我们的宇宙为什么在膨胀？天文学家的回答让人意外

FENGER106

爱因斯坦认为，宇宙是一个可以容纳万物的无限大的飞艇。他的广义相对论提出一种宇宙模型，这个模型是同质且空间弯曲的，并且只有唯一的一个作用力——重力支配。然而，如果只有重力刻画出宇宙的结构，那么宇宙中所有的物质都必须被推动着相互吸引使得宇宙在自身的重量下崩塌。

很显然，事实并非如此。为了解释宇宙的表观稳定性，爱因斯坦在他的公式中添加了一个常数，能够抵消不可抗拒的重力所带来的引力。他称之为宇宙常数。由此产生的宇宙既不收缩也不扩张。这就是爱因斯坦的静态宇宙。

红移

事实证明，爱因斯坦是错的，尽管并不是完全错误。在哈勃望远镜观察到我们的临近宇宙正在远离我们的时候，爱因斯坦就抛弃了他的静态宇宙理论。哈勃见证了这些宇宙所发射出的光线的波长，他们在不断的拉伸变长，这意味着正在离我们越来越远，这就是红移现象。

然而，事实要比这更为复杂。在哈勃革命性的发现之后，基于多种天文现象观测和方程，爱因斯坦在与他同时代的几位最杰出的天体物理学家的推动下修改了他的模型。顽固的他在近14年后采用了扩张宇宙理论。

然而，宇宙不仅在扩张，而且其扩张速度正在加速。这意味着远离我们的星系正在以比我们更近的星系以更快的速度离开。那么，是哪种神秘力量推动了这种扩张？

暗能量

哈勃的发现是人类开创性发现之一。宇宙的膨胀意味着有不只一个而是两个巨大的作用力控制着宇宙的结构——引力的向内拉力和推动物质分离的神秘排斥力。当前，膨胀速度——或者说哈勃常数——通过计算后是44.7英里每秒每兆比特（一个秒差距只超过3光年）。这个值表明宇宙天体之间的距离将在98亿年翻倍。

然而，虽然重力是一种作用于物体的引力，但是排斥力却在空间上起作用。巧克力片在脆曲奇上的分布就是自然力量最好的解释。如果曲奇代表宇宙中的所有空间，巧克力片是他的星系，那么重力就是推动每个巧克力片向其他巧克力片的力，而排斥力会扩大曲奇饼本身。尽管处于相同的位置，巧克力脆片会由于曲奇饼空间的扩展而大大分离。

神秘是描述这种作用力最合适的术语。宇宙学家将其称为暗能量。这种能量最令人困惑的特征就是它的来源。爱因斯坦最著名的方程，也是人们最直接会联想到他的公式就是，E = MC^2，这个公式表明重量和能量是可以互换的，他们是同一种实体的不同形式。在太阳核心内部，正是质量转化为了能量，才为其巨大的辐射提供了动力。

但是什么是暗能量呢？它作用于空间或者真空意味着空间拥有巨大的能量，即使它没有任何物质或者辐射。这是真的吗？有人质疑真空并不是空的，而是在其中充满了绝对的无处不在的粒子。显然，量子力学同意这个看法。这可能是这种不断沸腾使得强有力的能量激发空间。

量子纠缠

或者，他可能是一种奇怪的新力量，能够躲避我们的检测，也许是因为我们对于宇宙荒谬定律的理论不够完整。当前，暗能量是被认为是爱因斯坦宇宙常数的化身，这也是为什么他是错误的，但是并非完全错误。暗物质的概念非常可怕，因为它包含将近70%的宇宙所生成的能量。只有4%是可见的！基本上我们无法知道我们的宇宙由什么构成的。

令人反感的结论

宇宙微波背景辐射（CMBR）几乎是一种均匀的微波背景分散在整个宇宙。这也是来源于大爆炸所剩余的能量并且描绘出的整个天空。这也是我们可以见到的最老的光。CMBR提供了婴儿期宇宙的图片，它诞生了接近10万年。

CMBR是宇宙大爆炸不可磨灭的证明，也让我们理解宇宙如何结束。温度和密度的细小差异帮助宇宙学家决定宇宙的形状。例如，如果宇宙是“封闭“的形状，那么在某个点，膨胀最终会由收缩所取代，导致宇宙逐渐坍塌成自己。另一方面，如果宇宙是”开放的“，宇宙会永远扩张。

然而，我们宇宙的形状，正如CMBR描绘的，是“平的”。它最初的膨胀是以一个惊人的速度，但是扩张的速度最终会不断减慢。这一深刻的发现却得到一个令人讨厌的结论。目前，宇宙和现代宇宙学正处于蜜月阶段；扩张即没有把临近的星系推的太远而无法触及，也没有太接近我们而无法分辨出任何至关重要的差异。

图解：宇宙形状，其中Ω是密度参数（来源：NASA / Wikipedia）

如果以这个速度扩张，我们临近的星系会不久收缩到一定限度以至于宇宙设备不能比一个刀片的剪刀更有用。这种膨胀可能会延长最终完全平息CMBR。这会使后代无法察觉到大爆炸的发生。宇宙学家希望在这些时代发挥最大的作用并且积累这个时代最多关于宇宙扩张最多的数据。星星无法以更好的方式对齐。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. sciabc-李Nn

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原文地址：今日头条

volcanooo

是某些人的贪欲在膨胀。