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宇宙加速膨胀

发布时间:2015-02-11 作者:论文发表向导网


“有人说世界将终结于烈火,有人说将终结于寒冰„„”宇宙最终的命运是什么?或许它将终结于寒冰。2011年10月4日,瑞典皇家科学院宣布,来自美国和澳大利亚的3名科学家“藉由观测遥远超新星发现宇宙加速膨胀”的贡献,共同获得了2011年诺贝尔物理学奖。据悉,根据这三位科学家的研究结果,如果宇宙膨胀加速,最后包括地球在内的整个宇宙将会变成冰。而他们由此开启的研究领域被专家们称为“可以和爱因斯坦的相对论相比拟”。 

事实上,科学家们早在上个世纪就发现宇宙并非是永恒的,他有开始,有发展,有未来,有结束;宇宙也不是宁静的,而是在一直膨胀,而膨胀的原因源自“超新星”的大爆炸。 宙的膨胀始于140亿年前的大爆炸,但在最初几十亿年里,宇宙膨胀的速度是越来越慢的。但最终,它开始加速膨胀。这种加速被认为是由暗能量驱动的,这种暗能量起初只占宇宙的一小部分。但随着物质在宇宙膨胀过程中逐渐稀释,暗能量变得越来越显著。 

以往,科学家们认为宇宙的终结会有两种可能,一是当宇宙质量超过一定限度时,重心吸引力会使所有的银河系越聚越紧,最后形成一个非常紧密的物质团;二是当宇宙质量不够大时,宇宙的扩张会永远持续下去,但扩张的速度会越来越慢。 

但是,在1998年,一些科学家们通过比对发现,宇宙的扩张正在不断加快。而今年三位诺贝尔奖得主进一步证实了宇宙的加速膨胀以及最终的结果。不妨打个比方,如果将宇宙比作一个气球,当气球加速膨胀时,其最终结果就是爆炸;而加速膨胀的宇宙的结果也是如此。 更令科学家们费解的是,宇宙在加速膨胀的同时,许多遥远的星系正在以高于光速的速度漂离,而从那些星系上发出的光子的速度因为赶不上宇宙膨胀的速度,光子所携带的信息再也不能穿过宇宙空间,到达我们所处的银河系。换言之,那些曾与我们有着某种联系的星系留下的只是一个凝固的影像;若干年后,我们再也收集不到它们的信息,银河系很可能成为宇宙中的“孤魂野鬼”。 

我们的宇宙已诞生了150多亿年,1998年据称发现了膨胀正在加速,认为是宇宙中70%以上“暗能量”作用的原因。许多人认为,我们宇宙中的“暗能量”、“暗质量”约占96%,是未知的东西。其实,从质能关系式,有能量必有相应的质量,反之亦然。所以“暗能量”应该是指没有静质量的那类物质,“暗质量”应指是有静质量的物质,二者并非截然不同,并且在一定条件下可以互相转化。我认为,“暗能量”、“暗质量”的存在证据并不充分,我们宇宙的加速膨胀也可以认为是这些星体正被更远处、现在天文望远镜还不能发现的某些中心所牵引,它们正向那里集中。还有和我们类似的其他宇宙的物质也向那里集中,待集中到相对较小的体积,又将发生剧烈聚变,发生一个个新的大爆炸,诞生一个个和我们相似的宇宙。 

宇宙中,除了存在着令人费解的暗能量,还存在着同样不可见的暗物质。现在科学家业已证实,在我们的宇宙中,普通发光物质只占宇宙总能量的0.4%,其它的普通物质也只占3.7%,而暗物质占了近23%,另外的73%则是占主导的暗能量。也就是说,暗物质和暗能量这两个当今宇宙学上让人最捉摸不透的东西,却占了宇宙总能量和物质的96%,一起支配着宇宙的命运。科学家们除了猜测暗能量和暗物质的作用一个是“推”,一个是“拉”外,对他们知之甚少。 

观测到的宇宙膨胀,在理论计算中其实已经被人提出过了。1915年,爱因斯坦发表了他的广义相对论,此后这一直是我们理解宇宙的基础。按照广义相对论,宇宙只能收缩或者膨胀,不可能稳定不变。 

这个令人不安的结论,提出的时间比天文学家发现星系远离早了差不多10年。就连爱因斯坦都难以忍受宇宙不可能稳定不变这一事实。因此,为了消灭这种他不想要的宇宙膨胀,

爱因斯坦在他的方程里加了一个常数,他称之为“宇宙学常数”( cosmological constant)。后来,爱因斯坦认为,加上这个宇宙学常数是一个大错误。然而,有了那些完成于1997-1998年、并在今年获得诺贝尔物理学奖的宇宙学观测,我们可以得出这样的结论——爱因斯坦加上宇宙学常数的这一招实在是聪明绝顶,虽然他当年的理由是错的。 

宇宙学常数当然是个常数,是一个不随时间变化的参数。因此,随着物质在宇宙几十亿年来的膨胀过程中逐渐被稀释,物质的引力也会越来越弱,暗能量就会逐渐占据上风。按照科学家的说法,这可以解释为什么宇宙学常数直到宇宙历史中相当晚的一个时期,也就是五六十亿年前,才逐渐开始发挥作用。大约在那一时期,物质的引力减到了比宇宙学常数还弱的地步。而在那一时期之前,宇宙的膨胀确实是一直在减速。 

宇宙学常数可能源自于真空,按照量子物理学的观点,真空从来就没有真的空过。相反,真空是一锅不断翻滚的量子汤,正反物质的虚粒子不断产生又不断消失,从而产生出能量。然而,对暗能量数量最简单的估算,与空间中测量到的暗能量数量却完全不符,足足大了大约10^120倍(1后面跟120个零)。这成了横亘在理论与观测之间的一条至今无解的巨大鸿沟——要知道,地球上所有海滩上的沙粒加在一起,也不过只有10^20(1后面跟20个零)。 也许,暗能量根本就不是常数。或许它会随时间变化。或许一种未知的力场只是偶尔产生了暗能量。在物理学上,许多这样的力场被统称为“精质”(quintessence),得名于希腊文的“第五元素”。精质可以加速宇宙膨胀,但只是有时候如此。这样一来,预言宇宙最终命运就成了一件不可能完成的事情。 

宇宙的膨胀速度,目前的半径和质量,密度满足黑洞的属性,所以黑洞可能就是穿梭与各个宇宙的门。而宇宙之间没有什么包含的关系,只是相互都有着联系。就象英雄无敌中的双向碑。所以我觉得去银河的也是通过黑洞  

有人曾说,"黑洞"也许就是通往另一个宇宙的通道,假设这个理论是正确的,那么我们就必须得引入一个回避不了的问题,如果真的存在另一个宇宙,那样就必然会有更多的宇宙.现在我进一步阐明我的观点,如果有另外的一个宇宙存在,那么连同我们的宇宙就有两个宇宙存在.如果真是这样,这两个宇宙又是在什么地方里面呢?难道真的就只有两个宇宙?那么我们就必须得引入多宇宙论如果这样,我们又必须问,这些宇宙又是在什么地方里面呢?如此下去直至无穷无尽,就和宇宙本身一样.不过我相信,我们人类最终会找到最完美的答案。

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