《宇宙未解之谜》一书把目前宇宙研究中取得的一些成绩和未解之谜一一再现，编者力图以最具权威的史料和最新最周密的考证分析为依据，从科学角度出发，进行合理的论述。希望此书能增进读者对宇宙的全面认识。

浩瀚的宇宙隐藏着太多的秘密，奥秘的天空也激励着我们不停地向前探索。面对众多科学家的艰辛劳动，面对科学界一个又一个全新的科研成果，我们有理由相信：人类一定会不断地破解一个又一个宇宙未解之谜！我们期待着那一天。

本书编者选用最新科学观点，为青少年朋友们倾情奉献一本有关宇宙未解之谜方面的探索书籍，使广大青少年朋友能够在阅读本书的同时，感受宇宙太空的奥妙与神秘，并树立向科学进军的远大志向。

宇宙篇

宇宙的诞生及研究

模型

宇宙大爆炸说

宇宙无中生有说

暴胀宇宙学

宇宙的大小

宇宙的状态和样子

膨胀或脉动的宇宙

宇宙有限还是无限

爱因斯坦模型

构成宇宙的可见物质与暗能量

宇宙的形状

宇宙的中心在何处

宇宙的命运

超级大爆炸

黑洞之谜

宇宙巨洞与宇宙长城

发现“太阳系”

宇宙反物质之谜

宇宙中还有别的

智慧生物吗

生命的起源

宇宙中的“黑色骑士”之谜

金刚石之谜

宇宙的末日

宇宙的颜色

宇宙将会变得越来

越暗

隐秘能量

“宇宙子弹”——物理学最大未解难题

未来人类的生活舞台

夜空黑暗之谜

时空隧道

有没有可能设计一台穿越时空的机器

时空转移

超光速运动

美天文学家发现

特大黑洞

银河系中可能藏匿超级黑洞

神奇的宇宙生命信息

神秘的太空信号

太阳篇

太阳的真面目

太阳系的起源

太阳对流层

太阳辐射层

太阳的假象

十字架

海市蜃楼

绿色的太阳

复的天文大家庭

太阳系中的八大

行星

太阳系中有第九颗行星吗

绕太阳运行的神秘天体

太阳系的运动

太阳耀斑

日珥、日冕、日食

太阳黑子

日核

太阳的能量

太阳的自转

太阳中的元素

太阳的未来

太阳系的新成员之谜

太阳微子失踪之谜

地球篇

地球的诞生

旋转的地球

地球是如何孕育生命的

认识我们的地球

地球内部的秘密

地球的年龄

不断膨胀的地球

逐渐变热的地球

地球的未来

五十亿年后的地球

星际放逐者

霍皮斯部落的传说

遍体鳞伤的地球

地球最危险的敌人

人类的祖4先

地球水的渊源

第一部世界地图集

还有一个“地球”吗

保卫地球

地球内部之谜

地球曾经有过光环吗

地球将来会有光环吗

生物突然大灭绝

地球变冷

北极冰与大海

地球上的生命是

宇宙送来的种子

地球生命的根源

在宇宙中吗

影响人造卫星的X线之谜

用电波向宇宙人呼唤

用激光同宇宙人交换信息的计划

宇宙人卫星发来的奇怪信号

地球是平的吗

地球有可能被月亮人占据吗

太古时代地球与月亮很接近

地球上出现的四种外星人

帽UFO目击事件

地球受到过陨石撞击吗

地球的各种现象之谜

古人眼中的地球和生命

地球如何面对

灭顶之灾

月球篇

月球的起源

月相

月食

上弦月

月球与潮汐

月球车

人造月球

嫦娥工程

月球上的“建筑物”

探测月球留下的

疑问

月球表面

月球的神秘魔力

月球的神奇辉光

古老的月球岩石

月球上的陨石年龄考究

月球是个空心球吗

月球上有固态水吗

月球正在远离地球吗

了解我们的卫星——月球

月球难解之谜

月球背后的“故事”

星空篇

行踪难觅的水星

卡路里盆地

水星上有“冰山”吗

无水的水星

水星上有生命吗

揭开水星的面纱

水星上的“海”

太阳系的飞毛腿——水星

水星凌日——美妙的

“水日食”

明亮的金星

揭开金星的面纱

金星上有水吗

太阳从西边升起

金星上城市的遗迹

金星金字塔之谜

火星上的“警报器”

火星上是否有生命

申秘的火星世界

我们所认识的火星

行星之王——木星

木星的“情人”

土星不“土”

遥远的天王星

海王星、冥王星

几个可能存在生命的

太阳系星球

先驱者计划

地球的名片

凤凰计划

星际物质

星等

光谱分析

赫罗图

巨星

红巨星

超新星

新星

白矮星

多普勒效应

脉冲星

中子星的结构

相对论

双星

变星

恒星到底有多热

真假金卫

失踪的祝融星

“铁饼”星系——银河系

三大旋臂

关于彗星的传说

预报归期的彗星

彗星是个“脏雪球”

天空过客

哈雷彗星的真貌

天文蛋与彗星蛋

二十世纪发现的大彗星

小行星

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2500亿个南瓜堆构成了银河系，而无数这样的“南瓜堆”又分布在一个假想的“空心球”里。这个“空心球”的半径是1.5亿千米，相当于从地球到太阳的距离，即一个所谓的“天文单位”，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。相对于地球而言，宇宙的壮阔是人类无法想象的。

浩潮的宇宙

这个代表宇宙的“空心球”，由数以亿计的星系组成，其中每一个星系、每颗恒星和行星以及我们每一个人，就是这个空心球的组成单位。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200亿光年(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94 605亿千米)，这个距离以外的地方就全是未知数了。这就如同宇宙中的所有基本粒子是能够数清的一样，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“最后的一颗恒星”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，它的半径不过才6000多千米，所以如果你一直朝北走，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。

宇宙之外

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”。你会发现宇宙的体积并非固定不变，而是在不断膨胀，就像一个被逐渐吹胀的气球一样。

人类对宇宙的认识

远古的时候，人类就已有了“宇宙”这个词，但其含义与今天的大不一样。人类对“宇宙”的认识从自身居住的附近地区到地球，到行星，到太阳，再到太阳系……宇宙的空间正随着人们的认识而逐渐“变大”。

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中的一颗。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己。

银河系的直径约10万光年，厚度约1万光年，太阳绕银河系中心旋转一周需2亿年。随着人们认识范围的逐渐扩大，人们心目中的“宇宙”已不再是银河系，人类已经认识到，在银河系以外，还有许多“河外星系”的存在。这些“河外星系”离我们很远，即使通过大型的望远镜，也仅仅能看到一些模糊的光点。

十几个或几十个星系在一起组成“星系群”。我们的银河系就同它周围的19个星系组成了一个“星系群”，这个星系群的直径大约为260万光年。

比“星系群”更高一级的星系组织是“星系团”，它由成百上千个星系组成。“室女星座”里有一个星系团，包含1000个以上的星系，离我们大约2000万光年。“后发星座”里，包含了2700个星系，距离我们大约2.4亿光年。数量众多的“星系团”又构成了总系。

宇宙的体积

通过认识人们研究宇宙的过程，我们已经可以初步地回答“宇宙有多大”这个问题了。人们从自身居住的区域认识到地球；又从地球认识到太阳系，眼界扩大了成百上千倍；又从太阳系认识到银河系，眼界扩大了1亿倍；从银河系认识到总星系，眼界扩大了1000亿倍。随着人们认识的不断深化，宇宙的体积也在不断扩大。几十年前，总星系的半径还只有10亿光年，现在却已达到200亿光年……爱因斯坦曾经“计算”㈩宇宙的半径为10亿光年，后来他又修订了“计算结果”，认为宇宙的半径是35亿光年。事实证明，他所计算的宇宙大小的范围一次又一次地被突破了。

无限的宇宙

从天文学的角度上看，宇宙是有限的。宇宙的大小，实际上可以认为是总星系的大小，是一个以一定长度为半径的有限的时间和空间范围。总星系是目前天文学所能探测到的最远的世界。目前，人们对宇宙的认识只能局限于总星系。从哲学角度卜来讲，宇宙不仅在空间上是无限的，在时间上也是无限的。时间上和空间上的无限，才使得宇宙能够成为一个统一的整体而存在。

宇宙的状态和样子

爱因斯坦的“广义相对论”推动了宇宙研究的进程，应用这一理论，科学家们解决了恒星的演化问题。而宇宙是否是静止的呢？对于这一问题，连爱因斯坦也犯了一个大错误，他认为宇宙是静止的。然而在1929年，哈勃以不可辩驳的观测结果证明了宇宙不是静止的，而是不断向外膨胀的。

霍金的观点

关于宇宙的样子和状态，目前尚无定论．值得一提的是史蒂芬·霍金的观点，这是目前比较统一的公认说法。他认为：宇宙有限而无界，只不过比地球多了几维。我们的地球也是有限而无界的。在地球上，无论从南极走到北极，还是从北极走到南极，你始终不可能找到地球的边界，但你不能由此认为地球是无限的。事实卜，我们都知道地球是有限的。地球如此，宇宙亦如此。

多维的宇宙

怎么理解宇宙比地球多了几维呢？举个例子：一个小球沿地面滚动并掉进了一个小洞中，在我们看来，小球是存在的，它还在洞里面，因为我们人类是生活在“三维”世界中的。而对于一个动物来说，它得㈩的结论就会是小球已经不存在了，它消失了。为什么会得㈩这样的结论呢？因为它生活在“二维”世界里，对“三维”世界里的事件是无法清楚理解的。同样的道理，我们人类生活在“三维”世界里，对于比我们多几维的宇宙，也是很难理解清楚的。这也正是“宇宙是什么样子”这个问题无法解释清楚的原因。

均匀的宇宙

长期以来，人们相信地球是宇宙的中心。哥白尼改变了这个观点，他认为太阳才是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕着太阳转动，恒星则镶嵌在天球的最外层上。布鲁诺进一步认为，宇宙没有中心，恒星都是遥远的太阳。

无论是托勒密的“地心说”，还是哥白尼的“日心说”，都认为宇宙是有限的。教会支持宇宙有限的论点。但是，布鲁诺坚持认为宇宙是无限的，这一观点挑起了宇宙究竟是有限还是无限的长期论战，这场论战并没有因为教会烧死布鲁诺而停止下来。持宇宙有限论的人说：“宇宙怎么可能是无限的呢？”认为宇宙无限的人则反问：“宇宙怎么可能是有限的呢？”这两个问题同样不好回答。

随着天文观测技术的进步，我们已经知道，正如布鲁诺所说的那样，恒星是遥远的太阳。而且，银河系是由无数太阳系组成的巨大星系，但这样大的星团有无数个，它们是均匀分布着的。

因为光的传播需要时间，所以我们看到的距离我们1亿光年的星系，实际上是那个星系1亿年以前的样子。所以，我们用望远镜看到的，不仅是空间距离遥远的星系，而且是它们过去的样子。

于是，天体物理学家提出了一个原理，即所谓宇宙学原理——在宏观尺度上，三维空间在任何时刻都是均匀各向同性的。现在看来，宇宙学原理是对的。所有的星系都差不多，都有相似的演化历程。因此，我们用望远镜看到的遥远星系，既是它们过去的形象，也是我们星系过去的形象。望远镜不仅是在看空间，而且也是在看时间，是在看宇宙的历史。

有限而无边的宇宙

爱因斯坦发表广义相对论后，考虑到万有引力比电磁力弱得多，继续探究下去也不可能在分子、原子、原子核等研究领域产生重要的影响，因而他把注意力放在了天体物理上。他认为，宇宙才是广义相对论的用武之地。

爱因斯坦在1917年就提出了一个建立在广义相对论基础上的宇宙模型，这是一个人们完全意想不到的模型。在这个模型中，宇宙的三维空间是有限无边的，而且不随时间变化。已往人们认为：有限就是有边，无限就是无边，是爱因斯坦把有限和有边这两个概念区分开来的。

我们再看一个篮球的表面，如果篮球的半径为r，那么球面的表面积是4丌r 2，大小是有限的。但是，这个二维球面是无边的。假如有一个极其微小的虫子在它上面爬，那么这个虫子永远也不会爬到尽头，所以，篮球面是一个有限无边的二维空间。P13-19

科学的进步让我们看到了一个美丽而真实的宇宙空间，科学家们的努力让我们在凝视着浩瀚星空时，在心中闪现更多立体的真实的宇宙图片。我们渐渐明白了月亮离我们并不遥远，它其实是地球最好的伙伴；星星离我们虽然遥远，但星星也是我们地球人的指路明灯。

其实，随着人类探索的不断深入，人类认知宇宙的范围也在不断地扩展和延伸。1000年前，人们都相信“地心说”；400年前，人们开始逐渐接受和认可“日心说”；200年前，人们开始接受银河系；近100年前，人们开始试着用“相对论”去认知宇宙；近10年中，人类探索宇宙的目光已达到200亿光年之外……

浩瀚的宇宙隐藏着太多的秘密，奥秘的天空也激励着我们不停地向前探索。面对众多科学家的艰辛劳动，面对科学界一个又一个全新的科研成果，我们有理由相信：人类一定会不断地破解一个又一个宇宙未解之谜！我们期待着那一天。

本书编者选用最新科学观点，为青少年朋友们倾情奉献一本有关宇宙未解之谜方面的探索书籍，使广大青少年朋友能够在阅读本书的同时，感受宇宙太空的奥妙与神秘，并树立向科学进军的远大志向。