Question

宇宙会永远继续膨胀吗？

Answer 1

宇宙的膨胀是和它自身引力作用的方向相反的，所以膨胀过程必须需要能量来克服引力作用。如果我们这么做，宇宙的膨胀就会减慢，也许最终会停止膨胀。在这种情况下，经过很短的时间后宇宙又会缩到一起直到它嘎吱一声停下来为止，当然这一过程是和大碰撞相反的。如果宇宙永远膨胀下去，它就叫作开阔宇宙；如果它最后停止膨胀而开始收缩，就叫作封闭宇宙。

当把一个物体从地球表面克服地球引力向上抛出时，在一般情况下，我们的经验告诉我们这个物体会被地球的引力拉回来。它的上升速度会逐渐减小到零，然后又落回地面。如果向上抛的力量越大，那么它的初速度就越大，上升的高度也就越高并且从上升到下落的时间越长。

地球的引力总是随着高度的变大而减小的，如果一个物体以足够大的速度向上发射，它能升得足够高以至于减弱了地球的引力，使拉力已经不能减弱它的运动了，它就会挣脱地球的引力并且不再回来。要想实现这一目的，物体就必须以大于11公里/秒的速度开始向上运动，这就是逃逸速度，也就是将火箭发射到月球上的速度和到达更远的地方所需的速度。

那么，我们要问宇宙克服内部引力作用向外膨胀的速度是否已经达到了逃逸速度呢?为了得出这个结论，科学家们必须估计出宇宙的膨胀速度，还必须估计出宇宙中的物质的平均密度，以便能得出内部万有引力的强度。宇宙的膨胀速度和平均密度这两个结论很难得出，结果只能是估算出来的。

不管怎样，得出的结论表明在膨胀结束后宇宙中物质的密度仅为1%左右。因此宇宙看起来十分广阔，它会永远膨胀下去。然而这个结果只是对我们能看见的物质进行测量后得出的。如果宇宙中有其他的我们不能看到或感觉到的物质存在，那么宇宙终究还是封闭的。