當太空這個概念浮現在腦海，你會想到些什麼？設想一個朋友向你吹噓他們最近參觀的某個巨集偉的建築、體育場或者博物館。你會覺得那個建築的規模巨集大嗎？它只是相當大，還是顯得空曠？

"寬敞"這個詞語並不必然代表空蕩。它僅僅是表示內部有充足的空間來移動物體。同樣地，外層空間並非完全空虛。它是巨大的，且在不斷膨脹之中，但裡面充滿了各種事物。

Nilakshi Veerabathina在孩提時代便對雲層的距離、地球之外的世界以及宇宙的廣闊充滿了好奇。這樣的好奇心驅使他追求天文學的碩士和博士學位。身為德克薩斯大學阿靈頓分校的一位物理教學教授，Nilakshi Veerabathina已經致力於教授這些概念長達二十年。接下來，讓我們隨著Nilakshi Veerabathina一同揭開這神秘面紗。

那麼，太空的起點在哪裡呢？

地球被不同層次的氣體包圍。在海平面上，地球大氣中每立方釐米含有約一千億個分子。隨著海拔升高，大氣變得越來越稀薄。

大約在50到62英里（相當於80到100公里）的高度，空氣變得稀少到無法支撐飛機飛行。這條將地球大氣與外太空分隔的界限被稱作Kármán線，以紀念這位匈牙利裔美國工程師兼物理學家Theodore von Kármán。位於Kármán線之上的區域被稱為"空間"。

雖然空間的密度有所變化，但平均每立方釐米僅含一個原子。想像一下，地球大氣中的一個骰子大小的立方體包含數十億個空氣粒子。然而，在太空中，同等體積的立方體可能只包含一或兩個粒子。

星際介質與輻射

太空，或者說外太空，是一個巨大的、幾乎完美的真空，其中幾乎沒有物質存在。相較於地球的大氣，這個空間中的粒子極其稀少。然而，它並非徹底空虛。

散佈在太空中被稱為星際介質的離散物質包含了氫和氦原子。這些元素是太空中最常見的元素，它們以帶電和不帶電的形式存在。星際介質還包含宇宙塵埃——包括碳和矽在內的各種元素的微小顆粒，散佈於宇宙之間。

被稱作宇宙射線的高能粒子——主要是質子和原子核——以接近光速的速度穿梭於宇宙之中。這些宇宙射線來源於包括太陽在內的各種恆星，以及超新星、墜入黑洞的物質、星系碰撞等宇宙事件。

宇宙充滿了各種形式的輻射，其中包括了宇宙微波背景輻射——這是宇宙誕生之初遺留下來的餘熱。像超新星和黑洞這樣的高能宇宙事件也會釋放出X射線和伽馬射線。

恆星、行星以及其他許多天體產生的磁場也瀰漫在整個太空中。這些磁場通過吸引或排斥帶電粒子，影響它們的運動軌跡。

暗物質與暗能量

科學家們推測，一種尚未直接觀測到的、不發光也不釋放能量的物質——即暗物質——佔據了宇宙品質的一大部分。研究人員之所以假設它的存在，是因為可以觀察到它對其他可見物質的引力效應。

同樣地，科學家們預測存在一種名為暗能量的神秘能量形式，正在推動宇宙加速膨脹。不同於暗物質的是，暗能量與物質或引力無關，但它是空間自身的一種屬性。

如果把宇宙想像成一個氣球，暗物質就如同構成氣球的材料，影響著其形狀；而暗能量則如同被充入氣球內的空氣，雖不改變氣球材料本身，卻影響著氣球膨脹的速率。

宇宙會扭曲嗎？重力能否彎曲空間？

空間是可以扭曲的。將這個空間想像成一張大而具有彈性的蹦床。如果你將一個沉重的球體——比如保齡球——放置在蹦床中心，蹦床便會向下沉陷。這種沉陷類似於大品質物體周圍空間的彎曲現象。球體的品質越大，其重力就越強，沉陷的程度也就更深。

若你在蹦床上滾動一個較小的彈珠，並且保齡球位於蹦床的中心，彈珠可能會開始繞著由保齡球重力造成的傾斜路徑前進。彈珠遵循的曲線路徑，恰似行星圍繞太陽周圍的空間曲線一般。

設想一下，你用手電筒照射在蹦床上。如果光線靠近保齡球引起的傾斜處，它在傳播過程中可能會略微彎曲。這就像光線在宇宙中經過一個大品質物體（例如星系）時發生的彎曲現象一樣。

設想一個黑洞，它具有巨大的引力，就像一個更大、更深邃的蹦床凹陷。如果你讓一顆彈珠滾得太近，它可能會掉進去並消失，正如物體在太空中被拉入黑洞后無法逃脫的情形一般。

因此，空間可以在具有強大重力的大品質物體周圍發生扭曲或彎曲，就像你把重球放在蹦床上時它會彎曲一樣。