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这5个问答,让你重新认识下宇宙学的知识

时间:2019-09-24 来源:水乡煊煊

问:根据宇宙大爆炸理论,这是否仅仅意味着宇宙仍然是很年轻的,以至于宇宙还没有放缓膨胀的速度。或者说,是否存在着另一种理论来解释宇宙起源。

答:即使他还没有放缓膨胀的速度,但是这与加速膨胀也是有区别的。标准宇宙大爆炸理论对年轻时起的宇宙应该如何膨胀有一个清楚的预期,年轻时期的宇宙的质能含量以物质为主。


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这个时期,被称为"物质支配",开始于宇宙大爆炸后短短几十万年。在那个时候,如果宇宙一直由物质主宰,膨胀速度不会像现在这样明显放缓。所以早期的宇宙不会明显的减速膨胀也不会明显的加速膨胀。


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要做到这一点,需要来自某种事物的额外推力-暗能量。在很早时期的宇宙(大爆炸后十的负三十五次方秒)很有可能有一段加速膨胀的时期叫做暴涨期。在很多方面,那段时期与我们现在看到的加速膨胀类似,但是那只能作为一个独立的事件。

从过去到现在的宇宙膨胀在重新加速膨胀之前,确实经历过一些减速膨涨的时期

问:宇宙的加速膨胀对宇宙的生存是至关重要的吗?如果宇宙膨胀速度放缓宇宙会迅速坍塌吗?

答:加速膨胀对宇宙的生存不是必要的。在爱因斯坦广义相对论的背景下,宇宙的减速膨胀如此之慢,以至于它永远不会有再次坍缩的危险。

问:如果宇宙坍缩,那将会发生什么。

答:宇宙密度如此之大,以至于引力足以使其再次坍缩,这是很有可能的。在这种情况下,我们会观察到宇宙蓝移而不是红移,所有的星系都会互相靠近。它们会碰撞,宇宙会变得越来越热,密度越来越大。

在最后几分钟,像白矮星和中子星这样的超高密度的物体也会开始蒸发。最后,宇宙会不可避免地出现一个大的裂口,所有的物质都会被挤在里面,这个裂口就是宇宙黑洞。


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但是谁能真的知道呢?有人猜测在如此大的一次大爆炸之后可能会发生一次新的大爆炸。也就宇宙可能会像传说中的凤凰一样周期性地再生。我发现这是一个不错的想法,但是如果我们现在对宇宙膨胀的加速度的测量和理解是正确的那么在未来,宇宙不会很快出现大裂口。宇宙将永远膨胀,变得比现在更稀疏。


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问:什么是暗能量?

答:暗能量是当今宇宙学最有趣和最基本的方面之一。我的回答可能有点含糊,但不幸的是,这就是目前的情况或许,你已经听说过类比时空的橡胶板,以及质量和重力对他的影响。

想象一下,把一个保龄球放在一块橡胶板上,它将会使得橡胶板向下弯曲,这样在附近滚动的乒乓球就会发生偏转。如果你把另一个保龄球放别的地方,他会自己凹下去并倾向于滚向另一个保龄球。这就是爱因斯坦对引力的看法。

现在在考虑一下那个橡胶板,假设有一些东西把他往上推,此时乒乓球会互相远离。简而言之,那些东西就是暗能量。人们认为某种能量场(它的起源是个谜)将物体推到一个部分,导致宇宙膨胀的速度比没有能量场时要快。


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这种推力非常小,所以在日常生活中,在太阳系中,甚至在我们的银河系中,你都不会注意到。但是在宇宙尺度上,这很重要。人们看到了宇宙可能正在加速膨胀的证据(来自于遥远的超新星和背景辐射),所以开始考虑暗能量的可能性。

顺便提一句,暗能量的概念最初是以爱因斯坦提出的"宇宙常数"的形式引入的。具有讽刺意味的是,他引入宇宙常数是因为他认为这个宇宙常数将使他的理论导出宇宙是静止不变的,既不膨胀也不收缩。(因为当时的观测发现宇宙可能是静止不变的),后来他后悔引入"宇宙常数"的概念,并称这是他职业生涯中的最大错误。


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问:我们在太阳系中,太阳系在银河系中,银河系在宇宙中,那么,你认为我们的宇宙会在更大的宇宙中吗?

答:我们实际上能观测到的宇宙部分是由光能传播的距离决定的。在可观测宇宙之外还有更多的宇宙部分,但唯一知道的方法是等待光线从更远的地方到达我们这里。有些人认为整个宇宙可能是某个更大宇宙的许多量子涨落之一。在我看来,到目前为止,这只是一个相当牵强的想法。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Stacy McGaugh

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