科学家们的宇宙模型
宇宙模型，就是根据物理理论，在一定的假设前提下提出的关于宇宙的设想与推测。
著名科学家爱因斯坦于1916年提出了广义相对论，认为宇宙中没有绝对空间和绝对时间，空间和时间都不能与物质隔开，二者均受物质影响；引力是空间弯曲的效应，而空间弯曲是由物质存在决定的。爱因斯坦将他的理论应用于宇宙研究，1917年发表了《根据广义相对论的宇宙学考察》的论文，他将广义相对论的引力场方程用于整个宇宙，建立起一种宇宙模型。
当时的科学家普遍认为，宇宙是静止的、不随时间变化的。美国天文学家斯里弗已经发现了河外星系的谱线红移（显然这是对静止宇宙的挑战），但由于当时正值第一次世界大战，这一消息并没有传到欧洲。因此，爱因斯坦也和大多数科学家一样，认为宇宙是静态的。爱因斯坦想从引力场方程着手，得出一个宇宙是静态的、均匀的、各向同性的答案。但他得到的答案却是不稳定的，空间和距离并不是恒定不变的，而是随时变化的。为了得到一个空间是稳定的解，爱因斯坦人为地在引力场方程中引入了一个叫做“宇宙常数”的项，让它起斥力的作用，从而得出一个有限无边的静态宇宙模型，称为爱因斯坦宇宙模型。为了便于理解，我们可以把它比喻为三维空间中的一个二维球面：球面的面积是有限的，但球面没有边界，也无中心，球面保持静态状态。几年以后，爱因斯坦得知河外星系退行、宇宙膨胀的消息后，非常后悔在自己的模型中加了一个宇宙常数项，称这是他一生中犯的最大错误。
宇宙的未知命运
宇宙的膨胀过程会一直持续下去吗？还是有一天会开始收缩？如果它一直膨胀下去，会出现什么情况呢？这是一个关系到宇宙未来的大问题。
自然界的4种作用，即引力作用、电磁作用、强相互作用、弱相互作用，其中以引力作用最弱，但它在大范围内起作用，而且引力对宇宙的膨胀起着抑制作用。
宇宙各部分相互间的引力，使得宇宙的膨胀一直在减速。这种引力的大小取决于宇宙物质的密度，物质密度越大，这种引力也就越大。如果宇宙物质密度高于一定的值（临界值），则引力将最终可以制止宇宙膨胀；如果宇宙物质密度低于这个临界密度值，则引力不够大，那么宇宙将会继续膨胀下去。研究表明：宇宙中存在着大量不可见的暗物质，如褐矮星、死去的恒星、不发光的气云以及宇宙早期生成的小黑洞等。近来，有些科学家发现，中微子可能有静止质量。由于宇宙间中微子数量很大，所以哪怕中微子具有仅仅30~50电子伏的质量，也将使宇宙物质密度大于临界密度，那时引力场将增强，将使宇宙的膨胀在持续相当长的时间后停下来，并转为收缩。
收缩过程会逐渐加速，直到回复到无限密集的状态。然后又可能发生大爆炸，宇宙再一次膨胀。宇宙就这样膨胀、收缩、再膨胀、再收缩……如果宇宙永远膨胀下去，会出现什么情况呢？一些科学家的研究结果表明：
最终宇宙中可能只有由光子、中微子、电子、正电子组成的稀薄等离子体了。
不过，那是10100年之后的事了。
由于各种因素以及影响和现在掌握的数据的不确定性，因此宇宙未来的命运还是一个未知的问题。
在18世纪的人们眼里，宇宙的大小还只局限于太阳系。随着科学技术的发展，人们逐渐认识到：地球不是太阳系的中心，太阳才是太阳系的中心，而太阳也只是天空中数以万计的恒星里的一颗。于是，人们心目中的“宇宙”开始逐渐扩展到了银河系。18世纪之后，人们才弄清了太阳也只不过是银河系中众多的恒星中的一颗而已。
宇宙年龄之谜
所谓“宇宙的年龄”，就是宇宙诞生至今的时间。美国天文学家哈勃发现：
宇宙诞生以来一直在急剧地膨胀着，这就使天体间都在相互退行，并且其退行的速度还与距离成正比，这个比例常数就叫“哈勃常数”，而它的倒数就是宇宙年龄。只要我们测出了天体的退行速度和距离，就测出了哈勃常数，也就能够知道宇宙的年龄了。
可是，不同的天文学家得出的宇宙年龄的结果却相去甚远，在100亿~200亿年的范围内众说不一。这是为什么呢？这是因为天体退行速度的测定通常由红移取得，比较一致，而天体距离的测定误差就比较大了。
有人认为早期的宇宙膨胀比现在快，这样推得的宇宙年龄只有60亿~70亿年。但低值宇宙年龄的正确性值得怀疑，因为作为宇宙组成部分的球状星团的年龄至少已有130亿年，宇宙年龄的最高推测值竟有340亿年。究竟哪一个结果准确，现在还没有定论。
宇宙何时会死亡
宇宙有没有终结的一天？宇宙将会如何终结？是“砰”的一声大爆炸，还是逐渐消亡？当地球人在无数个夜晚，悄悄地仰望灿烂夜空，对生命，对宇宙浮想联翩的时候，总会从内心深处发出这样的疑问。
根据科学家利用天文望远镜获得的最新观测结果，宇宙最终不会变成一团熊熊燃烧的烈火，而是会逐渐衰变成永恒的、冰冷的黑暗。这似乎太骇人听闻了。然而地球人或许没有必要杞人忧天，因为地球人暂时还不会被宇宙“驱逐出境”。根据科学家的推测，宇宙至少将目前这种适于生命存在的状态再维持1000亿年。这个庞大的数字相当于地球历史的20倍，或者，相当于智人（现代人的学名）历史的500万倍。既然它将发生在如此遥远的未来对地球人今天的生活就不会有丝毫影响。
与此同时，科学家又指出：没有什么东西是可以永远存在的。宇宙也许不会突然消失。但是，随着时间的推移，它可能会让人觉得越来越不舒服，并且最终变得不再适于生命存在。
这种情况将会在什么时候出现呢？又会以怎样的方式出现呢？这的确是一个令人沮丧的问题。但是，我们又不得不承认，对于我们这些生活在地球上的凡夫俗子来说，这些问题却有另一种冷酷的魅力。
自从20世纪20年代，天文学家哈勃发现宇宙正在膨胀以来，“大爆炸”理论一直没有摆脱被修改的命运。根据这一理论，科学家指出，宇宙的最终命运取决于两种相反力量长时间“拔河比赛”的结果：一种力量是宇宙的膨胀，在过去的100多亿年里，宇宙的扩张一直在使星系之间的距离拉大；另一种力量则是这些星系和宇宙中所有其他物质之间的万有引力，它会使宇宙扩张的速度逐渐放慢。如果万有引力足以使扩张最终停止，宇宙注定将会坍塌，最终变成一个大火球——“大崩坠”，如果万有引力不足以阻止宇宙的持续膨胀，它将最终变成一个漆黑的寒冷的世界。
显而易见，任何一种结局都在预示着生命的消亡。不过，人类的最终命运还无法确定。因为目前，人们尚不能对扩张和万有引力作出精确的估测，更不知道谁将是最后的胜利者，天文学家的观测结果仍然存在着许多不确定的因素。
这种不确定因素又是什么呢？科学家指出，这一不确定因素涉及膨胀理论。根据这一理论宇宙始于一个像气泡一样的虚无空间，在这个空间里，最初的膨胀速度要比光速快得多。然而，在膨胀结束之后，最终推动宇宙高速膨胀的力量也许并没有完全消退。它可能仍然存在于宇宙之中，潜伏在虚无的空间里，并在冥冥中不断推动宇宙的持续扩张。为了证实这种推测，科学家又对遥远的星系中正在爆发的恒星进行了多次观察。
通过观察，他们认为这种正在发挥作用的膨胀推动力有可能存在。
倘若真是这样的话，决定宇宙未来命运的就不仅仅是宇宙的扩张和万有引力，还与在宇宙中久久徘徊的膨胀推动力所产生的涡轮增压作用有关，而它可以使宇宙无限扩张下去。
但是，人们最关心的或许是智慧生命本身。人类将在宇宙中扮演什么角色呢？难道人类注定要灭亡吗？人类已经在越来越快地改变着地球，操纵着自己的生存环境，也许到那时，人类将会以高度发达的智慧在宇宙中立于不败之地。
谁知道呢？且让未来的地球人和地球外一切生命拭目以待吧。人类对宇宙的认识永远没有终极，认识穷尽的那天也许就是人类或宇宙毁灭的那一天。正如爱因斯坦在写给一个对世界的命运感到担忧的孩子的信中所说：“至于谈到世界末日的问题，我的意见是：等着瞧吧！”
未知的神秘能量
近些年，天文学家发现了一种控制宇宙的神秘能量——暗能量存在的最新证据，这种暗能量可能占宇宙总能量的2/3，它正在把宇宙中的星系及星系中的一切以史无前例的速度相互分离。
这些年来，科学家们一直在寻找宇宙不仅正在膨胀，而且正在加速膨胀的原因。有人认为，是神奇的暗能量在远距离上把物体推开，从而克服了引力的局部作用。
最近，英国曼彻斯特大学伊恩·布劳内领导的一个国际天文小组为神秘的暗能量的存在提供了新的证据。这些科学家观察到，来自遥远而明亮的类星体的光被弯曲后形成了若干个类星体的图像，图像的数目和途中存在的星系所形成的引力透镜数目不相符合，由此科学家断定，途中必定存在我们看不见的其他物质，从而证明了宇宙中确实存在暗能量。
引力透镜现象是由于来自遥远星系的光在到达天文望远镜之前，会因途中的其他物体的引力而弯曲，和通常的透镜折射光相似。
据报道，该天文小组的一位科学家使用包括宇宙年龄在内的参数和引力透镜源的可能数目，计算被引力透镜折射的类星体的数目。他发现这一数目大约是没有暗能量存在的情况下类星体图像数目的2倍。因此他推算出，宇宙的2/3是由暗能量组成的。
剩下的1/3由暗物质（它的形态至今还不知道）和组成星球与行星的常规物质构成。
所有这两种物质的引力是正常的引力，即通常的万有引力。
而暗能量与它们相反，具有长距离的反引力性质。与神秘的暗物质一样，目前科学家们并不知道暗能量究竟是什么，但这些新的结果增加了暗能量存在的可信度。现在科学界普遍相信，它是宇宙加速膨胀的原因。
这一新的引力透镜试验建立在和过去完全不同的物理论据上，所以它提供的支持暗能量存在的证明是独立于其他证明的。
由于通过引力透镜形成的类星体图像通常挨得太近，这个天文小组使用了世界上最强大的射电天文望远镜阵列，得到了上千个类星体的无线电照片。他们之所以选择射电天文望远镜，是因为它们能把细节放大许多倍，比光学望远镜甚至哈勃天文望远镜看得都清楚。
暗能量这个说法直到1998年才出现在天文学领域里。当时，两组天文学家对遥远的星系中正在爆炸的星球即超新星进行观察，发现超新星比他们认为的暗淡。这意味着它们的距离比科学家原来认为的更远了。
造成这种情况的唯一解释应该是，假设宇宙的膨胀在过去的某个时间加速了。
天文学家在这之前一般认为，由于单个星系相互作用造成了引力拖拽，宇宙膨胀是逐渐减慢的。但是对这个超新星的观察结果表明，有某种神秘的力量在对抗引力的拖拽，使星系以前所未有的加速度相互远离。
起初，其他科学家对这个结果表示怀疑。也许超新星变暗是因为它们的光被星际尘埃云挡住了，也许超新星本身的光就比科学家所认为的暗。但是经过仔细检查，所有这些解释都被搁到了一边，暗能量的假说出现了。
其实，有关反引力的想法并不新鲜。早在90多年前，爱因斯坦就已经把这种反引力效应以所谓的宇宙常数的名义包括在他的广义相对论中了。当时，爱因斯坦为了不使星球由于相互间的吸引力而挤到一起，设想宇宙中应该还存在一种排斥力，它与引力相对抗，从而使宇宙保持稳定。他把这个排斥力称为宇宙常数。
20世纪20年代，哈勃发现宇宙并非静止不动，而是在不断膨胀。爱因斯坦便放弃了他发明的这个宇宙常数，并称这是他“一生中最大的错误”。因为爱因斯坦本人和后来的许多天文学家都把这个宇宙常数只看做是数学上的假设，而不认为它和实际的宇宙有多少关系。直到20世纪90年代也没有人想到过这个效应会变成现实。
可现在暗能量的发现证明这个排斥力确实存在。看来，如果爱因斯坦还活着，也许他就会承认放弃宇宙常数是他一生中第二个最大的错误。
有关暗能量的探讨十分玄妙。有人认为暗能量是从宇宙真空中渗透出来的。
有实验表明，真空似乎并不是空无一物，而是一些虚粒子在时生时灭地冒泡泡。
而另一些天体物理学家则说，暗能量只不过是宇宙的基本特征，试图解释它，就像解释为什么地球离太阳的距离刚好适合孕育生命一样徒劳。
宇宙的大小
宇宙究竟有多大呢？我们可以形象地来加以说明：我们先将太阳想象成一个南瓜，那么大约2500亿个南瓜堆成了银河系，而1000亿以上这样的“南瓜堆”又分布在一个假想的“空心球”里。这个“空心球”就是宇宙的大小。
而我们的地球在这个“空心球”
里，不过像一颗小小的绿豆而已。宇宙是无限大的。这个代表宇宙的“空心球”，由数以亿计的粒子组成，其中每一个星系、每颗恒星和行星以及我们每一个人，就是由这一堆基本粒子组成。这个有限的宇宙是人类用哈勃望远镜看到的，它所观察到的最远星系距离我们有150亿光年（光年，天文学的一种距离单位，即光在真空中1年内走过的路程为1光年。光速每秒约30万千米，1光年约等于94605亿千米），这个距离以外的地方就全是未知数了。这就跟宇宙中的所有基本粒子能够数清一样，至少从理论上说，在一定的时间内我们能看见宇宙中的“最后一颗恒星”。但这并不意味着“最后一颗恒星”就是宇宙的尽头。
宇宙的边界
宇宙空间是有限无界的。我们的地球就是这样一个有限的空间，你在它的表面上无论朝哪个方向走，无论走多远，你都不可能找到它的“边界”；地球的体积是有限的，它的半径才6000多千米，所以最终你将回到出发点。爱因斯坦认为：在宇宙中无数巨大星系的巨大重力作用下，整个宇宙空间会发生弯曲，最终卷成一个球体，光线沿这个球面空间的运动轨迹也是弯曲的，并且永远到达不了宇宙的边界。
宇宙是否是全部那么，宇宙之外又是什么呢？那是人类目前还无法回答的问题，只能请出“上帝”，或者说“上帝”本身就是答案。就连当今世界最杰出的“相对论”专家、剑桥大学的霍金教授也指出，追溯这类终极问题会使人感到，上帝存在的可能性至少有50%。
其实你完全可以站在“上帝的角度”来观察这个“空心球”。你会发现它的体积并非固定不变，而是在不断膨胀的，就像一个被逐渐吹胀的气球一样。
