|
发表于 2023-2-22 20:44:30
|
显示全部楼层
首先表示很荣幸回答你的问题。
宇宙的膨胀的确是一个不可否认的事实,但是更准确地说,当前的实验证据表明宇宙当前正在"加速”膨胀!
首先先不讨论加速的问题,单就膨胀而言,确实是在宇宙大爆炸之后就开始了。但是需要注意的是在大爆炸后10的30多次方秒之内,宇宙还经历过一次称为暴胀的阶段。在这个阶段内,宇宙在很短的时间里,经历了剧烈的膨胀。这也可以解释为什么我们当然观测到的宇宙在很大尺度上是高度均匀的,因为在宇宙还很小很均匀的时候就已经历了快速膨胀,使得各部分在离得很远时仍能保留着原初的状态。(这里需要澄清一下,很多人认为光速是一切速度的极限,其实光速是信息传递速度的极限。而宇宙的膨胀速度是可以超过光速的,因为这是背景的膨胀,不能在空间传递信息,暴胀时期宇宙的膨胀速度就远远大于光速)。
在暴胀之后,宇宙就进入了辐射主导的时期,在这段时期内,我们现在周围的实物还没有形成,物质是以离子,电子,光子的形式存在。这个时期,宇宙的膨胀速度和暴胀比就慢了很多。宇宙的尺度是随时间的2/3次方演化,也就是说宇宙在减速膨胀。
再随后,实物形成,宇宙进于物质主导时期,宇宙的膨胀速度开始随时间的1/2次方演化,宇宙仍然减速膨胀。
其实减速膨胀是可以理解的,因为物质之间的引力会使宇宙趋于收缩而不是膨胀。但是神奇的是,观测表明我们当前的宇宙却在加速阶段,这就需要一个新的概念来说明,就是暗能量。
现在科学领域普遍认为暗能量和其它物质不同,它会提供负压强,为宇宙加速提供支持。关于暗能量的物理本质还是研究的热点。人们发现如果爱因斯坦场方程右边加一个常数,就可以解释一个加速膨胀的宇宙,这就是宇宙学常数模型,也是当前和实验符合最好的模型,但它也有自身存在的理论问题,这里先不谈了。也有人认为暗能量的本质是真空能,也依此提出了不同模型。
另外,除了引入新的组分暗能量之外,还可以修改爱因斯坦场方程的左边,也就是描述引力的项也解释加速膨胀,这种方法被称为修改引力法。(由于我的导师主要是研究暗能量的,所以我们组所做的工作以暗能量为主,对于修改引力方面了解得很有限。)
最后总结一下就是:1.宇宙的膨胀是自大爆炸之后就有的,在不同时间有不同的膨胀速度,有减速时期,也有加速时期。2.导致膨胀速度不同的原因主要是什么物质正在宇宙中起主导作用。因为当前是暗能量主导,所以宇宙就在加速膨胀。3.关于暗能量的解释有多种模型,目前宇宙学常数模型是和观测符合较好的,但是模型本身仍需要发展和改进。
本人是宇宙学方向研究生,希望我的回答能帮助到你!谢谢! |
|