宇宙会永远膨胀下去吗?
2018-11-18
宇宙从诞生到现在一直在膨胀,人们不禁要问,这种膨胀会不会有停止的那一天呢?宇宙会一直膨胀下去吗?这也和宇宙的有限与无限一样,是一个十分有趣而又极难回答的问题。
1929年美国天文学家哈勃发现河外星系普遍存在着红移现象。所谓红移指的是光谱线变长了,或者频率降低了,如果某种原子原来发射的一条谱线波长为λθ,那么从河外星系来的这种谱线波长λ总要比λθ大。红移现象说明,河外星系都在离我们远去。也就是说,不管你站在宇宙间哪颗星球上,都会发现所有的星星都在向四面八方飞散。
天文学家经过大量观测发现,距离近的星系红移量小,距离远的星系红移量大,这种关系被称为“哈勃关系”。比如,离我们5.7亿光年的狮子星座,正以每秒1.95万千米速度离去;而离我们12.4亿光年的牵牛星座,正以每秒3.94万千米的惊人速度远离而去。照此推算,在离我们100亿光年的地方它的速度将达到每秒30万千米,这与光速相等。再远的地方由于光无法到达,因而人们也就观测不到了。
为什么星星与星星之间距离很远呢?依据有些科学家的解释,其原因在于宇宙膨胀。举例来说,我们所处的宇宙好比一个带斑点的气球,星星就好比气球上的那些斑点,吹气以后,气球开始膨胀,那些斑点之间的距离就会跟着变大。
你不妨想象自己站在气球上的某个点上,当气球膨胀时,你就会发现别的点会慢慢地离开你站的那个点,越来越远。如果你换到其他任何一个点上,也都会看到同样的情景。
什么力量可以推动宇宙不断膨胀呢?根据宇宙大爆炸的假说,科学家们推测,在很久很久以前,宇宙是很小很小的,就像一枚鸡蛋,宇宙学家把它形象地称为宇宙蛋。这枚宇宙蛋非常热,温度可达1万亿度左右,所以它又被称作“原始火球”。突然某一刻,这个原始火球爆炸了,于是物质就散开了,宇宙也就由此开始膨胀,一直持续到现在。
科学家们发现,宇宙在不断膨胀的同时,又在不断降温,宇宙空间的温度已经降到了-210℃。当然,这并不是说宇宙中任何地方都是这个温度,比如,恒星上的温度就很高,有的甚至达到几万度。但是在空旷的宇宙中,这些恒星就像寒夜中的篝火一样,温度再高也改变不了周围的低温世界。篝火一样,温度再高也改变不了周围的低温世界。
科学家们发现,宇宙虽然一直在膨胀,但膨胀的速度却在逐渐减缓,原因在于宇宙中的物质之间存在着万有引力。这种万有引力在将互相离开的物质往回拉。但是难以估计的是万有引力的大小。如果引力不太强,那么膨胀速度虽然在减慢,但却永远不会变为零,这样宇宙就将无限地膨胀下去。如果引力很强,那么宇宙膨胀的速度就会逐渐减小到零,到那时候,宇宙的膨胀就会停止,并且开始收缩,越缩越小。
对于宇宙膨胀的观点,有的天文学家认为,宇宙中的物质密度很小,因而引力也很弱,宇宙将无限地膨胀下去。而有些科学家却持相反观点,他们认为宇宙中的引力比我们知道的要大得多,足以使宇宙停止膨胀,并开始收缩。
根据计算,如果宇宙的平均物质密度小于或等于5×10-27千克/米3(相当于每立方米中有3个核子),那么,我们这个宇宙就会不断膨胀下去,星体之间的距离就会越来越远。如果宇宙的平均密度大于5×10-27千克/米3,那么几十亿年以后,随着宇宙的膨胀,在引力的作用下,更多的星系将重新相互靠近,再靠近……此时,由于星体间的碰撞,星空将越来越明亮,天空也会越来越灼热。最后,所有此时,由于星体间的碰撞,星空将越来越明亮,天空也会越来越灼热。最后,所有的星体都被压缩在一个很小的范围内,这时,高温高密度所产生的巨大压强会阻止这个压缩过程的继续,从而有可能再产生一次“大爆炸”,使宇宙再度膨胀。
有的天文学家认为,宇宙从来就没有什么开端,它的物质一直就在反复地聚拢而又分开,分开而又聚拢,永无止境。这样一幅图景被称为“振荡宇宙”。那么,宇宙的平均物质密度到底是多少呢?由于宇宙实在太大了,人们实在难以准确地测量出来,所以也就无法知道宇宙将来是不是会停止膨胀。
假如宇宙真的开始收缩了,那么又会出现什么情况呢?比如,到那时时间是不是就走到了尽头,开始往回退?随着时间的倒退,历史长河中已经发生过的一切会不会重演呢?这些深奥而奇妙的问题都在等待朋友们去探索。
什么力量可以推动宇宙不断膨胀呢?根据宇宙大爆炸的假说,科学家们推测,在很久很久以前,宇宙是很小很小的,就像一枚鸡蛋,宇宙学家把它形象地称为宇宙蛋。这枚宇宙蛋非常热,温度可达1万亿度左右,所以它又被称作“原始火球”。突然某一刻,这个原始火球爆炸了,于是物质就散开了,宇宙也就由此开始膨胀,一直持续到现在。
科学家们发现,宇宙在不断膨胀的同时,又在不断降温,宇宙空间的温度已经降到了-210℃。当然,这并不是说宇宙中任何地方都是这个温度,比如,恒星上的温度就很高,有的甚至达到几万度。但是在空旷的宇宙中,这些恒星就像寒夜中的篝火一样,温度再高也改变不了周围的低温世界。篝火一样,温度再高也改变不了周围的低温世界。
科学家们发现,宇宙虽然一直在膨胀,但膨胀的速度却在逐渐减缓,原因在于宇宙中的物质之间存在着万有引力。这种万有引力在将互相离开的物质往回拉。但是难以估计的是万有引力的大小。如果引力不太强,那么膨胀速度虽然在减慢,但却永远不会变为零,这样宇宙就将无限地膨胀下去。如果引力很强,那么宇宙膨胀的速度就会逐渐减小到零,到那时候,宇宙的膨胀就会停止,并且开始收缩,越缩越小。
对于宇宙膨胀的观点,有的天文学家认为,宇宙中的物质密度很小,因而引力也很弱,宇宙将无限地膨胀下去。而有些科学家却持相反观点,他们认为宇宙中的引力比我们知道的要大得多,足以使宇宙停止膨胀,并开始收缩。
我们的宇宙是由引力,斥力,切线力相互作用构成的,而万有引力与第一推力来自于宙诞前母体的旋转离心力,大爆炸的斥力最终不会克服真空环境中原有的旋转力,当斥力与原来的旋转力持平时,宇宙膨胀过程就会结束。
这是自然科学领域的又一重大发现,为宇宙科学研究奠定了基础,可为重新探索宇宙奥秘带来转机。