四方上下曰宇，往古來今曰宙

中國古代哲學家屍子認為“宇宙”就是過去現在以及未來所有時間和空間的統稱，他絕不會知道自己這一思想和若干個世紀後德國人愛因斯坦的廣義相對論“時空一體化”不謀而合了。

年輕的愛因斯坦

1907年到1915年愛因斯坦將牛頓萬有引力定律和自己的狹義相對論相結合發展出了名為廣義相對論的“新引力理論”，引力在廣義相對論中被描述為“大質量天體扭曲周圍時空造成幾何跌落現象”

1912年美國天文學家維斯托.史利弗第一次在星系的譜線中發現了紅移現象，同時期的埃德溫.哈勃和他的助手赫馬森在史利弗的基礎上開始大規模測定其他星系的光譜數據，結果發現大部分星系都在紅移。

在物理學中“紅移”是指電磁波波長增加頻率降低，可見光波段的紅移意味著光源正在遠離觀察者，藍移則意味著光源正在靠近觀察者。

紅移和藍移

所以大部分星系在光譜上呈現紅移就意味著它們都在遠離地球。

後人為了紀念哈勃的這一重大發現將這種現象稱為“哈勃紅移”，將星系遠離地球的速度命名為“哈勃常數”

在知道哈勃紅移和哈勃常數的情況下，科學家們很容易就能想到在足夠遙遠的過去宇宙中的所有物質必定都是“你中有我我中有你”的聚集狀態，而聚集狀態開始“分崩離析”的那一刻便是宇宙大爆炸。

值得一提的是在“宇宙膨脹”被發現之前物理學家們都還偏向於一個穩恆態宇宙模型，比如1917年2月愛因斯坦在普魯士學院宣講的自己基於廣義相對論的穩恆態宇宙模型，以及隨後發表的論文《基於廣義相對論的宇宙學思考》

論文首頁

在論文裡愛因斯坦為了讓宇宙保持靜止狀態不惜犧牲簡潔性也要在場方程左邊加一個叫“宇宙常數”的東西以此來保證宇宙大尺度的穩定。

在同時代的美國天文學家埃德溫.哈勃觀測到宇宙並不穩定而是膨脹狀態之後，愛因斯坦馬上動身前往哈勃所在的威爾遜山天文臺確認哈勃的星系紅移數據。確認數據無誤後愛因斯坦明白自己錯了，於是他放棄了“宇宙常數”並向全世界宣佈“宇宙常數是自己一生中犯過最大的錯誤”

左二為哈勃

至此“宇宙正在膨脹”成為了科學界的共識，宇宙大爆炸理論也成為了解釋宇宙起源的主流理論。

但有關宇宙膨脹故事並沒有結束，反而才剛剛開始...

1998年《科學》雜誌封面“1998年度科學突破：加速的宇宙”

1998年亞當.里斯研究團隊開始利用la型超新星測量宇宙膨脹的減速度，然而根據收集到數據計算出的減速度竟然是一個負數，在反覆確定數據來源和計算過程無誤後亞當.里斯團隊意識到“宇宙膨脹其實是越來越快的，並且會永遠膨脹下去”

而造成宇宙加速膨脹的“始作俑者”則是我們尚不瞭解但宇宙質能佔比達到7成的“暗能量”

亞當.里斯

這個關於宇宙的新發現最終使得亞當.里斯獲得了2011年的諾貝爾物理學獎，用他自己的話說“要是你在凌晨5點接到一個操著瑞典口音的電話但你沒在網上買傢俱，那你多半是得諾貝爾獎了”

2013年歐航局普朗克衛星經過長時間的觀測校準公佈了新的宇宙年齡為138.2億年，新的哈勃常數為67.3千米每秒/每百萬秒差距（67.3 km/s/Mpc）

普朗克衛星繪製的宇宙全景圖

一個百萬秒差距是326萬光年

所以空間距離每增加326萬光年，星系遠離地球的速度就增加67.3km/s，從這兩個數據對比我們可以看出宇宙膨脹的速度並不快，在小尺度上它的強度甚至還比不上引力。

除了新的宇宙年齡和哈勃常數外普朗克衛星還測定了宇宙質能分佈

普通物質佔比4.9%

暗物質佔比26.8%

暗能量佔比68.3%

宇宙質能佔比

所以說我們看到的宇宙不過是“真實宇宙”的一小部分罷了，暗物質和暗能量才是決定宇宙命運的存在，理論上如果人類沒有搞錯暗能量的佔比和性質的話，宇宙將在暗能量作用下膨脹的越來越快，空間中的物質密度也會越來越低。

整個過程的最終後果就是：“宇宙中每個原子都會被宇宙膨脹的力量撕碎”