宇宙在不断的膨胀中,是什么力量驱使着宇宙膨胀的?


我们都知道,宇宙于137亿年前,从一声爆炸开始,起初一切都是热的、稠密的、膨胀的 。
大爆炸余辉的温度曾经超过10^30度,现在下降到2.7开尔文,仅略高于绝对零度 。宇宙过去的密度比太阳的中心还要大 。现在,平均而言,宇宙的密度仅为每立方米1个质子,质量聚集成恒星和星系,它们之间相隔数万亿里 。
但是,尽管如此 , 宇宙仍然在膨胀 。令人惊奇的是,尽管所有的因素都可能导致膨举旁胀,但膨胀率只取决于一个因素 。知道是什么吗?
宇宙的能量密度 。或者,换句话说,整个宇宙中物质、辐射、中微子和所有其他形式的能量的总量除以宇宙的体积 。而能量密度是唯一决定宇宙膨胀速度的因素 。
那么是什么原因?
首先,宇宙可能以三种方式之一存在 。它可以像球体一样弯曲(我们称之为正的) , 像马鞍一样弯曲(我们称之为负的),或者完全平坦(我们称之为零曲率) 。
如果宇宙是正弯或负弯,那么空间中三角形的三个角加起来就不等于180度!曲率的存在会极大地改变正漏橡膨胀率 。尽管通货膨胀可能解释了其中的原因,但对我们来说,什么都没有仍然是一个谜 。
膨胀率依赖于能量密度这一事实意味着:在宇宙的不同时期 , 不同的东西是重要的 。想想这个:如果你有一个宇宙,体积翻倍,物质密度减半 。对吧搜悔?同样的质量,两倍的体积,所以密度是一半 。
【宇宙在不断的膨胀中,是什么力量驱使着宇宙膨胀的?】但是辐射——像光这样的东西——不仅像物质一样被稀释 , 还会发生红移,这意味着它的能量密度下降得比物质更快 。所以当宇宙非常年轻,非常热,非常密集的时候,辐射比物质更重要!
随着宇宙的冷却,物质变得越来越重要 , 并主宰了数十亿年的膨胀速度 。但宇宙中还有别的东西,它不会随着空间的膨胀而稀释 。似乎空间本身有一种固有的能量 , 这就是我们所说的暗能量 。有人称之为宇宙常数 。
为什么不变?因为它的能量密度从不下降 。就在几十亿年前,暗能量成为宇宙中最主要的能量形式 。物质密度会降低,但暗能量永远不会 。如果我们把它们都分在一起——辐射、物质和暗能量——你就会看到哪个主导了宇宙的膨胀速度 。
就是这样 。这就是导致宇宙膨胀的所有原因:其中的总能量 。从这里到无穷远,据我们所知,暗能量将继续主宰宇宙 。
宇宙在不断的膨胀中 , 是什么力量驱使着宇宙膨胀的?为什么宇宙在膨胀
大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争,爆炸产生的动力是一种斥力,它使宇宙中的天体不断远离;天体间又存在万有引力,它会阻止天体远离 , 甚至力图使其互相靠近 。引力的大小与天体的质量有关,因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀,还是最终会停止膨胀并反过来收缩变?。?这完全取决于宇宙中物质密度的大小 。
理论上存在某种临界密度 。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度,宇宙就会一直膨胀下去,称为开宇宙;要是物质的平均密度大于临界密度,膨胀过程迟早会停下来,并随之出现收缩,称为闭宇宙 。
问题似乎变得很简单,但实则不然 。理论计算得出的临界密度为5×10-30克/厘米3 。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了 。星系间存在广袤的星系间空间,如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间 , 那么,平均密度就只有2×10-31克/厘米3 , 远远低于上述临界密度 。
然而,种种证据表明,宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质,其数量可能远超过可见物质,这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素 。因此,宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题 。不过,就目前来看 , 开宇宙的可能性大一些 。
恒星演化到晚期,会把一部分物质(气体)抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星 。这一过程会使气体越耗越少 , 以致最后再没有新的恒星可以形成 。1014年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗 。同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大 。
1017~1018年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时 , 组成恒星的质子不再稳定 。当宇宙到1024岁时,质子开始衰变为光子和各种轻子 。1032岁时,这个衰变过程进行完毕 , 宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞 。
10100年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,宇宙将归于一片黑暗 。这也许就是开宇宙末日到来时的景象 , 但它仍然在不断地、缓慢地膨胀著 。
闭宇宙的结局又会怎样呢?闭宇宙中 , 膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小 。如果假设平均密度是临界密度的2倍,那么根据一种简单的理论模型,经过400~500亿年后,当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时,引力开始占上风,膨胀即告停止,而接下来宇宙便开始收缩 。
以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样,大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演 。收缩几百亿年后,宇宙的平均密度又大搭茄致回到目前的状态,不过,原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动 。再过几十亿年 , 宇宙背景辐射会上升到400开,并继续上升,于是,宇宙变得非常炽热而又稠密,收缩也越来越快 。
在坍缩过程中 , 星系会彼此并合 , 恒星间碰撞频繁 。一旦宇宙温度上升到4000开戚枝芦,电子就从原子中游离出来;温度达到几百万度时,所有中子和质子从原子核中挣脱出来 。很快,宇宙进入“大暴缩”阶段,一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域,回复到大爆炸发生时的状态
如果承认宇宙膨胀,请你猜想膨胀的原因是什么?
有一种说法是绝对的虚无,没有任何物质,包括最为微小的基本粒子 , 包括空间,时间 。
还有种说法是反空间,就是绝大部分反物质所在空间 。里面有大量反物质存在,并且当正空间也就是我们所在的宇宙空间毁灭后反空间会膨胀代替正空间存在一定时间,当再下一个宇宙世纪开始时反空间又回到现在的状态 。
宇宙膨胀到底是什么在膨胀 5分
宇宙膨胀是源于宇宙大爆炸时的那股最原始的能量,如今这股能量经历了156亿多年,基本已经消失殆尽、作用不大了 。而现在导致宇宙仍在膨胀的原因有很多,比如宇宙温度,暗物质、暗能量的引力等等 。有人预测,当宇宙温度降低至接近绝对零度时 , 宇宙可能会停止膨胀,接下来又开始进入到收缩的形态 。不管如何,目前对于宇宙膨胀的原因,基本都还处于猜想 , 但宇宙在膨胀的的确确是已经发生了100多亿年了 。
我们宇宙的膨胀,简单的描述就像是不断在吹大的肥皂泡或是气球 。原来在气球上标记的点,在不断膨胀的气球表面上 , 距离越来越高带远 。
宇宙形成的原因
宇宙是由一个虚拟的点,发生大爆炸后膨胀成了宇宙 。最后还会回归到零点 。我们这些物质是从真空中分离出来的,每一个原子在产生的时候,都有对应的反原子产生 。当两个量相等正反原子相撞时就湮灭了,消失在真空了 。当所有的原子都湮灭了,宇宙就消失了 。据我估计黑洞就是一种反物质,它能吸引一切正物质,连光都逃不过 。吸的太满时 , 就形成了恒星或别的星球 。恒星爆炸后 , 喷射正物质过度,就形成了黑洞 。估计以后就可以从真空中分离出我们想要的物质资源,然后用垃圾资源把那些产生的反物质中和 。这样就可以有取之不尽的资源了 。
宇宙竟然膨胀得比光速还快?大部分专家学者觉得,宇宙膨胀的能量主要是因为暗能量和暗能量的相互影响,造成新物质的持续造成,弥补了宇宙空间空间,使行星间的距离增大,这便是宇宙膨胀背后的真相 。一些专家做了这种气球实验,汽球表面是不计其数的色斑,随后汽球陵历被渐渐地炸掉,色斑意味着宇宙的行星,而汽球的澎涨代表着宇宙的膨胀,科学家发现,伴随着汽球的澎涨 , 色斑间的距离还将继续扩张,速率将越来越快 。
当光点间距扩张时,吹气检查分子结构弥补2个光点间的间隙 。换句话说 , 宇宙膨胀的实质并不是受某类作用力或斥力产生的影响,反而是新物质的形成,促进行星间的距离快速扩张 , 大家都知道,宇宙的架构是通过暗能量和暗能量所组成的 。暗能量所产生的吸引力将尺野搜缓解宇宙的脊隐膨胀,而暗能量所产生的力刚好相反会加快宇宙的膨胀 。
但是,暗能量和暗能量是相互对立的,一直处于互相抗争状态,但是,现阶段,人们对于它们科学研究与理解十分有限 。但是,仍然能够推论 , 宇宙的膨胀应该没有限制,宇宙膨胀这样的加快代表着宇宙空间在空间布局其中包含的一些不明的能量驱动下土崩瓦解 。这类所谓暗能量占据着宇宙的绝大多数构成,成分超出 70% 。
这类暗能量最开始仅占宇宙空间的一小部分 。但是,伴随着化学物质在宇宙膨胀环节中慢慢稀释液 , 暗能量变得更加关键 。它实质仍是一个谜,或许是现如今物理所面临的较大难点 。宇宙膨胀的发现让我们踏出打下基础的第一步 , 最后总结出了今日的规范天体物理学见解,即 , 宇宙诞生于大概 137亿光年前一次爆发中 。
你也许会经常听到“宇宙膨胀的速度比光速还快”这样的言论 。但是,这种说法和“绿色比快乐更重要”类似,它是完全没有逻辑可言的,甚至不能用对错来评判 。在谈论宇宙膨胀的时候,请记?。河钪娌皇窃谝砸桓鎏囟ǖ乃俣扰蛘停蛘偷乃俣人婀鄄庹呔嗬氲脑黾佣涌?。现在宇宙膨胀的速度大约是每秒70千米每百万秒差距(1秒差距大约等于3光年) 。这意味着如果一个星系距离我们大约一百万秒差距,那么它“离我们越来越远”的平均速度为70千米每秒 。类似的,距离我们两百万秒差距的星系“离我们越来越远”的平均速度为140千米每秒 。注意文中拗口的措辞:我们说遥远的星系在“离我们越来越远”,而不是在“远离”(因为遥远的星系是随着它们所在空间的膨胀而离我们远去 , 而不是它自身具有远离我们的速度) 。开始的时候,红点和黄点之间的距离为1 , 红点和绿点之间的距离为2 。当我们将“宇宙”的尺寸变为原来的两倍时,红点和黄点之间的距离变为了2,红点和绿点之间的距离变为了4 。黄点退行的速度为1 , 而绿点的退行速度为2 。看起来绿点比黄点“运动”得更快,实际上所有的点在空间膨胀的过程前锋举中都是静止的 。想象宇宙膨胀最简单的方法就是想象一个常见的物体膨胀 , 例如气球 。假设你有一个爬满了蚂蚁的气球,然后慢慢地给它充气,那基源么那些离得非常近的蚂蚁几乎感觉不到气球的膨胀 。但是,如果两只蚂蚁相距越远 , 膨胀导致的距离增长就明显 。如果一只在气球一端的蚂蚁尝试去另一端拜访她的姐妹,她也许会发现她们之间的空间距离增长的速度比她们相互靠近的速度更快 。当距离满足蚂蚁爬行导致空间距离以一定速率减小的值和气球膨胀导致空间距离以一定速率增加的值相等时,该距离称为“蚂蚁视界” 。任何相距超过该距离的两只蚂蚁将永远无法相遇 。相应的 , 任何位于该距离之内的两只蚂蚁则有可能相遇(如果它们想的话) 。在上面的图片中,如果蚂蚁的速度为2 , 那么从黄点出发的蚂蚁可以到达红点,但是从绿点出发的蚂蚁会发现它和红色的距离始终不变(如果它一直朝红点爬) 。“蚂蚁视界”是一种相当好的可见宇宙边缘的模拟 。蚂蚁移动的速度可被其所处在气球的那部分所表现出来 。而光传播的速度和它穿过的空间的情况与之类似 (从专业的角度来说,是和在空间中“静止”的物体相关 。如果上述从绿点出发的蚂蚁是一束光,地球位于红点,我们会感觉到这个光子仿佛是静止的!因为光向我们靠近的速度和宇宙膨胀的速度刚好相同 。如果有外星人在绿色点位置,那么他们会发现这个光子确实以光速远离,因为它们随着空间膨胀而“远离”该光子 。当然,上述的描述都是以地球,即红点为参考的情况下) 。我们所能看到最古老的光子,来自非常接近可见宇宙边缘内侧的地方 。但这并不是说超过可见宇宙边缘的物体的运动速度就比光速快(几乎所有星系、气体和各种物体的运动速度都比“气球”膨胀的速度要慢得多),而是来自更远处的光子,由于光速赶不上空间膨胀的速度而无法被我们观测到 。可见宇宙外的光子仍旧以光速运动,而且它们也一直在尝试着向我们靠近 , 但空间膨胀得实在太快了 。接下来,该模拟将不再适用 , 并且会使我们产生直觉错误 。当我们在给气球充气时,气球的两端确实在相互远离 。你可以用一把尺(卷尺)和计时器测量,然后发问:“学习物理的伙计们,能告诉我气球膨胀的速度是多少吗?” 。更糟糕的是 , 当一个气球膨胀时,它是向着周围的空间膨胀的 。这也引出了一个问题:“宇宙在向什么地方膨胀?” 。但请记住 , 所有物理学家关心的都是宇宙中物体间的关系(气球表面上的东西) 。如果你在气球表面上画一幅画,无论气球是被挤压凹下去,甚至是被里外颠倒,你的画都不会发生变化(所有的距离、角度、密度等等都保持相同) 。有趣的是:用气球比喻宇宙可能是完全错误的 。因为根据现代天文学最新慧碧的观测数据,宇宙是平直的 , 这代表着宇宙并不是一个封闭的球面或者超球面,即我们在任意方向上走无穷远的距离都不会回到起点 。这意味着我们无法用速度来描述宇宙的膨胀(因为我们没有“气球的远端”来做参考,我们只能说 , 和我们相距多少远的地方,宇宙膨胀速度是多少) 。
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