宇宙學是一門有關宇宙尺度，結構，起源和發展的科學。它最初是從二十世紀才開始的，在這一時期，所有科學家的宇宙學觀點完全是假設性的，只在一些理論層面作些講解，當時科學家沒有任何可靠的科學依據。十七世紀以前，歐洲國家中基督教占主導地位，而在中國則是封建社會，沒有什麼科學而言。
從十八世紀，啟蒙運動的科學家開始發展宇宙學體系，這與聖經對宇宙的描述與理解背道而馳。到了十九世紀，宇宙學家的理論得到了很多科學家的認同。在一部關於物理宇宙學的著作中，康德認為宇宙應該是無限的。雖然康德自稱為有神論者，但他確立了十八至十九世紀不可知論的開端。以唯物主義和實證主義預設為立足點的十九世紀科學與基督教的世界觀有著很尖銳的矛盾。
真正的科學研究，真正的宇宙學的開端是從愛因斯坦1915年創立的廣義相對論開始的。1929年，哈勃發現了遠距離恆星光譜的紅移，成為宇宙膨脹和非平穩模型Friedman-Lemaitre的主要證據。GTR方程的確定是在1922年由A.Friedman提出的。它告訴我們宇宙現在正在不斷擴展。因此，在遙遠的過去，它應該有一個非常小的體積，這個物體有著無限的密度。必須指出的是，A.Friedman認為這一開放不僅具有科學價值，而且具有形而上學的價值。
此圖為大爆炸想象圖，實則有嚴重錯誤，為了方便大家想象，貼圖在此
現在，大爆炸模型已經被絕大多數科學家所接受。為什麼大爆炸理論會被科學家接受呢？主要有兩點，為科學界的宇宙學大爆炸奠定了基礎。首先是1965年，宇宙微波輻射被發現。這種輻射的均勻性和極低溫度被稱為“宇宙最初的閃光”，也被稱為“大爆炸的餘暉”。1992年，研究微波輻射背景的COBE衛星觀測出現了小的不規則現象，根據這一理論，可以解釋原始均勻宇宙中星系和恆星的形成。
大多數物理學家認為大爆炸的點是奇點，即極限邊緣，無限密度條件，外部時空全部消失的契合理論。如果所有的物理理論都是在空間和時間的背景下形成的，那麼，至少在自然科學中，就不可能談論這些範疇之外存在的條件，所以大家問到的大爆炸之前是什麼樣子，這個問題就沒有任何意義了。不過現在宇宙學家認為奇點的存在還不足以詳細描述宇宙大爆炸的事實。
未來，通過觀測（2021年3月發射升空的詹姆斯韋伯太空望遠鏡），宇宙學家會尋找探究更多的理論概念，只有這樣我們才能真正描述這一時刻的所有現象。相信奇異性的存在是傳統大爆炸宇宙學的一大難題，這是因為廣義相對論方程沒有考慮到現在的量子引力。因此，尋找一切理論的方法必須朝著建立足夠的量子引力理論的方向發展。在最初情況下，量子引力效應應該發揮重要作用，宇宙學家認為，量子引力過程在早期佔據主導地位，甚至有可能先於大爆炸階段。
在未來，相信宇宙學能夠徹底研究宇宙的起源，許多宇宙學家都在研究宇宙的起源，這導致了對宇宙初始條件有各種各樣的推測。建立量子宇宙學的各種嘗試都是基於量子理論的一些具體方面，比如：第一個宇宙的波函數思想，第二個多元時空的概念(超弦理論)，第三個環量子引力等等，我會在之後的文章給大傢俱體介紹。
1983年J.hurtle和霍金認為波函數的概念可以應用於所有的宇宙，就像量子力學的波函數應用於基本粒子一樣。根據霍金的說法，奇點的存在意味著否定物理學的普遍可預見性。量子力學和廣義相對論的結合帶來了一個新的方向，空間和時間在一起可以形成有限的四維空間，沒有奇點或邊界類似於地球表面，但是這也不是宇宙膜理論。霍金認為，在這樣的宇宙模型中，不存在傳統宇宙學的奇點，也沒有時空的邊緣，在這種情況下，人們必須求助於某種新的定律來確定時空的邊界條件。這是J.hurtle和霍金對於宇宙起源的理論。
其他的宇宙學家A.Vilenkin提出了不同的宇宙起源的概念，那就是從量子隧道開始。如果兩對虛擬粒子可以從無到有地出現，那為什麼它不能成為宇宙中的物質和能量呢？那麼空間和時間就會因為巨大的量子漲落而從無到有。對於vilenkin來說，無限量子引力的區域，我們所有的空間，時間，能量等概念都有足夠的條件。
這一理論的進一步發展其實就導致了多元宇宙的概念產生與發展。Lynde運用vilenkin的概念，發展了大爆炸的模型，他認為這可以解釋大爆炸的存在。因此，宇宙可以被認為是一個泡沫一樣的初創空間，其中初始條件和大爆炸的奇點是不同的，這個初創空間會演變成不同類型的宇宙。只有一個氣泡會成為我們的宇宙，而我們可能永遠也得不到任何關於其他氣泡的信息，這就是多元宇宙理論。
Lynde認為尋找一些初創空間或者奇點沒有任何意義，他說到：每個初創空間都是由其初創空間的誕生的條件和未知因素所決定的。Lynde繼續寫道：因此，我們碰巧生活在一個宇宙中，它是一個穩定的、永遠膨脹的母宇宙的微小部分，沒有盡頭，因此它很可能也沒有開始。
這個過程，Lynde稱之為永恆的膨脹，一直以連鎖反應的形式進行，產生了一種類似分身的宇宙模式，也就是多元宇宙理論。在這種情況下，宇宙作為一個整體是不朽的。宇宙的每一個特定部分可能來自過去某個地方的奇點，在未來，它可能以奇點的大緊縮模式結束。從這個角度來看，宇宙膨脹並不像我們15年前所想的那樣，是大爆炸理論的一部分。相反，大爆炸是宇宙膨脹模型的一部分。
上面的內容比較理論化，而下面的內容相對來說比較容易理解，那就是“無限地球理論”，請大家繼續往下看～
如果還有另一個地球呢？在那個地球上是還有另一個你……而這個你，雖然外貌一模一樣，基因也一模一樣，但是其他方面卻完全不同，而且這個你具有無限可能，你現在在看我的文章，另一個地球的你可能在睡覺，可能在游泳，可能在跑步等等無限可能。
這類情節很容易被拍成科幻電影，但是這個現象可不止停留在科幻電影當中。物理學家、宇宙學家和哲學家一直在思考地球和地球上的人們是不是獨一無二的，可不可能宇宙當中有第二個我們呢？現在科學家們認為，很可能我們的星球和我們自己都有無限的版本。
宇宙學的一個主要理論就是對空間的研究，科學家們推測，如果你駕駛一艘宇宙飛船試圖到達宇宙的盡頭，它就會永遠飛越或者經過恆星、衛星、行星和黑洞。
支持多元宇宙理論的科學家說到：我們的宇宙不可能是無限的。多元宇宙理論學家說到，宇宙飛船最終會到達宇宙的盡頭，然後在無限長的時間內過渡到另一個宇宙，這就是另一個宇宙。
那麼假設“宇宙無限理論”是正確的，那麼空間的無限性，再加上粒子組織自身形成物質的有限方式，就會引出一個令人震驚但不可避免的事實：我們所知道的地球可能會一次又一次地重複，複製自己。
這意味著，在無限宇宙的某個地方，有另一個地球，你正拿著手機讀這篇文章，這是完全合理的。無限大的數字使得這種重複不僅是可信的。
不過令人難過的是，我們可能永遠無法確定這個理論是否正確，因為它是不可能觀察到的。地球複製品是如此遙遠，從它們哪裡發出的光根本不可能來到我們的視線中。再加上現在宇宙正在不斷膨脹，這意味著地球的複製品會越來越遠，我們不僅看不到它們，而且即使有了最先進的技術，我們也永遠不可能到它們那裡去。
即使我們以光速前進，到達另一個星系，也需要幾千年或數百萬年的時間。要走出我們目前可以觀察到的宇宙部分，需要數百億年的時間。要走得足夠遠，才能遇到一個和地球一模一樣的星球，這是一段難以想象的時間。
接下來我們談一下維度和宇宙膜理論（M理論）我們看不到或感覺不到上層維度，儘管如此，理論物理預測其可能存在。那麼，研究維度有什麼實際意義嗎？它們在未來可以成為應用物理嗎？
如果一個先進的文明學會了如何操縱更高的維度，他們可能會把這項技術運用到很多地方，比如翹曲驅動。對額外維度進行某種控制的分解或者摺疊可能會使空間產生擠壓或膨脹的效果，在星際飛船前面使用壓縮效果和後方推進效果，你就會有翹曲驅動能力。
到目前為止，我們還沒有證據證明額外維度真實存在。不過在不久的將來，我們可能會從大型強子對撞機上得到一些證據，讓我們一起期待科技的未來吧。
假設宇宙膜理論真的存在，那麼我們穿越的方式就是蟲洞，蟲洞是目前我們想到的方式之一，目前我只為大家介紹蟲洞。
卡爾·薩根需要一種可以想象的方案，這個方案可以讓人類以穿越星際的距離進行快速接觸，他諮詢了理論物理學家基普·索恩，確實有一種穩定的、可穿越的蟲洞，蟲洞甚至是連接不同時空區域的這種隧道系統。
先進的文明可以建立一個依賴於蟲洞的隧道系統，將時空結構的不同點連接起來，從本質上說，可以將出發點和到達點緊密地連接在一起，也就是TH維數。如果我們能做到這一點，我們可以在太陽系內部的某個地方設置一個入口，這個入口通向我們目的地的一個出口點，例如一個附近的恆星系統，那裡有一個類似地球的行星。在科幻電影中，它和星門的概念有些相似。
很苦數學上覆雜的計算，還有來自廣義相對論中愛因斯坦場方程，可以證明，無論是扭曲空間還是可穿越的蟲洞，都需要一種叫做負能量的物質。從字面意思來看，很難理解什麼是負能量，但它的存在與已知的物理領域量子場論是一致的。事實上，利用量子光學技術和一種叫做Casimir效應的疊加現象，物理學家們已經產生了一種已經很小的負能量(負真空能量)。這一過程自然會產生大量的重力。
之前我看到奧斯汀高級研究所物理學家EricDavis其實解答過這個問題，最有希望做到這一點的方法是使用一種名為“Ford-Svette Mirror”的量子光學設備。他是一位研究比光更快的推進概念的專家。這不是任何人都能夠簡單建造的東西，首先EricDavis會集中負真空能量。如果你用一個Ford-Svette Mirror做，它會產生一個小蟲洞，但戴維斯說，然後這個設備可以放大能量，使蟲洞越來越大，最終足夠大到可以使宇宙飛船進入。找到出口點也是非常棘手的事情，我們必須要讓蟲洞可控才可以，理論上可以將Ford-Svette Mirror放置在不同的點上，以創建一種調諧器。
一旦第一個蟲洞成功了，它有了自己穩定的入口和出口，我們就有一個全新的方式可以往返於地球和我們第一個星系目標之間。我們可以探索那個恆星系統，毫無疑問，如果它包含一個我們可以殖民的宜居行星，我們肯定會進行殖民活動，不過在這裡殖民不是重點，我們可以利用它作為一個下一步發展的中轉點，就像你想要殖民火星先要殖民月球一樣。如果真的可以的話，我們就可以一個點一個點的在銀河系的每一個角落裡創造出類似蟲洞的網絡，到那個時候，星系旅遊就不再是夢想了。
如果真到了那個時候，我們最好學習一下新的交通規則，因為隨時有可能機毀人亡。
最後我為大家講解一個問題，也是大家問到的最多的一個問題：宇宙的中心在哪裡～
在早些時候，由於觀測手段的不足，設備不夠先進，我們曾一度認為地球就是宇宙的中心，確實，望著漫天星辰，它們似乎都在繞著我們旋轉，但是其實我們的宇宙沒有中心點。
宇宙不是三維空間，而是一個四維空間，這是一個很奇妙的世界，我們利用太空望遠鏡可以看到幾十億甚至100多億年前行星恆星的樣子，甚至還可以看到大爆炸的餘暉——微波輻射背景。你可以通過設備看到你的過去嗎？不要說用照片哦，那是二維的體現罷了～所以你我生活的空間是一個三維空間，而宇宙是一個四維空間，宇宙是四維空間就像宇宙大爆炸理論，大部分科學家是持肯定態度的。
首先因為宇宙是一個不斷膨脹的四維空間，再加上宇宙學家目前還不知道宇宙的形狀，不過備選形狀當中任何一個都不可能有中心，這三個備選形狀也是確定的。宇宙的形狀是由什麼確定的呢？
宇宙的形狀取決於質量和能量總量。如果宇宙的質量和能量正好在臨界密度上，那麼宇宙就會像一張膜一樣趨近平緩。如果密度更高，宇宙就會像氣球一樣。密度增加所帶來的額外引力會減緩宇宙膨脹，最終導致這種增長停滯。如果在臨界密度的情況下，宇宙膨脹將會加速。在這種情況下，宇宙會有負曲率，形狀有點像馬鞍。
有不少朋友問到宇宙大爆炸的那個緻密點奇點不就是中心嗎？其實問到這個問題的朋友還是沒理解什麼是大爆炸，大爆炸是空間本身的擴展，這個緻密點擴展，直到我們得到我們今天所擁有的宇宙。值得注意的是，這一點在大爆炸之前是整個宇宙，它擴展了，所以它不是發生在宇宙的一個特定部分，而是從那裡延伸出來的，它發生了，空間到處都是，所有的空間都開始擴展。也就是點與點，區域與區域開始擴展，它不僅僅是在邊緣生長或者向外移動。
如果到這裡還沒有明白的話我可以為大家簡單舉個例子，現在閉上眼睛想想你是一隻螞蟻，你在一個無限大的氣球上，無限是重點，必須是無限的，稍後為大家解釋。氣球上有很多描黑點，這些黑點就是星系，氣球因為暗能量暗物質一直在膨脹，那些黑點都在遠離你，這個時候你跳到另一個黑點都能看到周圍的星系離你遠去，沒有中心點，所以這只是參考的問題。
最後為大家說一下這個例子的氣球為什麼是無限的，因為我們的宇宙是不可能全部觀察到的，距離太遠的光線是到達不了我們這裡的，哪怕你有超光速的速度，也觀察不了宇宙的全貌。所以對於人類來說，只能通過質量，能量總量推測宇宙的形狀，通過宇宙微波輻射背景和紅移等現象研究星系星雲形成的歷史。未來宇宙膨脹速度慢了，我們可以也許有希望能看到。
除了現代科學發明，黑科技之外，偶爾為大家上傳一下這類簡單的科普文章還是很不錯的，這次的文章我為大家解決了一個問題，不論你看懂這篇文章了沒，我相信你一定有所收穫～
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