宇宙為什么會加快膨脹?
按照今朝的理論,我們知道,宇宙發源于138億年前的一次大爆炸。
在大爆炸之后,有一段很是短暫的時候,也就是宇宙大爆炸之后的10^(-36 )秒~10(-32)秒之間,宇宙發生了猛烈的膨脹,這個階段也被我們稱為暴脹期間。宇宙履歷了100次的加倍,變大為本來的10^30倍。下圖中的藍色部門代表宇宙空間隨時候的轉變,紅色框圈出來的就是暴脹期間的宇宙標準的轉變。
暴脹期間曩昔之后,宇宙起頭減速膨脹。可能你會想為什么不起頭縮短?
現實上,這就有點像我們標的目的上拋小球,固然小球獲得初速度之后,固然受到重力,但仍是標的目的上減速活動。宇宙一起頭是物質和暗物質本家兒導的,物質之間是呈現引力的。是以,引力是宇宙那時的本家兒導。引力會試圖把空間拉回到一個“點”上,這就有點近似于適才例子中的小球受到重力。
可是宇宙中現實上不只有引力,現實上還存在著一種和引力正好相反的感化,我們可以稱之為斥力。這個感化和空間有關,也被稱為真空能,或者你可能更熟悉的叫法是:暗能量。當宇宙空間還很小的時辰,引力大于斥力,所以宇宙減速膨脹,若是當宇宙的空間大到必然水平之后,暗能量就會占有本家兒導,斥力就會大于引力,宇宙起頭加快膨脹。
在距今45億年前后,宇宙在減速膨脹的感化下,空間巨細達到了現在宇宙巨細的70%,這個時辰,起頭加快膨脹。在加快膨脹的感化下,宇宙的空間就會急劇增大,所以,我們經常看到宇宙演化的圖像一個喇叭一樣,就是因為“喇叭口”代表的是加快膨脹。
可能你要說了,這些都是理論,有沒有石錘?
現實上還真有,1998年,物理學者索爾·珀爾馬特帶領的小組和布萊恩·施密特、亞當·里斯帶領的小組經由過程不雅測Ia型超新星獲得了宇宙正在加快膨脹的成果。后來,這三位科學家獲得了2011年的諾貝爾物理學獎。
他們的發現預示著宇宙中存在著“暗能量”。后來,亞當·里斯曾在公開演講中介紹到,那時他們將手里拿到的宇宙學的參數帶入理論計較,發現宇宙的質量竟然是負數,他們經由過程各類查抄發現計較沒有錯,于是,他們就認心猿意馬宇宙中應該存在我們看不到的物質。后來經由過程不雅測,公然證實了他們的不雅點。
膨脹的標準
固然我們知道了宇宙正在加快膨脹,但為什么我們沒有感受到?為什么我們沒有變胖?這就要提到宇宙的膨脹其實和良多人想象的并紛歧樣。現實上,宇宙的膨脹是整體性地膨脹,意思是從大標準上(10^8光年),宇宙整體在膨脹。
這就比如氣球一樣,若是把氣球點了一些點代表“星系”,那宇宙膨脹就比如把氣球吹打。是以,我們不雅測到的成果其實是:在大標準上,星系都在遠離我們。
并且距離我們越遠,星系退行的速度就越快,當距離距離我們足夠遠時,以我們為參考系,星系的退行速度就可以超光速,也就是宇宙空間的膨脹速度超光速,這意味著它們的光永遠無法照到地球上。
你會發現,我一向在強調大標準。這就如上文說到的,暗能量和空間有關,只有空間達到必然標準水平才能閃現出來。科學家發現,在大標準上,也就是10^8光年的標準上,空間閃現出來的就是膨脹效應,而在小標準上,更多的是物質和暗物質本家兒導,也就是引力在本家兒導。是以,在小標準上,我們感觸感染不到膨脹效應。
這也是為什么,距離我們四周的星系并沒有在遠離我們,反倒在接近我們,好比:科學家估計在30多億年之后,銀河系和仙女座星系才發生一次歸并。星系的歸并在整個宇宙的汗青傍邊一向都在發生,銀河系有今朝這樣的規模恰是歸并而來的。所以,引力在小標準上充任著很是主要的腳色。
而宇宙的膨脹,以及我們沒有變胖的原因也是在這里,地球的標準遠小于銀河系的標準,所以,是引力占了本家兒導。
斗極七星
我們熟悉的斗極七星是距離我們的距離度在200光年以內,遠遠小于10^8光年的標準,是以,在這個標準下,不會有較著的膨脹效應。所以,我們不雅測到的斗極七星并不會離我們遠去。
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