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1 # 郭哥聊科學
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2 # 講科學堂
在20世紀20年代以前,科學界對宇宙的共識是,宇宙是靜態並永恆存在的。雖然有一些質疑(例如:奧伯斯悖論),但不是學術界的主流觀點。
圖:宇宙就像是膨脹氣球的表面,距離越遠的星系分開速度越快
1915年,愛因斯坦發表了著名的廣義相對論,其中的核心就是愛因斯坦場方程。但愛因斯坦用場方程計算宇宙時發現,宇宙居然不是靜止的,它會在重力作用下發生坍縮。於是它就在方程中加了一個常數(宇宙常數,下式紅色圈中)來平衡宇宙的坍縮。
10年以後,天文學家哈勃測量了河外星系後發現,大多數的星系都在遠離我們而去。而去遠去的速度正比於離地球的距離。這個比值就是哈勃常數:
其中,v 是由紅移現象測得的星系遠離速率,H0是哈勃常數,D是星系與觀察者之間的距離。
雖然當時測得的資料非常不準確,但資料證實了宇宙並不是靜態的。愛因斯坦獲知了哈勃的工作成果後,非常爽快的承認了自己的錯誤,並表示:宇宙常數是他一生中犯的最大錯誤(實際上這並不是他最大的錯誤,不承認哥本哈根詮釋才是)。
至此,宇宙大爆炸模型被發現。哈勃常數關係到宇宙的年齡。在理論上,宇宙年齡不應該大於哈勃常數的倒數。在隨後的近100年裡,科學家不斷的去測量哈勃常數。在上世紀九十年代,科學家們發現,宇宙的膨脹不是勻速的,而是在加速中。
加速膨脹的宇宙讓科學家們感到非常奇怪,能量從哪裡來的?但後來發現的暗能量解釋了這一切,雖然我們並不知道暗能量到底是什麼,但透過觀測發現,暗能量和暗物質佔了宇宙的68.3%和26.8%,普通物質只有區區4.9%。
現在發展起來的ΛCDM模型是當前能夠對宇宙微波背景輻射、宇宙大尺度結構以及宇宙加速膨脹現象合理解釋的最簡單模型。
在這個模型中,宇宙的形狀和最終命運取決於物質密度ΩM以及暗能量密度ΩΛ。
圖:縱座標是星系間的距離,橫座標是時間
如果宇宙的密度超過了臨界密度,宇宙的幾何形狀應該是封閉,宇宙會收縮。而等於或小於臨界密度,宇宙就是平直的或呈馬鞍形,宇宙就是開放的,它也會無限膨脹下去。
如果這個模型是正確的,目前測到的宇宙曲率接近平坦,膨脹速度則在加速,宇宙空間的膨脹或許是無限的。
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3 # 時間史
在20世紀之前,科學家們都認為宇宙應該是靜止不動的,包括愛因斯坦在自己提出的相對論中發現了宇宙不是靜止的,還以為是自己的方程出了錯誤,因此又為自己的相對論提出了一個“宇宙常數”藉此來完善自己的方程。後來愛因斯坦也意識到宇宙不是靜止的,而是一直在運動。在哈勃發現宇宙中的各個星系都在相互遠離,藉此推斷出了宇宙在膨脹之後,緊接著就是大爆炸理論的提出。在大爆炸之後,宇宙就在不斷的膨脹,這是因為有暗能量的存在。
暗能量是我們觀測不到的一種能量,這種暗能量推動了宇宙的膨脹。如果沒有暗能量的話,宇宙就會因為萬有引力而收縮。這種暗能量佔據了宇宙全部質量的68.3%。暗能量撐起了宇宙的空間,我們就像是生活在暗能量水中的魚一樣。那麼宇宙會不斷的膨脹嗎?這個問題即使最偉大的科學家也回答不出來,目前無非就有兩種關於宇宙歸宿的設想:
一種是宇宙中的暗能量會持續增多,宇宙會一直膨脹下去,宇宙中的星系會越來越遠,直到宇宙陷入一片黑暗,宇宙中的溫度會越來越低,最後迎來宇宙大冷卻。另一種可能則是隨著宇宙的膨脹,宇宙中的暗能量會越來越少,直到無法與宇宙中的萬有引力抗衡。最後宇宙會由膨脹轉為坍縮,重新縮回一個點,之後再次膨脹,完成一個輪迴。
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4 # 生物起源及生物形態結
〔宇宙定律〕
一 、物質的電磁力{吸引力}{反推力}
物質存在電磁力,同一種物質介質相互吸引,不是同一種物質介質相互推。多的物質會把少的物質推成圓球,因為兩種物質都在推,而且同一種物質任何一點推力都一樣大。推力又稱為反推力反推力是很均勻的力。被推成球型的物質任何一點向外發出推力都一樣大,但兩種物質的反推力不一定是一樣大。又因兩種物質都在使勁推少的物質被迫成圓球。圓球是物質組成的不是空的所以有個球面稱為圓球面。圓球面所受到的反推力越往球中心力線越密承受的推力越多。因圓球面任何一點都承受來自各個方向的力必然有一條力線經過球心垂直於球心,所以從球面到球心越往中心垂直力線越密越多所受到反推力也越大。故而球心所承受的反推力最大。故而越遠離球心所承受的反推力越小越少。
只要中心有物質壓力重力的天體,它的最外層表層必須是球形(圓球),天體的球面如果變成方形……中心不但沒有物質壓力而且重力也不存在。
二、光聚焦 能量聚焦、熱能量聚焦、正負(反)能量聚焦
光與一切物質同在充滿整個物質世界。太陽、恆星、一切星系是光聚焦取得能量,只有光永遠聚焦才能永遠發光發熱。我們看到的會發光發熱的星星、星系、恆星、太陽、行星中心,行星的衛星中心、地球中心、小行星中心、慧星中心、都是光聚焦的中心。 星星、星系、恆星、太陽、行星的外面外層都有一個圓球面可以光聚焦到中心。圓球面是平凸透鏡、凹凸透鏡, 只要形成平凸透鏡、凹凸透鏡就可以光聚焦。
光聚焦……光是用不完的迴圈的。
三、對環流層{上層與下層對環流}
自轉與公轉運動的動力層,宇宙間天體的公轉自轉都是有對環流層推動帶動運動的。同一個星球自轉有對環流層推動自轉……公轉有對環流層帶動運動,自轉與公轉運動是二個環流層,二個對環流層不是在同一個中心上的。沒有大氣層或有大氣層大氣只對流不進行對環流的星球(孤獨行星、流浪行星)、行星、小行星、行星的衛星是一定不會自轉的。
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【真實的宇宙形態結構】
宇宙是時間無限空間無涯物質有限世界。空間存在著一個一個大型的物質世界它們是沒有相連被真空隔離。各個物質世界都遵循同樣的物理規律,我們生活在其中一個大型物質世界裡。
我們的大型物質世界最多最外層的物質緊緊的吸引在一起它的外型是可以任何形態。它把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個大圓球都有一個圓球面及一箇中心,我們就在其中一個大圓球面裡面。這個大圓球內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心,其中一個大圓球就是我們的圓球……………………總星系。總星系有一個圓球面及一箇中心。在總星系圓球面內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心。其中一個大圓球就是我們的圓球銀河系它有一個圓球面及一箇中心。銀河系內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心,其中一個大圓球就是我們的圓球太陽系它有一個圓球面及一箇中心,太陽系內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心,其中一個就是地球系(包括月球),地球是中心它的圓球面在月球之外,地球氣態圓球面內的最多氣態物質又把月球及其他各種各樣不相混合的氣態物質反推成一個一個圓球。
這些大大小小從大到小的圓球剛剛形成光‘就聚焦在它們的中心點上使中心發光發熱,太陽、行星中心、銀河系中心、總星系中心、星系中心、恆星都是有光聚焦才發光發熱的。因光聚焦在中心點上發光發熱就會發生對流 對環流。每一箇中心點上有一組或多組對環流層,接近中心的對環流層可帶動中心轉動自轉,遠離中心的對環流層可推動天體、星系、恆星、物體、物質、行星等等繞中心公轉。月球有氣態層只有區域性的對流沒有對環流所以沒有自轉只有公轉,月球公轉是地球最外面的一組對環流層推動月球繞地球公轉的……其它行星的衛星公轉類同。靠近地殼的對環流層(有對流層與中間層組成交替環流)帶動地球自轉其他行星自轉類同。地球月球在同一個圓球面內被太陽系的對環流層推動繞太陽公轉的其他行星公轉類同。太陽系圓球面內全部行星被銀河系的對環流層推動繞銀河系中心公轉的其他恆星系公轉類同。銀河系圓球面內的恆星系被總星系的對環流層推動繞總星系中心公轉的其他星系仙女系公轉類同。總星系圓球面內的星系被更大的對環流層推動繞更大的中心公轉。就這樣以此類推外面外層到底有多少層次我不敢下決定…… 根據天文文明可能有三十六層。我們是被套在圓球內從最大的圓球一直到最小的圓球……大圓球套比它小的圓球。就這樣圓球中有圓球,我們是被幾十層的圓球套著。
回覆列表
非常感謝題主貢獻了這麼深奧的話題,短短几個字,卻讓人去思考深邃廣袤的宇宙。老郭不才,願竭盡所能,跟您分享我所知的全部,共同探討這個奇妙的話題。
一、絕對的時空觀
人們從日常生活中觀察到,一個物體可以移動到另外一個地方,從而建立了空間這樣一個概念,空間就是容納物體的地方,不依賴於物體存在。空間跟時間一樣都是絕對的、無限延展的,這種觀念一直延續到17世紀牛頓出版了他那本著名的《自然哲學的數學原理》一書,創立了科學體系的時候。
這個時候的人們並不知道空間跟物質之間的聯絡,空間就是空間,絕對的空間,不依賴於物質的存在,無限伸展的三維世界,是物質運動的場所。
尤其是牛頓理論建立之後,開創了宇宙學,讓人們認識了更大的空間,並且把天體的運動,與地面上物體的運動之間聯絡起來,讓人類的視野一下子延伸到了太陽系,並且開始接觸了銀河系。這個時候的人類,都是認為空間是絕對的、無限的。
二、相對時空
當時間到了19初世紀的時候,這一切悄悄地發生了變化。經典物理學(尤其是電磁學)達到了它所能達到的巔峰,隨著科學的發展,人類的技術能力越來越強,開始接觸到更高速的物質運動。尤其是這個時候科學家們發現了光就是一種電磁波,並且成功地測量出來光速為30W千米每秒。而且,真空中光速永遠不變,這就讓人迷惑了。
如果有絕對空間,那麼光速一定就是變化的。為了給光速不變這個事實找到一個理論上的解釋,洛倫茲從給出一組變換方程,空間和時間跟著發生了變化,出現了尺縮鐘慢效應,但是連他自己都不肯相信這種事真的發生了。
1905年,愛因斯坦在此刻現身了,他用一組高中生都能看明白的公式,基於真空光速不變原理,重新解釋了在光速條件下的時空變換關係,這就是著名的狹義相對論。
1916年,愛因斯坦有在等效原理的加持下,以黎曼幾何和張量分析為描述工具,對狹義相對論進行了修補,完成了廣義相對論。至此,人類對空間的認識達到了一個新高度,時空不是絕對的,時空是跟運動相關的。
三、空間會無限擴張嗎?
老郭囉嗦了半天,還是讓咱們回到題主的問題上來吧。從目前已知的情況看,結論應該是會的。當然了,我們這個已知,可能還不是宇宙的真相,只是咱們不能瞎猜,總得從觀測事實出發,不能拍腦門說啥是啥對吧。
時空是什麼呢?時空是物質的一部分,它是物質的屬性。時空具有能量,有質量,有動量,空間並不空。
物理學家目前發現宇宙的熵增趨勢,就是混亂度在不斷增加。但是物理學家們也知道,只有孤立系統才有這個趨勢,所以,他們認為,我們這個宇宙可能是個孤立系統,這才有了很多諸如蛋殼中的宇宙這種科普書。
由於這個宇宙從大爆炸開始,經過觀測,一直處於膨脹、熵增的過程中,必將繼續這個過程持續下去,所以空間一直膨脹。如果有小夥伴非要跟我較真,說什麼熱寂會出現,我只想說,到了那時候,還能算是現在這個宇宙嗎?可能又是另外一個迴圈了吧。
四、熵增是真相嗎?
這個還真未必,我只能說,在我們這個可觀測宇宙內,熵增是真相,那還有沒有觀測到的部分呢?誰知道它有多大?我們究竟是個孤立的宇宙還是更大宇宙中的一個片段?誰知道其它部分是否在熵減?
總結
空間是否會無限擴張這個話題,真的無法給出答案,因為在浩瀚的宇宙面前,我們還太渺小,認知還太有限。但是這並不妨礙我們對這些問題作出思考,這會讓一代又一代的科學家為尋找宇宙的真相而做出不懈的努力。因為幸福就在尋找答案的路上,不是嗎?