你心中想象的宇宙是什么样子的？想象一下，有个朋友向你夸耀他们最近造访了一个宏伟的建筑、运动场或者博物馆。你认为那个建筑的规模是否宏大？它只是大得让人惊叹，还是显得空旷无人呢？

"宽敞"一词并不等同于空无一物。这仅意味着有足够的空间去移动里面的物体。类似地，外层空间并非完全空白。它是巨大的，持续膨胀着，但其中包含着许多东西。

Nilakshi Veerabathina在童年时期就对云朵的距离、地球之外的世界以及太空的规模怀有强烈的好奇心。这种求知欲促使他攻读天文学硕士和博士学位。现在，作为德克萨斯大学阿灵顿分校的一位物理学教授，Veerabathina已经致力于传授这些概念二十个年头。现在，让我们听听Veerabathina揭示的秘密吧。

太空的起点在何处？

我们的地球被不同层级的气体所环绕。在海平面上，地球大气中每立方厘米大约有100亿个分子。随着海拔升高，大气层变得越来越稀薄。

在约50到62英里（80到100公里）的高度，没有足够的气体支撑飞机飞行。这个区分地球大气层和外太空的边界被称作卡门线，以匈牙利裔美国工程师和物理学家Theodore von Kármán的名字命名。位于Kármán线之上的区域都被统称为"空间"。

空间的密度可能会变化，但平均来说，每立方厘米大约只有1个原子。设想一下，地球大气中的一个骰子大小的立方体包含数十亿个空气颗粒。而在太空中，同样体积的立方体可能只包含一个或两个颗粒。

星际介质与辐射

太空，或者说外太空，是一个几乎完美的巨大虚空，基本上不含任何物质。与地球大气相比，这个虚空中的粒子非常稀少。然而，它也并非完全空白。

散布于太空中的物质被称为星际介质，其中包括氢原子和氦原子。它们是太空中最普遍的元素，以带电和中性的形式存在。星际介质还含有宇宙尘埃——散布在太空中的各种元素的微小颗粒，包括碳和硅。

被称作宇宙射线的高能粒子——主要是质子和原子核——以接近光速的速度穿越太空。这些宇宙射线来自多个源头，包括太阳，以及其他诸如超新星、坠入黑洞的物质、星系碰撞等等。

宇宙中充满了各种形式的辐射，包括宇宙微波背景辐射。这是宇宙诞生之初留下的余温。像超新星和黑洞这样的高能宇事件也会发出X射线和伽马射线。

恒星、行星以及其他许多天体产出的磁场也渗透进太空。这些磁场通过像磁铁一样吸引或排斥带电粒子来影响它们的路径。

暗物质与暗能量

科学家预测，一种不发光也不释放能量的物质——暗物质，占据了宇宙质量的一大部分。研究者之所以推测其存在，是因为可以看见它对其他可见物质的引力影响。

类似地，科学家们预计一种名为暗能量的神秘能量形式正在推动宇宙加速膨胀。与暗物质不同，暗能量与物质或引力无关，但被认为是空间本身的属性。

如果把宇宙想象成一个气球，那么暗物质就像构成气球的材料，影响其形状；而暗能量则相当于吹进气球的空气。它不改变气球的材质，但会加速气球膨胀的速度。

宇宙是否会扭曲？重力能否弯曲空间？

空间本身也可以扭曲。将这个空间想象成一张大而富有弹性的蹦床。如果你在蹦床中央放置一个沉重的球，比如保龄球，蹦床就会凹陷。这种凹陷类似于空间在大物体，如行星或恒星周围发生的弯曲。球体越大，其产生的重力就越强，下沉的程度也越深。

假如你在蹦床上滚动一个较轻的弹珠，当保龄球处于中心时，弹珠可能会开始绕过由保龄球造成的凹陷轨迹前进。弹珠沿着曲线移动的方式，就如同行星绕太阳转动一般。

想象一下，你用手电筒照亮蹦床的表面。如果光线靠近保龄球造成的凹陷处，它在传播途中可能会略微弯曲。这个过程就好比光线穿过太空中的大型物体（例如星系）时发生的现象一样。

设想一个黑洞，它具有如此巨大的引力，就像一个更大、更深的凹陷处的蹦床。如果你把一颗弹珠滚得太接近，它可能会掉进去并消失，这与物体在太空中被吸入黑洞后无法逃脱的情形相似。

因此，空间可以在具有强大重力的大物体周围发生扭曲或变形，如同你把一个重球放置在蹦床上时它会产生弯曲一样。

太空远非空洞无物。它包含了粒子、辐射、磁场以及神秘形式的物质和能量。把太空想象成一个三维游乐场，里面存在着恒星、行星、星云和星系等物体，共同构成了我们这个迷人且复杂的宇宙。