宇宙仍在持续膨胀？多普勒效应可以为证？

狂风974

宇宙到底有多大？

突然被问到这问题，想必一下子很难回答清楚吧。

宇宙似乎不像普通的事物一样有个大小的限度，而是一直处于膨胀之中。这就是所谓的宇宙宇宙膨胀说。但是，宇宙真的在膨胀吗？有什么证据吗？我们来把它和爱因斯坦的相对论放在一起来解释。

宇宙诞生以来已137亿年！解明进化之史！

据说宇宙诞生至今已过了137亿年。一下子说137亿年让人很难想象，不如想想这个，太阳诞生于46亿年前，地球也基本在同时期诞生。

也就是说宇宙的年龄是地球的三倍以上。有名的大爆炸宇宙论说的是在137亿年前宇宙在一场巨大的“爆炸”中诞生，这一理论中所提出的宇宙对比现实的宇宙，二者有一致的地方。

大爆炸宇宙论和宇宙的进化过程

宇宙的开端，大爆炸的伊始，所有能量都被压缩在数毫米大小中，宇宙仍处于火球状态。十万分之一秒后，宇宙在膨胀的同时温度逐渐下降，电子、正电子、夸克、光子等基本粒子开始产生。三分钟后，基本粒子互相结合，原子核形成。30万年后，宇宙温度进一步下降，原子开始形成，自由电子数量减少，光可以从宇宙中透出，宇宙开始变亮。10亿年后，物质因引力作用聚集在一起，开始形成原星系和星系团。现在（137亿年后），宇宙仍在持续膨胀，也仍有新的星星在形成。

大爆炸理论的问题在于宇宙的所有质量均从这一个奇点而来，这个密度无限大的点究竟是什么？它是怎么来的？在大爆炸前发生了什么？这些问题现在仍是未解之谜。

宇宙膨胀说的开端是广义相对论

爱因斯坦于1917年开始着手研究宇宙，凭他计算出的宇宙方程式，他意外得出了宇宙会因自重最终坍缩的结论。

爱因斯坦猜想，既然这样无法得出静态宇宙的结论，那么应该有一种与引力相互抵抗的“万有斥力”来使宇宙保持静态。

（顺便一提，在现代宇宙论中，这种万有斥力对应的是暗能量。）

同一年，荷兰天文学家威廉·德西特（Willem de Sitter）从另一个视角——真空进行研究。他得出的惊人结论是，宇宙是因自身携带的物质而持续膨胀的。

这和爱因斯坦最开始得出的结论是完全相反的。但哈勃望远镜在1929年的观测结果为宇宙膨胀说提供了证据。

哈勃望远镜被用于分析从星系深处射出的光线的光谱。它以造父变星为基准测定了20个星系，发现各星系光谱中存在红移，其距离为等比增长。

红移和多普勒效应有何关系？

红移，指的是光源在远离观测者时，其波长变长，波谱向红光移动的现象。观测时星系呈红色，也就是说它在发出红色的光。

与之相反，观测在逐渐靠近的星系是会观察到它显蓝色。

这一现象与能在生活中观测到的多普勒效应有共同点。

多普勒效应在日常生活中被运用在警车、救护车上。距离离得较近时警报声听起来声音音调较高，距离拉远时听起来音调较低。

这是因为距声源较近时声音的波长较短，逐渐远离时波长变长，光的波长也是如此。

图解：銀河：此处指星系，左侧黑字：从距离较近的星系接收到的波长较短，右侧黑字：从距离较远的星系接收到的波长较长

此外，哈勃发现，星系在光谱上的红移和它的距离成正比。这说明，已处在远处的星系正在加速远离我们。

这条有关星系的移动速度和距离间的关系后来被命名为哈勃定律，宇宙膨胀说也拥有了一个强力证据。

宇宙的未来会是怎样？

上述内容主要是给大家说明了宇宙是在持续膨胀的，那么有人不禁要问了，宇宙会一直这么持续膨胀下去吗？还是说早晚会开始收缩？

宇宙膨胀的条件是——大爆炸时所产生的张力，大于物质质量所产生的引力（重力）。

换言之，张力大时宇宙会永远保持膨胀，反之引力较大时宇宙终究会迎来收缩的一天。

这两种力势均力敌时会互相抵消，即使宇宙仍在持续膨胀，最终还是会迎来速度逐渐降为零的一天，成为平衡宇宙。

图解：图标题：3种宇宙模型的大小与时间的关系，横轴：时间，纵轴：宇宙的大小，三条曲线从上至下：开放宇宙、平衡宇宙、闭合宇宙

关于宇宙的未来，过去的大部分学者都支持重力最终将占优势，膨胀速度会下降，宇宙迎来收缩。

但在1998年，某宇宙膨胀速度研究小组发现宇宙是自诞生后70亿年才开始加速膨胀的，并把它作为了新的宇宙未来模型。这一张力的原动力被称为暗能量。有一说法称：如果暗能量持续加速增加至无限大时，宇宙中的基本粒子也会因扩张而碎裂。

像这样关于宇宙膨胀及其范围的理论有很多种，而靠现在的科学技术是无法知道宇宙会膨胀到何处的。

由此一来查明暗能量究竟是何物就显得尤为重要了。不过话说回来我们连它是否真的存在都不清楚，也许从此就踏入神之领域也说不定呢。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. hideo002-梓现

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原文地址：今日头条

joneluz

站在银河系外观测银河系，一侧为红移，一侧为紫移。