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我們都知道宇宙自大爆炸以來一直在以很高的速度膨脹,而且越來越快;我們也知道我們有了哈勃常數H0這樣的利器來衡量這個膨脹,我在另一篇文章中簡單提到過這個H0的有趣推論(https://www.toutiao.com/w/a1692266296952840/)。那麼聰明的您一定會問這個持續膨脹下去的宇宙最終會撕裂包括太陽系在內的所有星系嗎?甚而至於會最終撕裂每一個實體物體嗎?比如我家小孩的積木?O(∩_∩)O

要弄清楚這個問題得從我們這個宇宙的基本力說起。

我們的宇宙太初只有一種力“原力”,阿彌陀佛,但願絕地武士們掌握的不是這個 :)

在宇宙大爆炸的最初幾個時間tickets內它們分解為了我們現在可以測量和計算的四種基本力,這四種力就是我們當前這個宇宙萬物的核心約束,它們是:

強核力:在原子核級別把獨立的質子、中子束縛在一起的作用力。

弱核力:在原子核級別作用於粒子,可以將不穩定的重離子變輕粒子的作用力。

電磁力:帶電粒子表現出吸引或排斥力,它將原子束縛在一起形成分子和生命基礎並因為其電磁場特性其作用遍佈整個宇宙。

引力:大尺度上星球、星系之間的作用力。

在極小的距離上(普朗克尺度)強核力的作用超過了其他任何力。我們能夠觀測到的多數物質之所以是穩定的就在於其原子核尺度上的質子、中子等微觀粒子是高度穩定的,人類為了能夠打破原子核需要建造功率強大的電子對撞機,你看看世界各國為了搞定一顆原子彈或者氫彈有多費力就知道了。在最微小的距離上,強核力能夠超越其他任何力,這是我們周邊世界保持穩定的基本保證。所以你現在知道你家小孩的積木有多堅固了吧 :)

弱核力也是作用於極小距離上(普朗克尺度),與強核力、電磁力相比相對較弱,但是在適當的條件下(比如帶電粒子間的互斥電磁力與粒子間的強核力平衡了)它會對粒子短時間內成為主宰力量而引起放射性衰變(β衰變)自然界中的放射性現象都是弱核力的傑作。

現在我們把目光從普朗克尺度移開,後退到原子、分子尺度,隨著粒子間的距離增大,核力急劇衰減。這時候電磁力逐步主宰力。電磁力有著不同於其他基本力的特性,它不僅有吸引作用(異極性粒子間)還有排斥作用(同極性粒子間),正是有著這樣的特性它為我們的自然界組合出了萬般變化各種物質,它也是各種化學變化的源頭。可以說它是我們人類能夠感受到五彩繽紛世界的主要功臣!

而且電磁力還有一個奇妙的特性,它與電磁場是如影隨形的存在,所以任何一個粒子表現出來的電磁特性都可以瞬間在宇宙的那一頭感受到!

現在來說引力,一旦我們把目光繼續後移到地球軌道的高度,因為引力與物體的質量相關,在小尺度上無足輕重的引力在星球這個尺度下就成了決定性的力量。我們剛才說的電磁力它的作用範圍可以延伸至整個宇宙,但因為宇宙中整體的正負電荷保持平衡所以電磁力在星球尺度上就無所作為了。引力不僅維繫了巨大星系的運轉甚至維繫了那些巨大的恆星的穩定。恆星們在核聚變過程中產生的巨大向外的輻射壓力會把整個恆星給拆散正是因為恆星自己巨大質量帶來的引力克服了核聚變能量的外推力而保持了完整和穩定。

再回到我們的問題:大爆炸會撕裂星系嗎?

我們還得再說說大爆炸引發空間膨脹的源頭“暗能量”。暗能量是太空中的基本能量,它十分微小(每立方公里不到1焦耳)但在比星系更大尺度上作用於我們宇宙空間,即便是宇宙中最大星系團之間的相互引力了也無法抵消掉。因此而引發的結果就是加速膨脹,相距越遠的星系團以更快的速度遠離對方。站在宇宙的維度,引力也無法與之相比。

所以,咱不必擔心被膨脹的宇宙撕裂我們的積木,雖然最終暗能量會將我們帶到冷寂,但我們的星系用自己空間內的引力、電磁力、核力來保證了我們不被五馬分屍。 :)

實際上宇宙的膨脹就像一個充氣中的氣球,我們的星系就像氣球表面畫的圖案,隨著氣球越來越大,圖案間的距離也越來越大,但圖案還是圖案它沒有什麼明顯變化。

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