青少年科普知识馆编委会编著的《宇宙家族大发现》内容从大至小，分为宇宙之奇、宇宙组成、宇宙星体以及太阳星系4大部分，讲解了宇宙起源、黑洞、暗能量、星系、恒星以及行星等有关的神秘而有趣的科学知识，介绍了这些科学前沿问题的最新研究进展和最新发现。

大千世界，大至茫茫宇宙，日月星辰，小至一草一木，一石一沙，都有无穷奥秘等待我们去探索、去发现。这套《科普知识馆》系列丛书汇集了各种奇妙而有趣的科学知识以及最前沿的科学成果和科学发现，带领读者走入五彩斑斓的科学世界，感悟茫茫宇宙的浩瀚无穷。

青少年科普知识馆编委会编著的《宇宙家族大发现》是《青少年科普知识馆》系列丛书之一。

《宇宙家族大发现》内容文字简洁易懂，并配有清晰明了的图片，适合普通读者阅读，尤其是青少年，可以加强对宇宙知识的科普学习，进一步地培养探索之心。

第一章 神秘奥妙：宇宙之奇

 万物所存：宇宙／8

 千姿百态：宇宙构成／11

 遥不可知：宇宙未来／14

 难以确定：宇宙中心？／17

 无边无界：宇宙边界／19

 无法计算：宇宙时间和空间／22

 穿越时空：时空隧道／25

 专题讲述：宇宙的起源／28

第二章 千态万状：宇宙组成

 尚未发现的粒子：快子／36

 物质的背面：宇宙反物质／40

 推动宇宙运动的能量：暗能量／42

 宇宙中的灯塔：类星体／46

 宇宙贪吃鬼：黑洞／49

 “假想”天体：白洞／53

 时空细管：虫洞／56

 宇宙中的岛屿：星系／59

 旋涡星系：银河系／63

 延展型的天体：星云／66

 不是风的风：星风／70

 被束缚的星群：星团／72

 专题讲述：宇宙尘埃／74

第三章 群星闪烁：字宙星体

 似乎固定不动的星体：恒星／78

 固定不动的星体：行星／81

 保卫行星的天体：卫星／84

 不吉祥的星：彗星／87

 稍纵即逝：流星／91

 冷热并存的星：共生星／95

 变化的恒星：脉冲星／98

 太阳的伴星：复仇星／102

 老年期的恒星：红巨星／105

 晚期的恒星：白矮星／108

 恒星爆炸前的星：中子星／111

 专题讲述：超新星／114

第四章 人类所在：太阳星系

 生命的源泉：太阳／118

 冰火两重天：水星／122

 东方启明星：金星／125

 人类的家园：地球／128

 红色的星球：火星／131

 长出大红斑的奇星：木星／134

 被光环环绕的星：土星／137

 第一颗在现代发现的行星：天王星／139

 淡蓝色的行星：海王星／142

 地球保卫者：月球／145

 “天资”出众：土卫六／148

 大于水星的卫星：木卫三／151

 冰与岩石的混合：天卫五／154

 专题讲述：冥王星／158

宇宙是否真的有界限

宇宙到底有多大，对于生活在地球上的我们来说真的不好回答，因为没有个标准尺度，极而言之还有个极，不出地球的范围。可宇宙有极吗？于是人们根据自己的认识提出了种种认识宇宙的猜想和推测。宇宙究竟是开放的还是闭合的？空间有无边界？时间有无始终？这是自古以来困扰人们的谜题。

人们都知道宇宙很大。仅仅一个银河系就有1000亿颗恒星，而且还有无数个行星。如果从银河系的一端到另一端，以光的速度跑还要跑15万光年。而宇宙不知道有多少个银河系这样的星系，其辽阔是可想而知的，因此认为宇宙没有边界。但是有的人也认为，宇宙怎么可能没有边界呢？人们认为不可能存在无界限的东西，只是用人们现有的手段和知识无法探测到而已。这两种截然不同的观点一直困扰着人们对于宇宙的认识，而关于宇宙是否真的有界限，一直是一个谜。

宇宙的三种不同模型

1912年，美国的V.M.斯莱弗在亚利桑那州的洛厄尔天文台发现，许多星系发射的光已变红，有多普勒位移。1925年，哈勃在和他的得力助手米尔顿·赫马森观测宇宙时很快就发现“红移”不但是某些星系，而且是本星系以外的一切星系都具有的特性。他们还发现，越朝远处看，星系的光谱线越移向光谱的红色一端。因此，他们不得不做出这样的结论：一个星系离银河系越远，其飞离的速度愈快。此后第四年，哈勃宣布：整个可见的宇宙（几亿个星系）是不稳定的，四面八方一律在膨胀。

基于“宇宙是膨胀的”这个由观测事实得到的论点，人们建立了宇宙的3种不同模型。

第一种是稳定态模型，认为宇宙一直在以不变的速率膨胀，新的物质不断产生，某一空间总是有同量的物质。

第二种是大爆炸模型，认为宇宙起源于一次大爆炸，以后各星系会无限膨胀，宇宙的全部元素供应都在爆炸的头半个小时内产生齐备，再不会有新的物质产生。

第三种是脉动模型，认为宇宙的所有物质都从一团原先压紧的物质飞离，速度逐渐缓慢下来，最终停止不动，而后开始在各部的引力互拉影响下发生收缩，物质凝聚到最后再度发生爆炸。在这些过程中，物质既没有产生，也没有毁灭，只是重新编排、互换位置。

三种宇宙模型共存，人们为此激辩了许多年，到了20世纪50年代后期，大爆炸模型渐趋上风。而到1965年，更有观测证据有力地支持大爆炸模型，从此大爆炸模型被广泛地接受了。

特殊的大爆炸模型

大爆炸模型认为，最初的宇宙是若干大充满的超高温、高密度的“一点”。大约180亿年前，这“一点”突然爆炸了，仅用10～36秒，伴随着真空相转移的过冷却现象，“一点”做了瞬间几十个数量级的膨胀，成为1厘米规模的宇宙。其后宇宙继续膨胀，温度从几十亿摄氏度开始下降，大约在5500万摄氏度时，由降温过程的能量生成中子、质子，它们又合为原子核，这些过程仅用3分钟。约30万年后当宇宙的温度下降到3000摄氏度时，自由电子被原子核捕捉形成原子。在随后的大约3000万年中那些原子继续外冲，宇宙也继续冷却，到宇宙温度降至绝对零度之上167度时，原子开始化合形成稀薄气体。此后因密度波动、引力作用、部分收缩，向新的天体进化。又经过100多亿年，显示出多种多样的物质形态，成了今天的宇宙。

当然，大爆炸理论认为今天的宇宙仍在继续膨胀。大爆炸理论告诉了人们宇宙是怎样诞生的，可并没有告诉我们宇宙将怎样死亡或是否会死亡。对这个问题，人类现在还未得到确切的答案。

人类对宇宙未来的认识

人们认为，宇宙的未来取决于宇宙的几何模型，即宇宙是开放的还是闭合的。回答这个问题，要以爱因斯坦的狭义相对论——时空理论和广义相对论——引力理论为基础。狭义相对论发现了高速运动能使时间、长度和质量发生奇怪的畸变，广义相对论指出空间是弯曲的。运用爱因斯坦的理论，可以找出一种能够确定宇宙弯曲与否的观测方法。这种方法所根据的原理是：宇宙业已膨胀，必然会自行制动、，因为各星系问相互引力一定会发生使各星系彼此分离的飞行缓慢下来的作用。制动效应的测量方法在于过去的膨胀速度。如果过去的膨胀速度比现在的膨胀速度大得多，那就表示宇宙的行动已被制住了很多，它的曲率是正的，像一个球体表面。如果制动只有一点点，它的曲率可能是零，像普通欧几里得（平直）空间。如果完全没有制动，它的曲率就是负的，像西部马鞍的表面。

到现在为止，人们对暗淡而迅速后退的星系所做的多次探测，显示出宇宙大概是正弯曲的。这就是说宇宙是无边的，然而是有限的，它可能往四面八方无限远地伸展，而质量并非无穷。人类对宇宙未来的认识仅仅如此。

P19-21

大千世界，大至茫茫宇宙，日月星辰，小至一草一木，一石一沙，都有无穷奥秘等待我们去探索、去发现。这套《科普知识馆》系列丛书汇集了各种奇妙而有趣的科学知识以及最前沿的科学成果和科学发现，带领读者走入五彩斑斓的科学世界，感悟茫茫宇宙的浩瀚无穷。

每当在夜晚仰望星空的时候，你是否对它产生过疑问和兴趣呢？你是否可以想象得出：当用肉眼看到流星雨时的欣喜呢？当第一次看到月球表面的那些陨石坑时的惊讶，以及看到土星光环时内心所产生的神秘之感……

大多数人谈到宇宙，总是充满疑惑的，但同时也会感叹它的浩瀚与永恒，并深深为那繁星点点的广袤夜空感到着迷。

随着科技的飞速发展，人们和宇宙的关系越发紧密了：卫星电视、移动通讯、GPS等，都已深入人们的日常生活中。特别是宇宙空间站的建设、宇宙探测器的不断发射，以及载人航天技术的迅猛发展，使得闪闪发光的星群与深邃的宇宙，正渐渐揭开它神秘的面纱，将它的神秘展现在人们面前……

本书《宇宙家族大发现》是《青少年科普知识馆》系列丛书之一。内容从大至小，分为宇宙之奇、宇宙组成、宇宙星体以及太阳星系4大部分，讲解了宇宙起源、黑洞、暗能量、星系、恒星以及行星等有关的神秘而有趣的科学知识，介绍了这些科学前沿问题的最新研究进展和最新发现。本书内容文字简洁易懂，并配有清晰明了的图片，适合普通读者阅读，尤其是青少年，可以加强对宇宙知识的科普学习，进一步地培养探索之心。