Question

为什么宇宙在膨胀

科学家说宇宙在膨胀，但是宇宙是无边无际的，怎么可以是在膨胀呢？

Answer 1

宇宙虽然目前人类成功登陆了，但是宇宙依旧是非常大的，目前的科学家观测到宇宙一直在处于膨胀的状态，这其实是有很多原因的，其中几个关键的原因就是辐射还有低温冷却的效果配合上暗物质的能量使得宇宙不断膨胀着。

　　

首先我们还是得先理解一下这个宇宙膨胀是什么意思，简单来想呢也就是说，宇宙的面积依旧在扩大着，就好比海洋不断地扩大面积一样，而宇宙的膨胀可是有很多作用的，就比如物质密度会下降，面积会增大，黑洞等数目也会受到很大的影响；于是科学家就开始探索宇宙膨胀是什么导致而成的，最后成功锁定了三个原因，也就是辐射，低温，还有暗物质的能量，宇宙中虽然有着太阳不断的燃烧，但是依旧温度是非常冷的，甚至有的星球常年都是零下上百度的超低温。

　　

辐射这玩意是宇宙中到处都有的，对于生物来说伤害是非常巨大的，很很大概率导致基因突变等等，因此每一个国家选上的航天员都是经历了层层选择然后不断训练才能上宇宙的，但是回来后依旧身体会受到方方面面的影响；而辐射会导致宇宙的不断稀释，这时候稀释的时候，配合上宇宙中非常低的温度就会导致宇宙不断地膨胀着，就好比一团冰融化然后面积会变大，然后遇到寒冷的环境又成为了冰，面积自然而然的也就扩大了很多。

　　

还有一个关键的因素就是暗物质了，这个玩意被科学家认为是一个宇宙常数，简单来说也就是宇宙本身就有的能量，相当于小说里面的先天属性，可以为这些稀释的环境提供能量，这样就可以保证源源不断地进行宇宙膨胀着。

Answer 2

宇宙膨胀是什么？

Answer 3

大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争，爆炸产生的动力是一种斥力，它使宇宙中的天体不断远离；天体间又存在万有引力，它会阻止天体远离，甚至力图使其互相靠近。引力的大小与天体的质量有关，因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀，还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小，这完全取决于宇宙中物质密度的大小。

理论上存在某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度，宇宙就会一直膨胀下去，称为开宇宙；要是物质的平均密度大于临界密度，膨胀过程迟早会停下来，并随之出现收缩，称为闭宇宙。

问题似乎变得很简单，但实则不然。理论计算得出的临界密度为5×10－30克/厘米3。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。星系间存在广袤的星系间空间，如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间，那么，平均密度就只有2×10－31克/厘米3，远远低于上述临界密度。

然而，种种证据表明，宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质，其数量可能远超过可见物质，这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。因此，宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题。不过，就目前来看，开宇宙的可能性大一些。

恒星演化到晚期，会把一部分物质（气体）抛入星际空间，而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程会使气体越耗越少，以致最后再没有新的恒星可以形成。1014年后，所有恒星都会失去光辉，宇宙也就变暗。同时，恒星还会因相互作用不断从星系逸出，星系则因损失能量而收缩，结果使中心部分生成黑洞，并通过吞食经过其附近的恒星而长大。
1017～1018年后，对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星，这时，组成恒星的质子不再稳定。当宇宙到1024岁时，质子开始衰变为光子和各种轻子。1032岁时，这个衰变过程进行完毕，宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。
10100年后，通过蒸发作用，有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出，并最终完全消失，宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙末日到来时的景象，但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。
闭宇宙的结局又会怎样呢？闭宇宙中，膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小。如果假设平均密度是临界密度的2倍，那么根据一种简单的理论模型，经过400～500亿年后，当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时，引力开始占上风，膨胀即告停止，而接下来宇宙便开始收缩。
以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样，大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百亿年后，宇宙的平均密度又大致回到目前的状态，不过，原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿年，宇宙背景辐射会上升到400开，并继续上升，于是，宇宙变得非常炽热而又稠密，收缩也越来越快。
在坍缩过程中，星系会彼此并合，恒星间碰撞频繁。一旦宇宙温度上升到4000开，电子就从原子中游离出来；温度达到几百万度时，所有中子和质子从原子核中挣脱出来。很快，宇宙进入“大暴缩”阶段，一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域，回复到大爆炸发生时的状态

Answer 4

据英国《每日电讯报》报道，著名天体物理学教授斯蒂芬·霍金提出了一个新观点，解释为什么宇宙大爆炸产生了像我们今年所看到的浩瀚的宇宙。

　　因为相距特别遥远的区域拥有相似的背景温度，因此天文学家可能会推断早期宇宙是以令人难以置信的速度发生膨胀。他们已经提出临近区域(具有类似宇宙特征)迅速膨胀的方法，用来解释被他们称作膨胀的这种宇宙迅速扩张过程。但是这引出一个问题：为什么宇宙首先会发生膨胀？现在《新科学家》杂志发表了剑桥大学的霍金教授提供的一个答案。这个结果是由他跟巴黎宇宙粒子和宇宙哲学实验室的托马斯·赫特格共同合作得出的。

　　霍金最出名的尝试是，将非常小的量子理论、引力理论和涵盖非常广的广义相对论，与被称作量子引力的新理论结合。量子力学充满各种奇怪的想法，并能增强人们对宇宙膨胀理论的新认识，宇宙只有原子大小时，就出现了膨胀现象。根据量子理论，当一个光粒子从A点运行到B点时，它不只沿一个途径运行，而是同时探索每一条途径，越直接的路径被利用的次数就越多。在历史学中这被称作总数，霍金教授和赫特格为宇宙学提出了相同理论。

　　这个理论可以利用数学对象波函数(与光粒子类似)描述早期宇宙。两年前这个科研组指出，这意味着宇宙没有独特起源：宇宙波函数包含多数发展方式。这是一种反直观认识：他们争辩说，宇宙以每一种可以想象得到(和一些甚至想象不到)的方式开始。由于这种非常丰富的开端(就像上帝视野中每一种可以想象得到的创造物)，大部分宇宙婴儿衰亡，只留下现在我们能看到的成熟宇宙。

　　但是这种理论跟其他任何新观点都一样，也存在不足之处。两位教授发现他们无法解释宇宙迅速膨胀的原因和宇宙演变遗留下来的所谓的宇宙微波背景、宇宙大爆炸回音的影响、探测气球和太空探测器能测量的创造物遗物等迹象。现在，加利福尼亚大学的詹姆士·哈特勒教授和桑塔·芭芭拉在发表在《物理评论快报》上的一篇论文中意识到，他们对宇宙膨胀的早期评估是错误的，因为他们没有完全考虑到理论预测和我们的回声观测资料之间的联系。

　　赫特格说，首先，他们发现最可能的宇宙历史是，宇宙在开始阶段“仅经历了小规模膨胀，这与观测资料矛盾。”现在他们根据有限的宇宙观测资料进行修改，发现波函数确实能预测更长时期的宇宙膨胀。霍金教授告诉《新科学家》杂志说：“这项提议能解释为什么宇宙发生膨胀。”将我们有限的观测区域考虑在内，该科研组已经总结出一个新宇宙学理论。

　　大部分宇宙模型是前后颠倒的，你从一个定义名确的宇宙初始状态开始向前发展。然而霍金和赫特格表示，我们无法，也不可能知道宇宙开始阶段的初始状态。我们只知道宇宙的最终状态，就像现在我们知道的一样。

　　他们的观点以我们现在观测到的宇宙状态作为开端，这个道理跟现实中在一个很大范围内，你没必要选择一个量子理论来解释宇宙行为和向后推测，确定它的初始状态是一样的。他们争辩说，宇宙不只有一个独特的开端和历史，而是有多个不同的开端和历史。

　　这种新理论非常具有吸引力，因为它与最普遍的“超弦理论”相符。赫特格表示，弦理论允许除了我们的宇宙之外的“多个难以想象的不同类型的宇宙”存在，但是该理论不包含对它们进行选择的标准，因此无法解释为什么我们的宇宙会出现上述演变过程。他说：“为此需要一个宇宙波函数理论。”现在宇宙哲学界已经有一个这样的理论。下一步是找出能进行实验的特殊预测结果，以证实这种宇宙如何诞生的新观点。

Answer 5

宇宙是否在扩张呢？
根据哈勃的理论，宇宙的确是正在扩大。但是，这是否意味着“无限度的扩大”或“扩大到一定的限度然后收缩“呢？
或者，宇宙的形成是不是一个循环呢？过千百亿年后，是否会收缩，然后灭亡，在形成呢？
宇宙的确是正在膨胀。许多试验提供了很有利的证据，其中最有力的要算是光谱红移现象。宇宙会不会收缩，要看宇宙本身的质量足不足够拉引宇宙，导致膨胀停止，再开始收缩和蹦毁。但是天文学家的计算显示现在宇宙的质量并不能使宇宙收缩，於是黑暗物质论被提出。如果宇宙质量不够大，那么宇宙就会“无限度的扩大”，成为一个空洞的世界。事实上，有证据显示黑暗物质是可能存在的。银某相信宇宙会收缩，整个宇宙本身便是一个宏观的天文心脏。