宇宙模型是对宇宙的大尺度时空结构、运动形态和物质演化的理论描述。

对宇宙的大尺度时空结构、运动形态和物质演化的理论描述。

古代中国宇宙模型观

古代中国，关于宇宙的结构主要有

盖天说：天圆如张盖，地方如棋局

浑天说：天是蛋壳，地是蛋黄，天地为双层结构

宣夜说：根本不存在有形质的天。日月星辰自由漂浮在太空之中。天色苍苍是因为它“高远无极”。

古代希腊和罗马关于宇宙原本的学说

水是宇宙万物本源--泰勒斯

宇宙最外层是永不熄灭的天火说--毕达哥拉斯

多层水晶球说--亚里士多德

地球中心说--托勒密

中世纪西方宇宙学说

中世纪后，宇宙学被纳入经院哲学体系，知道文艺复兴时代后期哥白尼根据长期的天文观测写出《天体运行论》提出日心说。布鲁诺进一步认为太阳也不是宇宙的中心，宇宙是无限的，不存在任何中心。

经典宇宙模型

牛顿最早用经典力学方法和欧几里得几何观念建立了绝对的无限的宇宙体系。

相对论宇宙模型

爱因斯坦1915年11月发表了广义相对论，指出空间和时间不能脱离物质单独存在，建立起了有限无边的四维宇宙模型。

大爆炸理论模型

在膨胀宇宙的观念下，1932年勒梅特提出了宇宙是由一个极端高温高压状态下的“”原始原子“突发膨胀产生的，这一理论启发了伽莫夫，并于1948年和他的学生发表了《宇宙的演化》建立了宇宙大爆炸理论模型。

20多年以后，由于宇宙微波背景辐射被证实，再加上核物理学的深入发展，使大爆炸模型大放异彩，成为人们公认的标准宇宙模型。

弦理论宇宙模型

上个世纪逐渐发展起来的超弦理论，则在另一个角度建立了更加深奥的超弦理论宇宙模型，提出了11维的宇宙模型观念。

1、关于闭合空间宇宙模型，首先我们要了解闭合空间。

闭合空间中从任何一点出发，不转向的话，都将会回到原来的地方，就像绕一个点旋转一样。原因是：闭合空间中任意一条直线沿着空间弯曲成为等大的有公共圆心中心的圆，有一个这样的命题“任意两条直线相交”。

闭合空间的一维空间是一个圆，二维空间是由无数一维空间构成球面，依此类推三维空间由无数二维空间构成，四维空间由无数三维空间构成……它们都有一个公共的虚中心，很显然我们处在三维空间中只知道一维、二维空间的全貌。

闭合空间两个一维空间交于两点，两个二维空间交于一维空间，两个三维空间交于二维空间……有一个规律：一个大于一维的闭合空间所有点数的一半 等于 所有n－1维组成数。

2、闭合空间宇宙模型

闭合空间宇宙模型规则是闭合空间中所有对称的点的一半以相同的速率定向移动，移动中任意两点不重合，并始终保持对称性。

它可以解释自然过程的有序性和方向性，还可以解释为什么宇宙看起来是那么空旷。由于宏观事件是由无数微小单元组成，这些微小单元又要满足共同的制约，因而宏观规律与物质分布息息相关。随着时间的推移，物质分布发生改变，宏观规律也随之改变；相对于两个不同的位置，物质分布有差异，这两个位置的宏观规律也有差异。如：一棵树和一台电脑是相对于原子的宏观事物，功能规律相差很远。

难题在于这些点应如何分布，各自向什么方向移动？

例如：闭合空间二维宇宙模型可以看成一个球面上所有对称的点的一半以相同的速率绕球心定向旋转，移动中任意两点不重合，并始终保持对称性。你能给出这些点应如何分布，各自向什么方向旋转的答案吗？

(所有对称的点的一半指任意对称的一对点只取一个，如：球面上的点，过球心作任意一直径，与直径相交的两点只取一点。)

这个模型还遇到的一个很大难题就是满足条件的构型有多种，这就遇到了平行空间问题。据最新资料，该模型一个周期内很可能包含所有满足条件的构型，如果结论成立，那么“平行空间”就变成了过去、现在和未来并行。

（闭合空间宇宙模型是一个相对体系，以闭合空间二维宇宙模型为例，它就相当于一个球面。如一个写了“原”字球面代表这个模型的一种构型，把这个模型放到三维空间直角系中，就会有多种数据表示，但其内容是相同的。）

一个国际科研团队最近创建了迄今最详细的大尺度宇宙模型TNG50。这一虚拟宇宙“芳龄”约138亿岁、宽约2.3亿光年，包含数万个正处于演化中的星系，星系的细节程度与单星系模型中的相当。该模型跟踪了200多亿个代表暗物质、气体、恒星和超大质量黑洞的粒子。

据美国趣味科学网站20日报道，这一模型拥有前所未有的分辨率和规模，使研究人员能了解有关宇宙过去的重要信息，揭示宇宙间各种曼妙多姿的星系如何演化为如今这般“模样”，以及恒星爆炸和黑洞如何触发了星系的这些演化。

研究合作者、德国慕尼黑马克斯·普朗克天体物理学研究所博士后迪伦·尼尔森说：“我们在模型中看到了未明确编程到模拟代码中的现象，这些现象以自然方式出现，来自模型宇宙基本物理成分的复杂相互作用。”

这些现象对于理解宇宙如何在大爆炸后138亿年间变成如今这般“样貌”至关重要。研究人员可在模型中直接观测宇宙诞生不久后，从湍流的气体云中出现的星系。他们发现，银河系周围很常见的盘状星系在模拟中自然出现，且产生了内部结构，包括从其中央超大质量黑洞延伸出旋臂、凸起和条形。当他们将模拟宇宙与现实生活中的观察结果比较时发现，星系的群落在数量上与实际情况吻合。

研究团队称，他们还远远没有完成对模型的剖析。他们计划公开发布所有数据，供世界各地天文学家研究这一虚拟宇宙。

研究合作者、美国佛罗里达大学物理学副教授保罗·托瑞说：“这些模拟是巨大的数据集，我们可以通过剖析并了解其中星系的形成和演化来获得大量信息。”

这一模拟由德国HazelHen超级计算机的16000个处理器连续运行一年多生成，是历史上计算量最大的天体模拟之一。

TNG50是IllustrisTNG项目创建的最新模拟，该项目旨在通过构建大尺度宇宙模型，在不牺牲单个星系精细度的情况下，绘制出宇宙自大爆炸以来如何演化的完整图景。