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  • 1 # 天文線上

    如果宇宙正在膨脹,是不是原子正在變大? 太陽系是不是也在膨脹呢?

    菲利克斯太太:你怎麼不做作業?

    艾倫菲利克斯:宇宙正在膨脹。一切都會消散,我們也會死掉。一切有何意義?

    菲利克斯太太: 我們住在布魯克林(紐約貧民區)。布魯克林不會膨脹! 去做你的作業。

    菲利克斯太太說得對。 不僅布魯克林不會,原子也不會膨脹,太陽系甚至銀河系也不會膨脹。 宇宙只是在標準宇宙模型的巨大的宏觀背景下才會膨脹。

    宇宙膨脹這種說法包括觀測實驗也包括理論宇宙模型。

    觀測

    哈勃望遠鏡觀察到的宇宙紅移。

    1929年,哈勃望遠鏡觀測到來自遙遠星系的光發生了紅移。 如果用多普勒頻移解釋這種紅移 星系是按照下面的公式漸行漸遠的。

    後退速度=H × 被觀測物體到地球的距離

    H 叫做哈勃距離。 最初H的值是550千米每秒每Mpc (見下一段)最新估計H的值約為69千米每秒每Mpc (詳見美國航天局官網或哈佛-史密斯中心網站獲得更多更具體的資訊)。

    解釋一個單位名詞。天文學家報告H值使用的單位是千米每秒每百萬秒視差。秒差距是一個傳統的距離單位,約等於三光年。

    雖然秒差距和光年都被國際天文學會認可,但兩者都不是標準的國際單位。你們可能猜到了這就是宇宙的年齡。這是一個估計的年齡,但是由於H 隨著時間而改變了(見下文),實際年齡也不同。 現在H的值為H0。

    假設H0=69 千米每秒每秒差距, 經估算H0 分之一=69分之一千米每秒每秒差距=145億年。這比現在最精確的估算139億年稍大。 用哈勃原始資料550千米每秒每秒差距來計算, 大約是18億年。

    理論

    經典理論模型是弗裡德曼-羅伯森-沃克太空時模型。

    順便說一下,哈勃常數的常不在於名字,而是在於時間。在非均質平面上不一樣的。有兩個影響:一方面,在廣大的宇宙背景下,會使膨脹速度慢下來。另一方面,神秘的暗物質又可能使膨脹加速。

    宇宙“真正的度量”當然是令人驚歎的複雜。你不可能指望用一個簡單的方案捕捉到方方面面。

    所以太陽系沒有膨脹。布魯克林的事兒更清楚了:原子被原子力束縛而且沒有遵循著測地線。所以布魯克林沒有膨脹。現在還是放心去做作業吧。

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