移，光线也会随之不同的现象，在我们的日常生活中无法观察到，这是因为光的运动速度太快，以现有的技术无法测量和观察的缘故。
但是我们在声音上可以体验到相同的结果。
当一列火车向我们驶来的时候，汽笛声调很高，这是因为声源在接近的时候波长被压缩，频率变高，声调也因而变高；而当火车离开的时候，汽笛声调随之变低，这是因为声源远离时，波长被拉长，频率变低，因而声调也随之变低。
这就是多普勒效应，或称多普勒位移。
1859年英国天文学家威廉·哈金斯用一台装有高色散分光仪的20厘米望远镜开始观测一些亮星的光谱，并在其中找出了钠、钙、镁等化学元素的谱线。
1868年他利用多普勒效应，首次从谱线的微小位移，测出了天狼星的视向速度。
1880年前后哈金斯对太阳光谱中构成谱线的化学元素进行分析，以了解太阳和恒星都是由何种成分构成的？
哈金斯发现太阳和恒星的光谱线中都有着清晰的氢和氦的特征线，于是他得出结论，太阳和恒星主要是由氢和氦构成的。
这一发现等于宣告太阳只不过是宇宙中一颗普通的恒星。
人类也因此彻底了解到，地球不是宇宙的中心，太阳也同样不是宇宙的中心。
中央电视台[探索发现]科普电视片《宇宙大爆炸》（解说词记录）4-2
1923年10月4日夜晚，洛杉矶威尔逊山天文台艾德温·哈勃正在那架口径为2.54米的望远镜前观测。
当他把望远镜锁定在仙女座大星云时，底片上出现了一颗他从未见过的星星。
第二天又发现了两颗。
这一发现预示人们的视野将超越银河系，进入一个前所未知的广阔宇宙。
第二集给我证据
1905年一个在瑞士伯尔尼专利局工作的小职员、德国犹太人阿尔伯特·爱因斯坦发表了一篇关于运动物质中电磁现象的论文，提出了狭义相对论。
10年之后，他又提出了广义相对论。
相对论同量子论一起推动了20世纪物理学的革命，也为从整体上研究哈勃发现的星系宇宙奠定了理论基础。
20世纪以前的物理学建立在牛顿绝对时空观的基础上。
时间永恒地均匀流逝，空间是不动的舞台，两者相互独立，并且不受物质的影响。
爱因斯坦的革命性发现是时间和空间是不可分割的统一体，时空告诉物质如何运动，而物质告诉时空如何弯曲。
在爱因斯坦的理论中两个物体间的相互作用，并不像牛顿所描述的那样是彼此直接产生引力，而是由每个物体对周围的时空产生影响。
它们在时空中造成凹陷或扭曲。
一个物体经过另一个物体的旁边，路径就会受到扭曲而偏向，这就好象是物质互相吸引一样。
这是一个描述广义相对论的动画：
放在橡胶膜上的重物代表恒星或整个星系，网格代表时间和空间，重物的质量越大，空间和时间凹陷的程度也越深，那些从附近经过的东西也就越难逃脱坠落在这个大质量物体上的命运。
为什么时间和空间会是弯曲的呢？
“什么是弯曲时空呢？
这首先要从什么是平直时空说起。
古希腊的时候，有一位数学家叫欧几里德，他发展的一套几何学理论，就是欧式几何。
他从一些基本的假设、公设出发进行推导，可以推出很多定理。
那么其中有一条公设叫做第五公设或者平行公设。
根据这一条公设，可以推出三角形它的三个内角之和总是等于180度。
在平面上的三角形显然是满足这个条件的，所以我们把这个凡是符合欧几里德这套几何学的空间叫做平直空间。
”
19世纪初德国数学家高斯、匈牙利数学家鲍耶、俄国数学家罗巴切夫斯基等人认识到，除了平直空间以外没有第五公设的非平直空间在逻辑上是可能的。
在这样的空间中，三角形的内角之和未必是180度。
描述这种空间的几何学叫做非欧几何。
“比如说如果我们看一个球面，那么如果你在球面上画一个三角形，就是叫球面三角，你就发现它的三个内角之和加起来并不等于180度，而是超过180度。
那么另外还有一种曲面叫做双曲面，或者叫马鞍面，在这些面上，如果你画出一个三角形来，你发现它的三个内角之和是小于180度。
那么你可能说，实际上你这个并不是一个真正的三角形，你说它实际上是一个弯曲的，因为它局限在这个曲面上。
但是实际上是从你三维的观点来看二维，如果你是局限在二维，比如说你是一只蚂蚁在球面上爬，你就没有办法跑到球面里头去，你就没有办法跑到三维空间当中去，你只能局限在二维空间里。
而我们也是一样，我们就是局限在这个三维空间里头，我们不可能从更高维的空间里头来观测这个现象，所以对我们来说，同样存在这个空间究竟是平直的还是非平直的这样一个问题。
”
非欧几何虽然被发现了，但在爱因斯坦之前它仅仅是理论上可能，而爱因斯坦的相对论说明在在大质量物体附近的时空，真的就需要非欧几何来描述，这就是所谓弯曲时空。
爱因斯坦并且预言，由于时空弯曲，从太阳表面附近经过的星光会偏折1.75角秒，是牛顿理论预言值的两倍。
1919年5月发生的日全蚀提供了判决两者孰是孰非的绝佳时机。
英国天文学家爱丁顿领导的两个远征队分赴巴西东北海岸的索布拉尔和西非几内亚湾的普林西比岛进行观测。
半年以后英国皇家学会正式宣布，他们的观测结果符合爱因斯坦的预言。
这个消息立刻轰动了世界。
广义相对论从此得到科学界公认。
爱因斯坦建立广义相对论后立刻开始思索是否可以用它来研究整个宇宙的性质。
“当时人们怎样认识宇宙呢？
人们认为宇宙在时间上和空间上都是无限的，宇宙中有无限多的物质。
这些物质基本上是静止的，而不是处在一种宏观的运动的状态。
这里就出现了一个矛盾，在一个无限大的宇宙中有无限多的物质，这样就会有无限大的万有引力。
这些万有引力迟早会发生作用，使得宇宙中全部的物质最后都聚集到一起，形成惟一的一大块物质。
这样就形成了一个牛顿宇宙学的一个很深的内在的矛盾。
”
爱因斯坦认为利用非欧几何里的弯曲空间可以解决这个问题。
所以他在1917年提出了一个宇宙模型，这个模型的空间部分是一个球面，弯曲的空间使得宇宙看起来是有限的，因此可以避免引力变成无限大的问题。
但是爱因斯坦发现和牛顿的宇宙一样，这个模型里的物质也很难保持静止不动。
“那么怎么办呢？
爱因斯坦就提出了在他的广义相对论方程中加入了一项，表示斥力的一项，他把它叫做宇宙学常数，加入这个宇宙学常数之后，引力和斥力保持平衡，这样呢，这个空间就可以保持静止永恒了。
”
很快有人反对爱因斯坦的这个静态宇宙模型。
第一个提出质疑的是俄国学者阿列克谢·弗里德曼，在1922年发表的一篇论文中，弗里德曼求解了不包括宇宙学常数的广义相对论方程，发现宇宙不会静止不动，而是要么膨胀要么收缩。
爱因斯坦看到弗里德曼的论文后，给发表它的杂志去信，说弗里德曼可能算错了。
弗里德曼并没有屈服于爱因斯坦的权威，他详细写出了自己的计算过程，给爱因斯坦寄去。
后来爱因斯坦在同一个杂志上发表声明承认自己错了，而弗里德曼是对的。
弗里德曼不仅发现宇宙有可能膨胀和收缩。
而且他还认识到，如果假定空间有最大的对称性，那么三维空间的几何只有三种可能：
一种是我们熟悉的欧几里德空间，即平直空间；一种是爱因斯坦模型中类似球面的空间，即闭合空间；还有一种是类似马鞍形的双曲面空间，即开放空间。
在此后几十年的时间里，探索宇宙空间的几何形状一直是宇宙学家们最重要的课题。
另一位从理论上研究宇宙学的是比利时神甫、洛文天主教大学的物理学教授乔治·勒梅特。
在1927年的一篇论文中，勒梅特指出爱因斯坦的静态宇宙模型是不稳定的，如果宇宙学常数的斥力稍稍超过物质的引力，宇宙就会开始膨胀，而且越膨胀越快。
20世纪初天文学家想要了解的是银河系以外是否还有类似银河的星系？
有些人猜测旋涡星云就是其它的银河系，即康德所说的宇宙岛。
里克天文台的柯蒂斯也这样主张。
但是威尔逊山天文台的沙普利则估计银河系的范围约有30万光年，他认为旋涡星云应该还在这庞大的银河系内。
1920年4月他们两个人在华盛顿举行的美国科学院会议上进行了一场大辩论。
两个人的论据似乎都有道理，究竟谁正确呢？
这时一位天文学界的新秀埃德温·哈勃来到了威尔逊山。
哈勃明白要弄清星云的本质，关键是要测定它们的距离。
他手里有两个完成
升级会员 