长久以来，天文学技术的发展已帮助人类回答了许多最宏大的问题。
400年前，爆炸性的新闻传遍了欧洲，用两个透镜和一跟管子可以魔术般地把远处的东西“拉”到你的跟前。虽然有关望远镜的真正起源目前仍然是扑朔迷离、争议甚多，但是公认的一点是1608年10月荷兰人汉斯·利柏黑（Hans Lipperhey）申请了望远镜的专利。不过他的申请最终被驳回，理由是制造望远镜的技术已经一传十、十传百成了众人皆知的“秘密”。
然而17个月之后，在一个由意大利数学教授所写的小册子里，他宣称他用自己新设计的望远镜做出了令人惊奇的发现。在书的扉页上，伽里略似乎暗示了“望远镜”是他自己的发明。不过即便如此他也是可原谅的，因为他把一个用于娱乐的玩具变成了一种科学工具。在1609年的12月，伽里略用望远镜看见了月亮表面的环形山。为了纪念这些改变人类文明的天文观测400周年，联合国将2009年定为了“国际天文年”。
到1610年1月，伽里略又进一步发现了木星的四个明亮的“月亮”，而与伽里略同时代的开普勒则把它们称为“卫星”。在那一年底，伽里略又发现了金星类似月亮一样的盈亏，由此证明了金星是围绕太阳转动的行星。
这些发现的意义无疑是深远的。尽管哥白尼提出“日心说”的《天体运行论》已经出版了将近70年，但是它也仅仅被当作是一种计算行星位置的方法，而非对宇宙的真实物理描述。想象一下住在一个每24个小时转动一周的星球上是多么滑稽的一件事情！如果地球每年绕太阳转动一周的话，那么它又是怎么让月亮紧跟着它的呢？
让知识界相信日心说是物理实在便成了伽里略的任务。他发现月亮和地球一样，并非是一个光滑的“水晶球”。完美无暇的“上天”就此崩塌。木星看起来丝毫没有困难地就能束缚住它的卫星，而且每个人也都同意木星自身也在运动。那么为什么运动的地球就不能通过无形的“绳索”来“拴”住月球呢？1632年，伽里略将对这些问题的精巧思辨写成了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。虽然这本书没能决定性地证明地球在运动，但却足以让他深陷宗教法庭对他的审判。
宇宙的样子
2千年前，亚里士多德描述了一个由土、气、火和水组成的宇宙，它们分列于不同的同心球壳上。而教会心目中的宇宙则把地球放在了它的中心，这正好和亚里士多德的观点相符。地球上冒着浓烟和火光的火山则暗示了它下方的地狱之火，而上帝和被神挑选出来已获得救赎的人则远居在苍穹之外。即便是支持哥白尼的英国天文学家托马斯·迪格斯（Thomas Digges），他在1576年出版的一本书（A Perfit Description）中还是为已获得救赎的人在繁星之间设置了壁龛。
所以教会抵制新的宇宙学也并不出乎意料。不仅仅如此，罗马天主教庭还斥责伽里略这个业余的神学家竟敢厚颜无耻地向他们解释圣经。这已经升级为了一场关于真理的战斗。为此伽里略被关入了罗马的监狱，最终因违反禁令宣扬哥白尼的理论和“异端”而被判有罪，并被终身软禁。
伽里略一直得到了开普勒的帮助，他划时代的著作也发表于1609年。开普勒的《新天文学》一书深度探讨了行星运动的物理原因，这比过去只注重几何描述的天文学家前进了一大步。即使是开普勒的老师和顾问迈克尔·马斯特林（Michael Maestlin）也要求他忘掉物理而专注于几何。但是开普勒相信一个具有物理实在的宇宙，这一点甚至比伽里略主张的日心体系还要更超前一步。
然而从哥白尼以来，日心说并不是完美无暇的。哥白尼虽然使用了完全不同的几何来描述行星的运动，但是对于实际情况而言这还不够。按照哥白尼的日心说，行星在一条圆轨道上绕太阳转动。然而为了寻求可能的物理解释，开普勒最终提出椭圆轨道才是行星运动的基本形式。和伽里略用望远镜进行天文观测一起，开普勒对行星运动理论的完善催生出了被广为接受的哥白尼日心体系。
在这之前和之后，天文设备一直是人类探索我们在宇宙中位置的核心。但这绝非是一件容易的事情。第谷曾夸口说，他所进行的天文观测花费了丹麦国王超过一吨的黄金。这在16世纪绝对是一个天文数字，而且第谷的观测仅仅使用了肉眼和象限仪还没有用到望远镜。而今天望远镜的造价可以高达数十亿美元。有人会说这些东西和诗歌一样对于人类的进程具有重要的意义（或者毫无意义）。但是，它们还是像最伟大的诗歌或者是哥特大教堂那样被创造了出来，因为宇宙本身就是任由人类的精神驰骋的地方，因此值得我们花巨大的代价来了解我们所处的这张由时间和空间交织出的大网。
最遥远的距离
在伽里略的工作和开普勒的完善之后，望远镜在不到200年的时间里便迎来了下一个飞跃。到18世纪末，赫歇尔——一个从音乐家转变而来的天文爱好者，开始了看似不切实际的确定宇宙三维结构的尝试。在这个过程中，他发现了新的行星天王星，由此也使他成为了专业天文学家。作为他那个时代最善于发明创造的天文学家，赫歇尔开启了一条建造大望远镜的道路。最后他借此计数了几十万颗恒星，发现了数百个星团和星云，把人类的视野一下子带入了超越肉眼所能见的更广袤的宇宙中。
一个世纪之后，得益于在玻璃上镀银和照相技术的发展，天文学进入了崭新的时代。1859年，化学家本生和物理学家基尔霍夫发现通过不同元素在光谱中的不同谱线可以揭开宇宙的化学秘密。与此同时，富有的慈善家也为大型望远镜的建造投入了巨资，由此出现了一系列颠覆人类已有认识的新发现。这其中首当其冲的便是超越了赫歇尔梦想的对银河系大小的认识。人们意识到银河系只不过是宇宙中数百万乃至数十亿光年的范围内彼此远离的众多星系中的一个。
这一对于宇宙时间和尺度认识的巨大扩充，粉碎了古代以人类为中心的宇宙学。那么这些“躲”在望远镜后面观察整个几近无限的时空连续体的生物对于宇宙而言又有什么样的意义呢？这个有关“存在性”的问题已经争论了几十年，毫无疑问它将驱使我们投入更多纳税人的金钱来进一步地探索我们的宇宙。
现在，效率比底片高出50倍以上的器件已经取代了照相底片，它能更容易的储存和处理所获得大量数据。同时，用于补偿大气湍流的高速自适应光学系统也使得天文学家们在地面上建造大口径望远镜成为了可能。宇宙中的恒星和星系正在以前所未有的规模被编撰成册。而近年来更是发现了远在太阳系之外的大量行星系统。
2009年3月发射的美国宇航局的“开普勒”探测器是第一个专门设计用来寻找太阳系外类地行星的探测器。虽然目前还不能指望和地外文明进行直接的无线电通讯，但是我们还是可以发现其他一些激动人心的信号。分光仪正在被用来探测遥远行星的大气组成，寻找诸如氧这样和生命息息相关的元素。这一系列繁杂的努力只是为了回答下一个提升人类灵魂的简单问题：我们孤独吗？
国际天文年也许会引发下一波对我们在宇宙中所处位置的认知革命。它能像伽里略和开普勒捍卫日心说那样对社会产生深远的影响吗？只有时间才能告诉我们。
我们是孤独的吗？
在历史的长河中，人类就开始寻找这个答案，但是至今我们并没有接收到关于外星人存在的任何线索。我们是否能够识别所有的生命类型？是否有可能其它的生命体对于我们来说太过陌生而超越了我们的认知范围？
我们是否活在平行宇宙中？
在人类开始有能力自我思考更多的时候，有一个问题就一直盘旋在我们脑中：我们怎么知道我们所看到的一切就是一切呢？现在有科学理论表明平行宇宙应该存在，但是要去试验这样的一个想法却并非易事。
引力究竟是什么？
引力在宇宙中扮演着至关重要的角色。引力使物质相互吸引结合在一起形成月亮、行星和恒星。正是因为引力，当我们松开手中的物体时，总是往下落的，而不是往上。好吧，这是所有人都知道的事实。但是，这意味着什么？尽管科学家可以观测并理解引力的“行为”，但是对于它为何存在却毫无线索。比如，如果引力是一个使所有物质之间都相互吸引的力，为何原子内部仍然大部分都是空的？又是为什么把原子结合在一起的力跟引力如此的不同？是否有可能自然界中的四种基本力有可能只是同一种力的不同表现？所有这些问题都促使我们要重新思考引力的本性。
宇宙的最终命运是什么？
这是一个值得思考却很可怕的问题。我们的宇宙会在什么时候以什么样的结局结束自己的生命？科学家提出了所有可能的理论，但是都充满了不确定性。
存在反宇宙吗？
1928年，物理学家狄拉克提出了“反物质”的存在，他发展了一个新的理论结合了量子力学和狭义相对论来完整的描述电子间的作用。我们从这个理论中知道，物质和反物质是会互相湮灭的。那么在宇宙大爆炸开始的时候难道不是应该有相等的物质和反物质，在那个时候就都该湮灭消失吗？有没有可能大量的反物质还存在在其他的地方并未被我们观测到？这样的问题导致了一个直接的推测，其实存在着一个完全由反物质组成的反宇宙，只是还未被我们观测到。
人类在宇宙中是孤独的存在吗？地外文明的存在形式会不会已经超出人类的理解？
时至今日，人类发射了昂贵的哈勃太空望远镜，也制造了由南仁东院士主持的贵州FAST天眼射电望远镜，但依然没有找到外星人的踪影，难道外星人根本就不存在？或者是他们一直在躲避我们？
答案显然不是。地球上无数次发生的UFO事件，包括麦田怪圈图案，外星人绑架人类，诡异的史前文明，这些科学家不能解释的奇异现象证明，其实地外文明已经展现了人类未知的力量，只是人类暂时不能看见它们。
并且，苍茫宇宙充满了不可知的危险，孕育过生命的宜居星球方生方灭，或者地外文明已经存在过，只是出于某种行星灾难，它们却又走上了灭亡的结局，那么，对于地球上不断出现的未解之谜，又是怎么回事？
可能我们对生命的理解一开始就是错的，外星生命不以个体生命的形式出现，而是以群体或集团的样式存在。例如我们所看见的一片云朵，或者一块石头，它们有没有可能就是另一种群体生命的肌体？又或者外星生命存在的维度根本就是人类所无法企及的。目前人类最高只能发现12维，或许外星生命就存在于还没发现的13维，或者更高的维度。
既然人类长久以来，寻找外星人的努力劳而无功，那么外星人对人类，有没有兴趣？如果外星人也恰好正在寻找我们，那么可以坚信在未来的某一天，人类文明总会和地外文明相遇。
别怕，宇宙黑洞就在我们四周。
想象一块有很多洞的瑞士奶酪，你就对宇宙构造的主流实际有了一个很好的掌握。宇宙空泛是近乎虚无的宽广空间，占到可观测宇宙的大约80%。尘埃、恒星和星系等其他东西绝对密集地存在于这些黑洞之间的线状“丝带”中。随着宇宙的收缩，引力使物质聚集成团，留下一个个宏大的空洞。这些黑洞的直径可达数亿光年，虽然其中也包括了一些星系，但与四周数百万个星系组成的物质密集带相比，它们可以说是黑漆漆的洞穴。
威斯康星大学麦迪逊分校研讨人员以为，我们的银河系能够就位于一个宇宙黑洞的中心左近。
应用计算星系数量的大口径望远镜巡天项目数据，研讨人员推断，银河系所在区域的星系数量少于宇宙的其他区域。他们估量，这个黑洞的半径约为10亿光年。若真是如此，那麼人类实践上就寓居在可观测宇宙中已知最大黑洞的中心。
研讨人员在2013年初次提出这一观念，但最近他们更进一步。他们说，银河系位于一个黑洞内，这有助于解释地理学家在测算宇宙收缩速度时遇到的成绩。
自从130亿年前发作大爆炸以来，宇宙不断在收缩，有迹象显示其收缩速度在放慢，但究竟有多快还存在争议。一些地理学家经过观测左近宇宙区域的造父变星和超新星等亮堂天体，研讨它们的光谱，借此确定这些天体在以多快的速度远离地球。而其别人则深化宇宙的历史，研讨宇宙微波背景辐射，也就是大爆炸发生的、至今分布于宇宙空间的微波辐射。可是，这两种不同的测量办法得出了不同的后果，前者的测算后果高于后者。地理学家不晓得这种差别是由于统计动摇，还是由于我们尚不明白的物理景象所致。
威斯康星大学麦迪逊分校研讨人员本·霍斯谢特（Ben Hoscheit）说，假如说银河系位于宇宙黑洞内，那麼这个差别就好了解了。
“假如你位于这个黑洞内，那麼就会发现四周的天体都在离你而去，向飞向物质愈加密集的宇宙区域。”他说。因而，你四周空间的收缩速度就超越了其他宇宙区域。观测者从这个角度得出的收缩速度，就会高于他们测算出的那些陈旧而悠远的宇宙区域的收缩速度。
“我们应该将我们在这个浩瀚宇宙中所处的地位思索出来，应该认识到我们的地位能够影响我们在地球上停止的测量。”霍斯谢特说。
研讨宇宙物质散布的普林斯顿大学天体物理学家彼得·梅尔基奥尔（Peter Melchior）说，先前的研讨显示，银河系所在的区域不像其他区域那麼密集。思索到宇宙空泛数量众多，银河系能够存在于空泛内的观念并不荒唐。地理学家以为，银河系及其临近星系位于Local Void空泛左近，该空泛的直径为1.5亿光年，它十分空阔，正在把银河系等星系往外推。但我们无法拉近视角，确定银河系在更大尺度宇宙空间中的地位。
梅尔基奥尔说，霍斯谢特及其团队提出的那个空泛十分大，比斯隆数字巡天等望远镜观测项目以前发现的一切空泛都要大得多。在斯隆数字巡天项目的协助下，地理学家第一次开端调查瑞士奶酪状的大尺度宇宙构造。大少数空泛的半径介于9000万到4.5亿光年之间。
“它们有点像气泡，随着宇宙的收缩和更多星系的远离，它们变得越来越大。”研讨宇宙测量和暗能量的劳伦斯伯克利国度实验室天体物理学家格雷格·阿尔德林（Greg Aldering）说，“但十分大的空泛越来越难构成。”
梅尔基奥尔说，我们能够身处于空泛地方的观念也有点令人不安。“从数学的角度而言，这不太能够。”他解释道，“但愈加令人不可思议的是，身处可观测宇宙中最大空泛的地方会使我们处于十分特殊的地位，自从我们晓得地球（或许太阳）不是宇宙的中心后，地理学家就试图避开那些把我们置于特殊地位的实际。”
最终，地理学家希望应用宇宙空泛的形状和散布，来探究暗能量的性质。暗能量是招致宇宙减速收缩的未知力气。
去年，地理学家应用斯隆数字巡天项目的数据，编制了一份宇宙黑洞清单，记载了它们的大小和密度。经过对四分之一夜空的观测，他们发现了数百个空泛。迷信家希望，这些黑暗的空泛可以协助他们研讨暗能量。这些黑洞远离了恒星和星系收回的光，能够更容易发现暗能量的作用。
对宇宙黑洞和我们能否置身其中的研讨可以提示我们，迷信家对人类在宇宙中所处地位的看法还很不成熟。
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