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2 # 使用者219515082544
大爆炸後的膨脹過程是一種引力和斥力之爭,爆炸產生的動力是一種斥力,它使宇宙中的天體不斷遠離;天體間又存在萬有引力,它會阻止天體遠離,甚至力圖使其互相靠近.引力的大小與天體的質量有關,因而大爆炸後宇宙的最終歸宿是不斷膨脹,還是最終會停止膨脹並反過來收縮變小,這完全取決於宇宙中物質密度的大小.
理論上存在某種臨界密度.如果宇宙中物質的平均密度小於臨界密度,宇宙就會一直膨脹下去,稱為開宇宙;要是物質的平均密度大於臨界密度,膨脹過程遲早會停下來,並隨之出現收縮,稱為閉宇宙.
問題似乎變得很簡單,但實則不然.理論計算得出的臨界密度為5×10-30克/釐米3.但要測定宇宙中物質平均密度就不那麼容易了.星系間存在廣袤的星系間空間,如果把目前所觀測到的全部發光物質的質量平攤到整個宇宙空間,那麼,平均密度就只有2×10-31克/釐米3,遠遠低於上述臨界密度.
然而,種種證據表明,宇宙中還存在著尚未觀測到的所謂的暗物質,其數量可能遠超過可見物質,這給平均密度的測定帶來了很大的不確定因素.因此,宇宙的平均密度是否真的小於臨界密度仍是一個有爭議的問題.不過,就目前來看,開宇宙的可能性大一些.
為什麼一定要強調"可觀測"呢?因為對於可觀測宇宙之外的物質和時空(假如存在的話),我們是沒法去探測的,因為它們跟我們所在的宇宙不存在任何的相互作用。打個比方吧,兩個星系A和B,我們觀測者在A星系內。由於宇宙膨脹,A和B之間的膨脹速度超過光速,那麼B星系的任何資訊都不會到達A,就連引力作用也沒有,因為引力也是按光速傳播的。那麼對於在A裡面的觀測者來說,B星系存在與否沒有任何影響,這樣A星系就是觀測者的可觀測宇宙,而B就是可觀測宇宙之外的東西。宇宙之外確實存在B,但B的存在對於A宇宙毫無意義。
宇宙是萬物的總稱,假如你問出宇宙外面是什麼,這裡有兩種可能性:第一,你說話不走腦子,明明說了宇宙是時間空間的全部統一,你還要問外面是什麼。第二,你提出了一個哲學而非科學問題,你在質疑“宇宙”的概念是否可靠,那你就得自己補充一些可靠的說法來解釋自己的疑問,否則就是胡攪蠻纏。
有一種說法是,宇宙是沒有大小的,因為它是無限大的,這沒錯。但是無限大的宇宙並不是說就不能膨脹。在這種前提下,把“膨脹”理解成了“變得更大”。這是很可笑的,因為前面早已經說了,宇宙是無窮大的,具有這種性質的東西不存在“更大”。在宇宙裡,似乎任意兩個星體之間的距離都在變得越來越大,這種情形稱為膨脹。
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樓主把宇宙想象成我們吹的氣球表面要簡單些。在氣球表面畫兩個小圓圈表示兩星系,然後吹氣球讓氣球膨脹,兩小圓圈彼此遠離,請問在氣球表面,哪一點是我們宇宙膨脹的中心。複雜點的是我們的宇宙實際上更象花瓶頸口,小尺度花瓶頸口的小尺度下,可以用曲面去描述。也就是把它看成氣球。那麼花瓶口延長膨脹,也能導致星系遠離,請問我們可以確定花瓶口的膨脹中心麼?所以宇宙可以說處處是中心,也可以說它沒有中心。解釋一下這句話的意思:譬如你在銀河系看其他星系彼此遠離測得宇宙尺度為138.2億光年,在100億光年遠的一個星系看其他星系還是彼此遠離,測得的宇宙可視尺度還是138.2億光年,所以宇宙處處都是中心。那宇宙沒有膨脹中心或者說處處又不是中心怎麼理解呢?想象一下宇宙僅僅是一張有限的膜,就象水壺裡加熱後的泡泡那樣膨脹,可以說泡泡的表面某處就是泡泡的膨脹中心麼?很明顯是不可以的。如果把泡泡看作是一個四維球,解析出來可以得到兩個三維超曲面,可以用一個超曲面去描述兩個超曲面的狀態嗎?呃,感覺這個比喻會把人越整越糊塗,能理解就好。