宇宙是所有时间、空间与其包含的内容物构成的统一体，包含行星、恒星、星系、星系际空间、次原子粒子等所有物质与能量。
人类所观察到的部分宇宙物件大约由4.9%的普通物质（构成恒星、行星、气体和尘埃的物质）或“重子”，26.8%的暗物质和68.3%的暗能量构成。在宇宙中，地球是人类所知唯一有生命存在的星球。[1]1
宇宙学说

美国艺术家PabloCarlosBudassi画出整个宇宙
中国古代
中国古人曾提出盖天说、宣夜说和浑天说，在春秋战国时期民间就有嫦娥奔月的传说，汉代学者张衡也曾提出“宇之表无极，宙之端无穷”的无限宇宙概念。浑天说认为天地的形状像一个鸡蛋，天与地的关系就像蛋壳包着蛋黄。张衡认为浑天说比较符合观测的实际。
公元前7世纪，巴比伦人认为，天和地都是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山。
古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子，大地的中央则是尼罗河。
古犹太人认为，地球是宇宙的中心，周围绕着一圈星球，再往外去，寥落地分布着其余天体。有一个静止的天球存在，在其内部，星球各居其位，转动不止。[4]
最早认识到大地是球形的是古希腊人。公元前6世纪，毕达哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主张天体和大地都是近似球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承，被17世纪初麦哲伦的环球航行所证实。[5]
西方近代
地心说、日心说和万有引力定律

托勒密的地心说示意图
公元2世纪，C.托勒密提出了世界上第一个行星体系模型地心说。地球处于宇宙中心。从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的圆轨道上绕地球运转。为了说明行星运动的不均匀性，提出行星在本轮上绕其中心转动，而本轮中心则沿均轮绕地球转动。[6]
1543年，N.哥白尼所著《天球运行论》正式提出了“日心说”观点，认为太阳是行星系统的中心，一切行星都绕太阳旋转。地球也是一颗行星，它上面像陀螺一样自转，一面又和其他行星一样围绕太阳转动。在中世纪的欧洲，托勒密的地心说由于符合神权统治理论的需要，一直占有统治地位。为了捍卫日心说，不少仁人志士与黑暗的神权统治势力进行了前仆后继的斗争，付出了血的代价。[7]
1609年，J.开普勒的开普勒三定律揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，发展了日心说，为牛顿万有引力定律的提出打下了基础。[8]1608年利普赛发明望远镜后，伽利略立即加以改造并指向苍穹。1610年，伽利略发表了划时代的著作《星际使者》，朦胧的银河原来是无边的星海，皎洁的月亮竟然布满了环形山，灿烂的太阳哪知会有黑子，而金星的相位变化和木星的4颗卫星恰恰是日心说最可靠的证据。[9]

詹姆斯-韦伯空间望远镜的两片测试镜面
1687年，I.牛顿发现了万有引力定律，使哥白尼的学说获得更加稳固的科学基础。
天文望远镜的诞生带来了天文学的第一次革命。随着天文望远镜等观测和分析仪器的问世和改进，人类对宇宙的认识愈加清晰丰富。望远镜的每一次发展、突破，都促进了天文学的重大发现和人类对宇宙认识的飞跃，对数学、物理学及其他自然科学产生重大影响，并推动了人类文明进程。
在哥白尼的理论中，恒星只是位于最外层恒星天上的光点不可能的。
1584年，乔尔丹诺·布鲁诺提出恒星都是遥远的太阳。
18世纪上半叶，由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计，布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。
18世纪中叶，T.赖特、I.康德和J.H.朗伯推测说，布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。弗里德里希·威廉·赫歇尔首创用取样统计的方法，用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例，1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图，奠定了银河系概念的基础。
在此后一个半世纪中，H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂，以及许多人对银河系直径、厚度的测定，科学的银河系概念才最终确立。
18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中，存在着无数像银河系那样的天体系统。
到1924年，由E.P.哈勃用造父视差法测量仙女星系的距离确认了河外星系的存在。
2
物理性质
直径
最新的研究认为宇宙的直径可930亿光年，甚至更大。[10]
年龄
可观测的宇宙年龄大约为138.2亿年。[11]
形状

宇宙微波背景的温度一端高，暗示呈弯曲状
宇宙理论认为宇宙可能是类似马鞍状的负弯曲形状，该理论源于宇宙大爆炸理论，整个宇宙的外形如同一个吹起的气球，我们则生活在宇宙的“表面”。[12]
同时，科学家也认为宇宙是平坦的，根据美国宇航局的调查，宇宙可能是平坦的，2013年的调查发现如果宇宙是平坦的，那么误差只有0.4%。[13]

银河系
斯蒂芬·霍金表示，我们宇宙的形状可能是一种难以置信的几何图形，更接近于超现实主义的艺术，如同荷兰艺术家摩里茨·科奈里斯·埃舍尔创作的图形一样。
霍金的想法以弦理论为依据，而该理论仍然还处于假设之中，并未被验证。如果用语言来形容宇宙的形状，应该是整体呈现多重镶嵌模式，具有无限重复出现的扭曲面，曲面间环环相扣，如同科奈里斯·埃舍尔创作的“圆形极限IV”图案，也与美国工程师P.H. Smith创作的“史密斯圆图”类似，体现出双曲空间的概念，是一种非欧几何的空间形态。[14]
结构

即将发生碰撞的两个星系NGC 470和NGC 474
当代天文学研究成果表明，宇宙是有层次结构的、不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。
行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转，构成太阳系。
太阳系外也存在其他行星系统。约2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系的直径约10万光年，太阳位于银河系的一个旋臂中，距银心约2.6万光年。
银河系外还有许多类似的天体系统，称为河外星系，常简称星系。可以观测到的星系有1000亿个，科学家估计宇宙中至少有2万亿个星系。

椭圆星系Hercules A中心超大黑洞引发的喷流
星系聚集成大大小小的集团，叫星系团。平均而言，每个星系团约有百余个星系，直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。
若干星系团集聚在一起构成的更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形，其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团，只有少数超星系团拥有几十个星系团。
本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。
星系分类
根据可反映星系发展状态的序列号对星系进行了分类，可以粗略地将星系划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系等五种。[15]
组成
宇宙几乎完全由暗能量、暗物质和普通物质组成。其他包括电磁辐射（估计占宇宙总能量的0.005%或接近0.01%）和反物质。
普通物质、暗物质和暗能量在超过3亿光年左右的尺度上均匀地分布在整个宇宙中。然而，在较小的尺度上，物质往往按层级聚集，绝大多数原子聚集成恒星，绝大多数恒星聚集形成星系，绝大多数星系聚集形成超星系团，最后是大尺度纤维状结构。
暗能量
宇宙膨胀加速的原因仍然难以捉摸，这通常归因于暗能量。暗能量是一种被假设为渗入空间中的未知能量形式。在质能等价的基础上，暗能量的密度（约7×10-30 g/cm³）比星系内普通物质或暗物质的密度要低得多。然而，在当前的暗能量时期，它主宰着宇宙的质能，并且它在空间之中是均匀的。
暗能量的两种拟议形式是宇宙常数和标量场。宇宙常数以恒定的能量密度均匀的填充空间，标量场能量密度可能因时间和空间而动态变化。标量场的贡献通常也包括在宇宙常数中。公示化表达的宇宙常数相当于真空能量。仅具有少量空间不均匀性的标量场将很难与宇宙学常数区分开。
暗物质
暗物质是一种假设物质，对整个电磁波谱都是不可见的，但却占了宇宙物质的大部分。暗物质的存在和性质是因为它对可见物质、辐射和宇宙大尺度结构的引力作用而推断的。除了中微子被认为是一种热暗物质，其他暗物质特别是冷暗物质还没有被直接探测到，因此它成为现代天体物理学中最大的谜团之一。暗物质既不发射也不吸收光（或任何其他在显著水平的电磁辐射）。据估计，暗物质占宇宙总质能的26.8%，占宇宙总物质的84.5%。
普通物质
宇宙剩余4.9%的质能是普通物质，即原子、离子、电子和它们所形成的物体。物质包括恒星（产生几乎所有从星系发出的光）、行星、星际和星系际介质中的气体，以及日常生活中可以碰到，触摸或挤压到的所有物体。事实上，宇宙中绝大多数普通物质是看不见的，因为星系和星系团内的可见恒星和气体仅占普通物质的10%。普通物质通常存在四种物质状态（相）：固体、液体、气体和等离子体。然而，实验技术的进步揭示了其他之前处于理论阶段的物质状态，如玻色-爱因斯坦凝聚态与费米子凝聚态。
普通物质由两种基本粒子组成：夸克和轻子。例如，质子由两个向上夸克和一个下夸克组成，中子由两个下夸克和一个上夸克组成，电子是一种轻子。原子由原子核组成，由质子和中子组成，电子围绕原子核运行。由于原子的绝大多数质量集中在其原子核中，而核由重子组成，天文学家经常使用“重子物质”一词来描述普通物质，尽管这种重子物质中有一小部分是电子。
大爆炸后不久，原始质子和中子由早期宇宙的夸克-胶子等离子体形成，温度低于两万亿度后冷却。几分钟后，在一个称为大爆炸核合成的过程中，原子核由原始质子和中子形成。这种核合成形成了较轻的元素，即原子序数小于锂和铍的元素，但较重元素的丰度随着原子序数的增加而急剧下降。此时可能已形成一些硼，但下一个更重的元素——碳并没有大量形成。由于宇宙膨胀，温度和密度迅速下降，大爆炸核合成在大约20分钟后关闭。此后，恒星核合成和超新星核合成过程形成了较重元素。
粒子
普通物质和对物质作用的力可以用基本粒子来描述。这些粒子有时被描述为基本的，是因为它们有一个未知的子结构，而且不知道是否由更小甚至更基本的粒子组成。标准模型是一个核心问题，它涉及电磁相互作用和弱相互作用与强相互作用。标准模型由实验确认存在构成物质的粒子支持：夸克和轻子及其相应的反物质，以及传递基本相互作用的作用力粒子：光子、W及Z玻色子、胶子。标准模型预测了最近发现的希格斯玻色子的存在，这种粒子是宇宙中能够赋予粒子质量的一种场的表现。由于成功地解释了各种各样的实验结果，标准模型有时被视为"万物理论"。标准模型尚不能容纳引力，一个真正的作用力粒子"万物论"尚未实现。
3
宇宙模型
发展历程

宇宙
1917年，A.阿尔伯特·爱因斯坦运用广义相对论建立了一个“静态、无限、无界”的宇宙模型，奠定了现代宇宙学的基础。
1922年，G.D.弗里德曼发现，根据爱因斯坦的场方程，宇宙也可以是膨胀的和振荡的。
1927年，G.勒梅特提出了真正意义的膨胀宇宙模型。1929年，哈勃发现了星系红移与它的距离成正比，建立了著名的哈勃定律。这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。
20世纪中叶，G.伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型。1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。大爆炸宇宙模型成为标准宇宙模型。
1980年，美国的阿兰·古斯在热大爆炸宇宙模型的基础上又进一步提出了大爆炸前期暴涨宇宙模型，随后由安德烈·林德进行了修订。[16]该模型包括一个短暂的（指数的）快速膨胀，这个过程抹平时空而使宇宙平坦，解决了视界问题。他提出：在宇宙诞生最初的时刻，时空发生过一次急速膨胀的过程，宇宙大爆炸之后的一瞬间，时空在不到10-34秒的时间里迅速膨胀了10^78倍。[17]
2014年5月，科学家制作出最为成功的宇宙演化的电脑模型，模拟宇宙以暗物质为起点诞生并演化的过程。本次建立的电脑模型和真实的宇宙惊人得相似。这个电脑模型可用于测试有关宇宙构造和运转原理的理论。有关科研成果已经在《自然》杂志上发表。
模型举例
电脑演化模型
电脑模型最初展示了虚空状态下分散在各处神秘的“暗物质”。几百万年过去了，暗物质集中起来，为早期星系的产生埋下种子。反暗物质随之出现，才有了将来的星球和生命。黑洞也在模型中占有一席之地。它们吸入并吐出物质，产生一系列爆炸，影响星球的形成。

电脑演化模型
研究人员马克·福格尔斯贝格尔表示，模型印证了暗物质等诸多宇宙学理论。他说：“在模拟中，很多星系都和现实宇宙中的星系非常相似。这意味着我们对宇宙基本运转原理的认知是正确的、完整的。如果你不把暗物质算进去，它看着都不怎么像真正的宇宙。”[18]
现代宇宙学模型

现代宇宙学模型
现代宇宙学的先驱是霍金。霍金：“宇宙创造过程中，“上帝”没有位置。没有必要借助“上帝”来为宇宙按下启动键。”
霍金推崇利用数学和物理手段寻找一个大一统理论，并且证明“宇宙不是偶然诞生的，不需要上帝”，“宇宙的数学模型是有限无界”。
霍金在演讲中说道：
“然而，人们在过去几年发现，科学定律甚至在宇宙的开端也是成立的。在那种情形下，宇宙可以是自足的，并由科学定律所完全确定。哈特尔和我所做的设想可以被重新表达成：宇宙的边界条件是它没有边界。”
大爆炸模型

大型强子对撞机内的宇宙大爆炸实验
大爆炸这一模型的框架基于爱因斯坦的广义相对论，又在场方程的求解上作出了一定的简化。1932年勒梅特首次提出现代宇宙大爆炸理论，1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论。大爆炸宇宙模型认为，宇宙起源于100多亿年前的一个原始火球。[19]暴胀模型解决了宇宙学三大疑难：视界疑难、平坦性疑难、磁单极子疑难。[20]大爆炸依据宇宙学原理，即奇点在所有空间爆发。
大爆炸理论最早也最直接的观测证据包括从星系红移观测到的哈勃膨胀、对宇宙微波背景辐射的精细测量、宇宙间轻元素的丰度，而今大尺度结构和星系演化也成为了新的支持证据。这四种观测证据有时被称作“大爆炸理论的四大支柱”。
大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：
（a）理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
（b）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。但2012年认为这是宇宙学红移，而非多普勒红移。在宇宙学红移中，光波的波长是在传播过程中随空间的膨胀而发生变化的。光谱线的红移就是宇宙膨胀的反映。
（c）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。
（d）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。
按照大爆炸理论，宇宙没有开端。它只是一个循环不断的过程，便是宇宙创生与毁灭并再创生的过程。
大爆炸理论证据如下：
（a）红位移
从地球的任何方向看去，遥远的星系都在离开我们而去，故可以推出宇宙在膨胀，且离我们越远的星系，远离的速度越快。
（b）哈勃定律
哈勃定律就是一个关于星系之间相互远离速度和距离的确定的关系式。仍然是说明宇宙的运动和膨胀。
V=H×D
其中，V（Km/sec）是远离速度；H（Km/sec/Mpc）是哈勃常数，为50；D（Mpc）是星系距离。1Mpc=3.26百万光年。
（c）氢与氦的丰存度
由模型预测出氢占25%，氦占75%，已由试验证实。
（d）微量元素的丰存度
对这些微量元素，在模型中所推测的丰存度与实测的相同。
（e）3K的宇宙背景辐射
根据大爆炸学说，宇宙因膨胀而冷却，现今的宇宙中仍然应该存在当时产生的辐射余烬，1965年，3K的背景辐射被测得。
（f）背景辐射的微量不均匀
证明宇宙最初的状态并不均匀。
（g）宇宙大爆炸理论的新证据
在2000年12月份的英国《自然》杂志上，科学家们称他们又发现了新的证据，可以用来证实宇宙大爆炸理论。
二次膨胀理论
美国能源部布鲁克海文国家实验室等机构一些科学家认为，宇宙早期可能还有一个较为短暂的二次膨胀时期，这种假设或许能解释宇宙中现有暗物质数量过多的问题。
该实验室高能理论小组负责人霍曼·戴伍迪亚索说，在这些重要事件之间，可能还有一次膨胀，它不像第一次爆炸那么剧烈，却可以“稀释”暗物质，使宇宙中的暗物质密度最终成为今天这样。[21]
物理上均等划一
大爆炸理论的建立基于两个基本假设：物理定律的普适性和宇宙学原理。宇宙学原理是指在大尺度上宇宙是均匀且各向同性的。宇宙的所有地方（同质性）和所有方向（同向性）看起来都相同，是大爆炸理论的重要依据。该理论认为整个宇宙，我们所见的一切，都起源于一个炽热、致密而统一的状态，在那里，各处的定律和初始条件都是相同的。[22]宇宙学最基本的原理即平庸原理。它认为，地球上的各种规律在其他地方都适用。[23]
多元宇宙模型
多元宇宙是一个理论上的无限个或有限个可能的宇宙的集合。多元宇宙所包含的各个宇宙被称为平行宇宙。极少数理论物理学家认为存在着不同状态的多元宇宙。
根据暴胀理论，通常所说的大爆炸可能并不是时间和空间的起始，而是我们这个可观测宇宙的开始。在此以前是宇宙的暴胀期。那是一个以指数级膨胀的宇宙，充满着时空结构固有的能量。宇宙的暴胀也是一个通过继承和发展而来的理论。它继承了大爆炸理论和现代宇宙学的所有成果；解释了大爆炸理论无法解释的一系列问题，包括宇宙各处的温度为何如此平均，空间为何如此平坦，为何没有发现磁单极子这样的高能遗留物等等；与此同时，它还明确作出了五个可供检验的预测，其中四个已被确认。唯一一个未被确认，也难以确认的预测是：多元宇宙。
暴胀理论认为，暴胀能导致空间以指数级急速膨胀。这能解释为什么我们的宇宙如此平均、如此巨大。暴胀结束后，我们的宇宙充满了物质和辐射，也就是我们在大爆炸中所看到的一切。我们今天的宇宙是通过充分的暴胀形成的。但是根据同一个理论，可以推导出在暴胀已经结束的地方周围，或许仍然存在着许多暴胀尚未结束的地方。这种存在于理论中的现象也就是所谓的“永久暴胀”。
判断一个理论是否成熟、是否科学有三大标准。它们分别是：
能否重现原有理论的结果；能否解释与原有理论矛盾的结果；以及能否作出新的、可供检验的预测。
由于无法验证，也无法预言如何验证，多元宇宙不是科学理论，也不是科学假说，而是个人假说。多元宇宙理论本身并不是一个科学理论。它实际上是一个根据当前已知物理定律所作的推论。
对于我们所在的这个宇宙来说，多元宇宙理论起不到多大的解释作用。它无法解决我们当前面临的问题。最糟糕的是，它无法向我们提供任何能够加以检验的预测。这首先意味着假如我们对这个宇宙及其历史的认识是正确的，那么多元宇宙可能真的存在。但产生这些宇宙的大爆炸与我们这个宇宙没有任何关联。但与此同时，这一切又是超现实的。即便在理论上，也无法加以检验。除非我们重现宇宙暴胀，然后把观测者送往不同的暴胀区。
多元宇宙理论永远是一种物理学的推论。它也许是一种不可避免的推论，但在加以检验之前，不能被称为科学。事实上，我们可能永远也无法对此加以检验。这是一个有意义的理论猜想，但不是科学理论。而且由于宇宙给我们设置了局限，多元宇宙可能永远都无法成为科学理论。它属于一种基于物理的“形而上学(metaphysics)”。我们能够通过科学的方式学习这个宇宙内部的信息，但是这个宇宙实际上却是有限的。[24]
4
起源结局
宇宙创生

宇宙创生
爆炸之初，物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀，导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却，逐步形成原子、原子核、分子，并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各种各样的恒星和星系，最终形成我们如今所看到的宇宙。
暴涨模型允许宇宙的物质和能量从无中产生。大统一理论认为，重子数允许不守恒，而宇宙中的引力能可粗略地说是负的，并精确地抵消非引力能，总能量为零，因此宇宙从无中演化是可能的。
“无”并非是绝对的虚无，真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式。如果进一步说真空能起源于“无”，那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。从现代物理学的观点看，真空也可视为物质。
宇宙不论多么巨大，作为一个有限的物质体系，也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型认为宇宙中的物质与能量形式不是永恒的，把“无”作为一种未知的物质和能量形式，在认识论上有一定意义。
现代宇宙学不是晦涩无用的哲学思辩，而是建立在天文观测、数学模型、物理实验基础上的现代科学，完全有能力认知宇宙的奥秘。天文学家们指出，大爆炸必然会发生，原因是“虚空”本质上是不稳定的，可以从量子力学和广义相对论中推导出来。在量子力学的尺度，空间将不稳定，不再显示平滑和连续，空间和时间失去稳定性，混杂形成时空的泡沫，微小的时空泡可以自发形成。量子化的时空产生涨落，宇宙产生于“虚空”。[16]
不断膨胀

丁肇中介绍阿尔法磁谱仪如何寻找暗物质
暗能量占据宇宙全部物质的74%，它是宇宙加速膨胀的推手。宇宙的膨胀进程处于两种相克的力量平衡之中，如同阴阳相克。其中的一种力量是引力，它们的作用使膨胀减速，而另一种强大的反制力量则是暗能量，它使宇宙加速膨胀。而现在看来，暗能量胜出了。宇宙中可见物质远远不足以把宇宙连成一片，如果不是存在一种神秘而不可见的物质，星系早就分崩离析。科学家把这种看不见的神秘物质称为“暗物质”。暗物质是促使宇宙膨胀时在自身引力下形成特定结构的首要物质类型。天文观测表明我们的宇宙在做加速膨胀运动。[25]
理论上存在某种临界密度。如果平均密度小于临界密度，宇宙就会一直膨胀下去，称为“开宇宙”；要是平均密度大于临界密度，膨胀过程迟早会停下来并收缩，称为“闭宇宙”。
根据现有理论，开宇宙的可能性大一些。
加速膨胀

宇宙膨胀
诺贝尔奖获得者布莱恩·施密特指出：“物质与物质之间的空间正在加大。“
2011年，布莱恩·施密特和他的同事因利用“超新星”作为“宇宙探测器”发现宇宙的加速膨胀而获得了当年的诺贝尔物理学奖，在研究之初，他们的想法是测量宇宙的膨胀速度如何因为万有引力的作用而减缓，而最终的发现却出乎人们的意料，事实证明，宇宙的膨胀速度越来越快。他解释道：“我们观察物体远离我们的速度，就像多普勒雷达采用多普勒频移来定位、测量一样。我们测量距离以及这些动作划分的距离，从而计算出宇宙的膨胀速度。我们的测量方法就是观察遥远的物体，在不同的时间做同样的测量，通过比较得出结论。从这个角度来说，这是一个很简单的实验。通过比较过去与现在测量的不同距离，我们得知现在宇宙的膨胀速度比以往快很多。“
研究人员计算出宇宙膨胀速度，即所谓哈勃常数，约为73.2公里/（秒·百万秒差距）。每百万秒差距相当于326万光年，因此一个星系与地球的距离每增加百万秒差距，其远离地球的速度每秒就增加73.2公里。这意味着，在98亿年内，宇宙天体间的距离将扩大一倍。[26]
宇宙结局
热力学定律不会让宇宙获得永生，新的恒星无法继续形成时，宇宙抵达热寂平衡点，宇宙的状态如同诞生之初的那一碗汤状时空。热寂是热力学上的终点，整个宇宙任何一处的温度都仅仅比绝对零度高一些，这意味着没有东西会幸存下来。少部分科学家认为，宇宙结局如果是大坍缩，所有的物质最终都会变成原子状态，再经过一次偶然的量子涨落，新一轮的大爆炸又形成了，下一个宇宙诞生。
宇宙学家认为，如果宇宙能量密度等于或者小于临界密度，膨胀会逐渐减速，但永远不会停止。恒星形成会因各个星系中的星际气体都被逐渐消耗而最终停止；恒星演化最终导致只剩下白矮星、中子星和黑洞。相当缓慢地，这些致密星体彼此的碰撞会导致质量聚集而陆续产生更大的黑洞。宇宙的平均温度会渐近地趋于绝对零度，从而达到所谓大冻结。此外，倘若质子真像标准模型预言的那样是不稳定的，重子物质最终也会全部消失，宇宙中只留下辐射和黑洞，而最终黑洞也会因霍金辐射而全部蒸发。宇宙的熵会增加到极点，以致于再也不会有自组织的能量形式产生，最终宇宙达到热寂状态。在ΛCDM模型中，暗能量以宇宙学常数的形式存在，这个理论认为只有诸如星系等引力束缚系统的物质会聚集，并随着宇宙的膨胀和冷却它们也会到达热寂。对暗能量的其他解释，例如幻影能量理论则认为最终星系群、恒星、行星、原子、原子核以及所有物质都会在一直持续下去的膨胀中被撕开，即所谓大撕裂。
5
宇宙之最
宇宙最冷之处最新一项研究表明，回力棒星云或许是宇宙中最寒冷的地方，温度仅有零下272摄氏度。回力棒星云距离地球5000光年。
宇宙中最
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