這也是牛頓雜志社2020年的增刊，用一本精美圖冊展現(xiàn)了截至目前人類能了解到的最大尺度宇宙的來龍去脈。

宇為上下四維，空間，先從宇來看我們的位置。

太陽系大概位于銀河系核心外圍的三分之一處，距離銀河系的核心有2.6萬光年，而整個銀河系的直徑為10萬光年左右。相當于在北京的三環(huán)。

太陽系自身有多大呢，太陽系的直徑大概是1.6光年，太陽系的最外圍是奧爾特云。奧爾特云其實是一大堆以冰為主要成分的小天體集團，數(shù)量大概是5-6萬億個，也就是說，從2光年以外的地方來看太陽系，是被一團沙粒裹著的球殼。太陽系的直徑，是日地距離的10萬倍。

走出奧爾特云，離太陽系最近的恒星，為半人馬座的比鄰星，它們距離有4.2光年。擴大到100光年的范圍，周圍的恒星有2500顆，肉眼可見的有500顆，夜空中最閃耀的1等星，有21顆。再走出去400光年，開始接觸到太陽系之外的恒星團——昴星團，640光年處，是一個即將死亡的恒星——參宿四，它已經(jīng)進入了紅巨星階段，可能會有超新星爆發(fā)。

走一步大的，到2600光年處，可以看到天琴座方向上的環(huán)狀星云，所謂環(huán)狀星云，就是恒星死亡后的狀態(tài)——我們的太陽在80億年之后，也會變成這樣——死亡的美麗幻象。

再到6000光年處，天鵝座X-1，就是人類看到的，也是距離我們最近的一個黑洞。天鵝座X-1是一顆巨大的藍色恒星，現(xiàn)在正在被旁邊的黑洞吞噬，其形式就跟洗臉池里的水從底洞旋轉流入一樣。

到2.6萬光年處，基本上能到達銀河系的中央了，有一個巨大的黑洞——質量是太陽的400萬倍。目前，我們已經(jīng)觀測到了這個位置處多個恒星受到黑洞牽引運動的現(xiàn)象。

再放大到300萬光年的范圍，也就是以銀河系為中心，跨度300萬光年范圍內，大致有40個星系，也就是離銀河系最近的40個星系，我們把這個范圍的星系稱為“本星系群”。知名的如仙女星系，距太陽系有250萬光年。1924年，美國天文學家哈勃觀測后提出，仙女星系不是之前我們認為的星云，而是銀河系外的星系，1929年哈勃進一步提出，離我們越遠，紅移越大，也就是其他星系離我們遠去的速度越大——這是人類第一次認識到，銀河系并不是宇宙的全部。之后，地球上就因為經(jīng)濟危機爆發(fā)了世界大戰(zhàn)——也可視為人類這個物種發(fā)現(xiàn)自己并不是宇宙中心后的焦慮吧。

關鍵在于，看到6000萬光年之外時，發(fā)現(xiàn)了室女星系團，也就是上述“本星系群”以外的又一個星系團，那個星系團中星系的密度，遠遠高于我們的本星系群——也就是說，銀河系所在的這個本星系群，其實還挺稀疏和偏遠的。

那么，宇宙最大尺度上，即138億光年尺度上，到底是個啥樣子？據(jù)估計，就我們能看到的范圍里（133億光年），大概有1000億個星系分布著，這些星系團和星系群，是相互聯(lián)系的，構成了一個巨大的網(wǎng)絡——星系構成了漁網(wǎng)上的繩子，中間那些格子則是巨大的空洞，幾乎找不到星系分布于其中。2012年，哈勃太空望遠鏡的clash項目組，觀測到了133億光年外的星系。

10億光年尺度上的網(wǎng)狀結構

還能再遠嗎？再遠就是138億年的宇宙背景輻射了——也就是138億年前，宇宙暴脹的那一瞬間的射線電波。

距我們133億光年的星系照片，也就是133億年前的星系

宙為古往今來的時間，再從時間來看宇宙的歷程。

最著名的假說是1982年美國物理學家維蘭金根據(jù)廣義相對論和量子力學推導出來的假說——宇宙產(chǎn)生自“無”，宇宙誕生的瞬間極其微小，小于基本粒子。從“無”中產(chǎn)生的瞬間，產(chǎn)生了空間和時間，僅僅10^-36秒的時間內，宇宙就擴張到了誕生時期的10^43倍大小。無法想象這種膨脹的速度！

從一無所有，到時間空間的誕生，在那一瞬，暴漲到如此規(guī)模，人類的想象力能企及這個瞬間發(fā)生的事件的，估計也就佛陀本人了。

物理學家們在提及這個宇宙暴脹理論時，借用了經(jīng)濟學上的詞匯——inflation，通脹。不知是有意還是無意，聯(lián)想到今天一個朋友發(fā)的朋友圈，說在西單買了一個煎餅吃，要18元，無法想象煎餅的價格能漲到這個地步。也許，通脹帶來的漲價速度對人的震撼，才能趕得上宇宙暴脹速度對人的震撼力吧。

剛剛誕生的宇宙，沒有物質，沒有光，只有至今未知的能量。此時宇宙的溫度超過一萬億度，大小在1立方厘米左右，里面只有基本粒子——上夸克（三分之二正電）、下夸克（三分之一負電）、電子，暴脹帶來了溫度下降。一萬分之一秒后，溫度降至1萬億度，原來自由飛動的基本粒子，開始組成質子和中子。兩個上夸克和一個下夸克組成帶有正電的質子——氫原子核——注意，還只是原子核而已；兩個下夸克和一個上夸克組成電中性的中子。

不就是老子說的，道生一，一生二，二生三，三生萬物。三個基本粒子，構成了萬物的起源。

3分鐘后，溫度下降到10億度，原子核開始結合，氫原子核（即質子）與中子結合，構成包含1個質子1個中子的氘原子核，兩個氘原子核結合（即包含1個質子1個中子的原子核）結合，釋放1個中子，形成了有2個質子1個中子的氦3原子核。

繼續(xù)玩組合游戲——佛學中所說的有增有減，有生有滅——氘核與氦3核結合（即1個質子1個中子的原子核，與2個質子1個中子的原子核），釋放1個質子出來，形成了氦原子核（2個質子，2個中子）。

20分鐘后，溫度繼續(xù)下降，原子核聚變所需的條件沒有了，聚變終止。宇宙中已經(jīng)有了氫、氦和鋰。

以上是宇宙誕生的最初時間。不過這個理論推測上有一個漏洞——反物質到哪去了？每一種基本粒子，都有與其相似的反粒子。如電子有正電子，氫原子也有反氫原子——1個反質子和1個反電子構成的原子。正反粒子相遇會發(fā)生湮滅，釋放巨大能量。按照這個道理，在宇宙誕生的初期，那么多的反粒子在哪里？為什么現(xiàn)在的宇宙中基本上不存在反粒子？這是宇宙誕生歷史上的最大謎團之一。

現(xiàn)在的理論假說是這么解釋的，在宇宙剛誕生時，出于某種原因，基本粒子的數(shù)目一開始就比反粒子的書目多了10億分之2左右，即10億零2個基本粒子，只有10億個反粒子對應，這10億個反粒子與10個基本粒子一起湮滅了，剩下來那倆基本粒子幸存了下來，構成了我們現(xiàn)在的宇宙！

這個概率是5億分之一。

差異，就是差異，差異造成了一切。

此外，宇宙暴脹一結束，還產(chǎn)生了另一種基本粒子——暗物質。暗物質是看不到的，只能通過它們對周圍物體施加的引力，間接感知到它們的存在。其實方法也很簡單，就是用簡單的萬有引力公式就可以計算出來，絕大多數(shù)星系之所以能夠構成現(xiàn)在這個樣子，光是以能見到的這些恒星和行星的引力，是不可能的，早就飛散解體了。之所以大家還能相互公轉繞行，成為一個星系，就是因為還有這些看不見的暗物質的存在，它們的質量產(chǎn)生的引力，才是把看得見的星體維系在一起的原因。

此后38萬年，什么也沒有發(fā)生，只有這幾個原子核和電子在飛來飛去。溫度持續(xù)下降到3000度，由于粒子運動速度下降，原子核得以可以俘獲電子，產(chǎn)生了原子。原子是在宇宙誕生后38萬年才出現(xiàn)的。

由于大量電子被原子核俘獲，由是此前一片混沌的宇宙逐漸變得清晰透明起來——光可以直線行進了。這時的宇宙大概是1000萬光年大小。

這個時候的光，是可觀測到的，宇宙中最古老的光——上帝說的那個光。這束光，已經(jīng)在宇宙內穿行了138億年，隨著宇宙的膨脹，這束光的光波已經(jīng)被拉長了1000倍，是一種微波。這個微波在1965年被觀測到，成為了宇宙暴脹或者說爆炸的證據(jù)。

原子產(chǎn)生后，宇宙再次進入了一個長達3億年的沉默期，只有原子，沒有其他任何物質。宇宙中分布著氫氣和氦氣，如果它們的分布是完全均勻的，那么也不會有后來發(fā)生的事了。它們在宇宙的初始分布和密度是有差異的，這樣才會讓萬有引力起作用，密度越大者可以吸引越多的氣體，宇宙中氣體的密度差異就會越來越大。這些密度大的氣體開始形成氣團，也就是恒星的雛形。

所以說，差異是一切的起源，差異才是本質。

別急，其實還有暗物質的緣故，之所以會有氫氣氦氣的密度差異，其根源也在于暗物質本身分布的密度差異，肯定是暗物質的分布密度差異，吸引帶動氫氣和氦氣的分布產(chǎn)生差異。

3億年之后，氫氣和氦氣的聚合開始形成第一批恒星。這個階段的恒星的溫度和亮度都非常之高，原因是這個階段還沒有重原子，氫氣和氦氣相對來說比較難以收縮形成星體，所以需要非常龐大的質量才能形成星體。這第一批亮星發(fā)出的是藍白光——亮度是太陽的100萬倍。

有了恒星，在其核心內部才能有足夠的高溫高壓，開始核聚變——氦原子核繼續(xù)結合，構成諸如碳原子等其他元素。核聚變會持續(xù)發(fā)生，一直到恒星的中心全部轉變?yōu)殍F原子——原子序數(shù)26，核聚變就會停止。這是因為鐵是最為穩(wěn)定的原子核，不會發(fā)生核聚變反應。沒有了核聚變的能量，恒星就進入衰老階段，發(fā)生超新星爆發(fā)而最終死亡?！獮樯段覀兝险f鐵了心鐵了心，心成了鐵，也就意味著死心了。

據(jù)推測，這第一批恒星大概都是在300萬年之后發(fā)生超新星爆發(fā)。如此循環(huán)，新的恒星不斷形成，又發(fā)生核聚變，制造出新的元素，宇宙中的物質就這樣多了起來。

死亡的第一批恒星，也創(chuàng)造出了宇宙的第一批黑洞。黑洞就像是返回到宇宙初期一樣，一切收縮為一個點，密度無窮大，大小為零。

5億年之后，恒星越來越多，組成星系，星系與星系之間又發(fā)生碰撞和交換，小星系構成大星系。宇宙到達了現(xiàn)有宇宙的十分之一大小。每個星系的中間，都有一個巨大的黑洞，這些黑洞的大小大概是太陽的10億倍。

目前的觀測表明，宇宙誕生8億年之后，就已經(jīng)有質量是太陽10億倍的黑洞存在了。其實可以想到，最初的黑洞應該都是小的——收縮嘛，為什么會有那么大的黑洞出現(xiàn)，推測認為要么是黑洞之間融合，或者黑洞不斷吞噬周圍氣體和恒星而成長。

反復發(fā)生的恒星誕生和恒星爆發(fā)，不斷把新生的物質原子拋射到宇宙中，重元素不斷增多，因引力緣故結合到一起，就開始形成以巖石和冰的微粒為主材料的塵埃，這些塵埃就是形成行星的材料。

恒星首先會在自身周圍把這些塵埃和氣體吸引為一個圓盤，在圓盤中的塵埃和氣體不斷碰撞融合，形成小的聚合體，不斷增長成為行星。太陽系就這樣在宇宙誕生91億年后產(chǎn)生的。

行星也會依據(jù)與恒星的距離遠近形成不同的類型——距離恒星較近的原行星，其組成成分主要為巖石和金屬，就是類似地球這樣的巖質行星；距離恒星較遠的原行星，有冰，物質成分會更多，而且因為距離恒星較遠，原行星可以吸引更多的氣體和塵埃，從而形成體積巨大的行星，如土星和木星。不過，距離也不能太遠，太遠了氣體和塵埃也難以被捕捉和吸引到，就會變成類似天王星這樣的小一點的冰質行星。

從現(xiàn)在開始往將來看，十數(shù)億年之后，銀河系將會與最近的一個大星系——仙女星系發(fā)生碰撞。目前，銀河系正在以100公里每秒的速度向仙女系靠近——之所以確定是在靠近，就是多普勒效應——仙女星系到達地球的光波，發(fā)生了藍移，紅移意味著波長拉長，離我們遠去，而藍移則意味著越來越近。碰撞只是一個形象用詞，實際上更接近穿插而過——因為星系內部的恒星之間距離都很大，比如離太陽最近的恒星是半人馬座比鄰星，離我們也有4.2光年！所以，星系內部是非?？諘绲?，因此，大概率兩個星系的碰撞實際上是穿插。

哈佛大學的一個研究組進行計算機模擬，結果就是這樣，銀河系和仙女系就是會穿插而過，太陽系大概有3%的概率會被仙女系從銀河系中帶走。

繼續(xù)，距今80億年之后，此時宇宙的大小為現(xiàn)在的1.8倍，太陽進入衰老階段，成為紅巨星——膨脹到比現(xiàn)在大300倍左右，地球早就被太陽吞沒了。地球被吞沒的過程是，先是公轉速度變慢，然后逐漸向太陽表面墜落，墜落過程中，被撕碎，隨太陽風吹散。所謂飛灰湮滅。

太陽本身繼續(xù)膨脹，然后向宇宙噴射氣體，最終，太陽的核心部分會收縮為一個地球這么大的部分——白矮星，基本就是死亡階段了。這時候原來的太陽部分會發(fā)散為圍繞白矮星的星云，在白矮星的射線作用下，呈現(xiàn)出幻化的各種顏色，成為一片美麗的環(huán)狀星云。

死亡之后的太陽系，目前距地球2600光年的天琴座環(huán)狀星云，就是一個死亡的恒星

繼續(xù)，距今1000億年之后。宇宙大小為現(xiàn)在的200倍，銀河系周圍300萬光年內大約有40個左右的星系，構成了天文學所謂的“本星系”，本星系的所有四十多個星系將會融合為一個巨大的橢圓形星系。又由于宇宙加速膨脹，本星系之外更遠的400萬光年以上星系，都會離我們而去，也就是說，1000億年之后，我們只能觀測到本星系，除此之外一片黑暗。

還繼續(xù)嗎？繼續(xù)，距今100萬億年之后，所有恒星的燃料都消耗干凈了——太陽這樣的恒星壽命為100億年，越年輕質量也越小的恒星壽命更長，但100萬億年之后，也都消耗干凈了，只剩下黑洞等暗黑天體。

這個時候還會有一個現(xiàn)象——質子衰變。相對而言，質子是比較穩(wěn)定的，不過它最終也會瓦解，質子瓦解了，原子也就不能存在了。

繼續(xù)，距今1谷歌年之后，黑洞會逐漸變大，融合，然后再開始釋放光子，又逐漸變小，蒸發(fā)。這時候，宇宙又回復到只有一堆基本粒子東游西蕩的狀態(tài)，只不過宇宙還在膨脹，基本粒子極其稀薄，游蕩上多少年可能都碰不到另一個粒子。因此，那時候的宇宙，才會讓人體會到什么叫荒涼。

人活90年，活動范圍大部沒有超過1000平方公里，意識不超過300萬年，思緒和眼光卻能看到133億年。星辰大海之后，反觀當下一瞬。