均勻的宇宙

長期以來，人們相信地球是宇宙的中心。哥白尼把這個觀點顛倒了過來，他認為太陽才是宇宙的中心。地球和其他行星都圍繞著太陽轉動，恒星則鑲嵌在天球的最外層上。布魯諾進一步認為，宇宙沒有中心，恒星都是遙遠的太陽。

無論是托勒密的地心說還是哥白尼的日心說，都認為宇宙是有限的。教會支持宇宙有限的論點。但是，布魯諾居然敢說宇宙是無限的，從而挑起了宇宙究竟有限還是無限的長期論戰。這場論戰並沒有因為教會燒死布魯諾而停止下來。主張宇宙有限的人說：“宇宙怎麽可能是無限的呢?”這個問題確實不容易說清楚。主張宇宙無限的人則反問：“宇宙怎麽可能是有限的呢?”這個問題同樣也不好回答。

隨著天文觀測技術的發展，人們看到，確實像布魯諾所說的那樣，恒星是遙遠的太陽。人們還進一步認識到，銀河是由無數個太陽係組成的大星係。我們的太陽係處在銀河係的邊緣，圍繞著銀河係的中心旋轉，轉速大約每秒250千米，圍繞銀心轉一圈約需2．5億年。太陽係的直徑充其量約1光年，而銀河係的直徑則高達10萬光年。銀河係由100多億顆恒星組成，太陽係在銀河係中的地位，真像一粒砂子處在北京城中。後來又發現，我們的銀河係還與其他銀河係組成更大的星係團，星係團的直徑約為]000萬光年。目前，望遠鏡觀測距離已達100億光年以上，在所見的範圍內，有無數的星係團存在，這些星係團不再組成更大的團，而是均勻各向同性地分布著。這就是說，在10＼＋7光年的尺度以下，物質是成團分布的。衛星繞著行星轉動，行星、彗星則繞著恒星轉動，形成一個個太陽係。這些太陽係分別由一個、兩個、三個或更多個太陽以及它們的行星組成。有兩個太陽的稱為雙星係；有三個以上太陽的稱為聚星係；成千上億個太陽係聚集在一起，形成銀河係；組成銀河係的恒星(太陽係)都圍繞著共同的重心——銀心轉動。無數的銀河係組成星係團，團中的各銀河係同樣也圍繞它們共同的重心轉動。但是，星係團之間，不再有成團結構。各個星係團均勻地分布著，無規則地運動著。從我們地球上往四麵八方看，情況都差不多。粗略地說，星係團有點像容器中的氣體分子，均勻分布著，做著無規則運動。這就是說，在10＼＋8光年(一億光年)的尺度以上，宇宙中物質的分布不再是成團的，而是均勻分布的。

由於光的傳播需要時間，我們看到的距離我們一億光年的星係，實際上是那個星係一億光年以前的樣子。所以，我們用望遠鏡看到的，不僅是空間距離遙遠的星係，而且是它們的過去。從望遠鏡看來，不管多遠距離的星係團，都均勻各向同性地分布著。因而我們可以認為，宇觀尺度上(10＼＋5光年以上)物質分布的均勻狀態，不是現在才有的，而是早已如此。

於是，天體物理學家提出一條規律，即所謂宇宙學原理。這條原理說，在宇觀尺度上，三維空間在任何時刻都是均勻各向同性的。現在看來，宇宙學原理是對的。所有的星係都差不多，都有相似的演化曆程。因此我們用望遠鏡看到的遙遠星係，既是它們過去的形象，也是我們星係過去的形象。望遠鏡不僅在看空間，而且在看時間，在看我們的曆史。