我们的先辈们曾经认为宇宙是范围并不很大的球状天体,其中包含着地球以及其他一些形体较小的发光体。直到公元1700年以前,这种理论在天文学界还是一直占据主导地位。即使在哥白尼发现地球并不是宇宙的中心之后,人们仍持同样的观点,只是把“宇宙主宰”这一光环又赠给了太阳而已,而宇宙的基本定义依然未得到根本上的改变。天空仍旧是天上的“球”,里面有许多星星,但是,它包括的主体是太阳,相比之下,地球要逊色得多。
开普勒的椭圆型轨道的思想废除了星体是“透明的球体”这一谬论,然而却仍然保留了星体是“最外层天体球”这一说法。卡西尼的研究成果则揭开了太阳系的真实面目,从而证明了太阳系比人们想象的要大得多,但这也只是将人们脑海中宇宙的边界扩大了而已。
直到哈雷于1718年发现了恒星也是运动着的球体这一事实后,天文学家们才又开始重新认真地认识宇宙。当然,就算所有星体都在移动,宇宙仍有可能是有限的,而所有的星体也都有可能在进行着极其缓慢的移动。然而为什么有的星体的运动速度之快足以被人们观察到,而正是这些星体才可以发出比较明亮的光线呢?
关于这一问题,存在这样一种可能,即某个星体由于具有较大的形体,从而可以放射出比较明亮的光线,同时因为其体积较大,造成宇宙对它的束缚产生了困难,从而导致了它的移动。当然,这只不过是一种特定的假设,但这种全新的设想对于解开有关谜团是具有创造性意义的——哪怕其很难在实验室条件下得到验证,或根本无法解决任何问题。
另一方面,有些星球与地球间的距离也许相对来说比较近,因此看上去就可能显得比较亮一些。再者,要是所有星球移动的速度是相同的,那么距地球越近,往往就显得运动得更快一些。这一点与实验室条件下的实验结果是相符的。这一现象是解释运动越快的星体其亮度越高的原因。那相对比较昏暗的星球其实也处于运动状态,但因为它与地球间距离实在太遥远了,所以即使经过几个世纪的观测也无法察觉到它的位置的变化,但这一变化却有可能在数千年的过程中被观测到,这确实需要人们一代一代不懈的努力。
倘若各个星体与太阳系间的距离各不相同,那么宇宙就应该是无限的,而众多的星球则会如同蜂群一样遍布于宇宙的各个角落。直至1718年,人们才意识到这一点而摒弃了宇宙有限论,从此以后,一幅广阔无垠而壮丽非常的宇宙画卷终于展现在人们的眼前。
宇宙是有限的还是无限的?这是一个争论不休的古老问题。今天,根据天文观察资料和理论分析,大多数天文学家都认定宇宙是无限的。
近来,根据美国国家航空航天局( NASA) 2001年发射升空的WMAP宇宙微波背景辐射探测器获得的资料,美国数学家杰弗里·威克斯推断,宇宙其实是有限的,相对而言其实并不大,大约只有70亿光年宽度,形状为五边形组成的12面体,有如足球。人们之所以感觉宇宙是无限的,是由于宇宙就像一个镜子迷宫,光线传过来又传过去,让人们发生错觉,误以为宇宙在无限伸展。
WMAP探测器主要用于探查宇宙大爆炸“大火”遗留下来的热量痕迹——弥漫于整个宇宙的微波背景辐射,此种“余热”温度很低,大约在绝对零度以上3度。虽然宇宙微波背景辐射弥漫于整个宇宙,然而并不是到处完全均匀,而是有一些波动,如同大海总在波浪起伏一样,形成一圈圈微波背景辐射“涟漪”。探测这些“涟漪”的大小和强度,就可以推定宇宙早期的情况,也可以推定现在宇宙有多大。
要是宇宙是无限的,那么就会有各种大小的宇宙微波背景辐射“涟漪”。而WMAP观察到了较小规模的微波背景辐射“涟漪”,这和无限宇宙理论推测的几乎一致,然而大尺度范围的“涟漪”却没有能观察到。在大尺度上,微波背景辐射“涟漪”好像被“抹平”了。这一点意味着:宇宙可能是有限的。其道理就如同在澡盆中掀不起巨浪一样,在一个有限的宇宙中也不会有无边的“涟漪”。
而威克斯的比喻是:“正像一口钟的震动不会比这口钟本身还要大一样,宇宙中的任何波动都不会比宇宙本身还大。”