膨脹的宇宙是怎樣的,宇宙是怎樣膨脹的?

2022-09-19 13:25:33 字數 4940 閱讀 2598

1樓:石油工業出版社

現在,研究發現表明,在137億年前,宇宙還只是一個溫度極高、密度極大質量極大的奇點(時空中的一點,它的所有物理量都趨於無限,在這裡任何物理法則都將失效)。受到大約137億年前**性誕生力量推動,宇宙自身開始膨脹,好像一個不斷被吹大的氣球一樣。現在,不到一分鐘的時間,宇宙的體積就會增大一萬億立方光年。

2023年,阿爾伯特·愛因斯坦從數學角度預言了宇宙的膨脹,這是他著名的廣義相對論的副產品,但這個理論在當時實在是過於革命性了,連愛因斯坦本人都有些不相信自己寫出的方程式所給出的預言。因為根據方程式,我們所處的宇宙要麼是在膨脹,要麼是在收縮,就是不能保持靜止,這恰恰與愛因斯坦的宇宙是靜止的觀念相反。

後來,為了維持一個恆穩靜止的宇宙,愛因斯坦在最關鍵的方程式中加入了一個被稱為宇宙常數的項。從天文學其後的發現上看,這個舉動顯然是一個畫蛇添足的敗筆,就連愛因斯坦自己都說這是他一生中最大的錯誤。

與此同時,天文學家威斯托·斯利弗手中正悄悄地收集著表明所有星系都在彼此遠離的證據,這個祕密在天文學界尚屬首次發現。耐人尋味的是,他使用的位於美國亞利桑那州旗杆鎮的洛維爾天文臺望遠鏡並不是為了發現星系間距離的祕密,而是為了搜尋火星上的運河而修建的。最後,火星上的運河被證實只是光照的陰影,而星系的退行確是真實存在的現象。

斯利弗發表他的驚人發現時人們還沒搞清星系的本質,所以當時並不清楚這些加速遠離地球的天體到底是什麼。但毋庸置疑的是,這次發現使人們的研究轉向了對星系光譜的分析。星系光譜上密集的譜線好像人類的指紋一樣,是由發光氣體如氫氣或者被氣體吸收的恆星光形成的。

這些譜線在光譜上彼此的相對位置是固定的,就好像鋼琴鍵盤上的琴鍵,但全部譜線的整體移動會給出答案,告訴我們星系究竟是在做相聚還是背離的運動。當人們將譜線與靜止的實驗室光源的譜線相對照,通過譜線的移動總量來觀測目標天體的移動速度值時,科學家們有了一些新的發現。

如果譜線向紅端或者說向光譜上波長更長的方向移動時,光源就在遠離我們;如果向藍端移動或者說向光譜上波長更短的方向移動時,則說明光源在靠近我們。產生這種效果的原理與運動的火車笛聲的改變一樣。當火車越來越接近我們時,火車笛聲音調升高,火車遠去時,火車笛聲音調降低;當火車越來越近時,聲波被壓縮,頻率升高,而火車遠離時,聲波拉長,頻率降低。

對於觀測接近和遠離天體的天文學家來說,天體發出的光與聲波的性質非常相近。

斯利弗發現他研究的絕大部分星系都擁有紅移的光譜,這說明星系正在退行,光波波長被拉伸,頻率變低。這就好比有兩個看起來一模一樣的鋼琴鍵盤——一個是標準的演奏會音高,另一個是低一度半的,因此鋼琴家不得不整體右移兩個琴鍵。但這已經是他的24英寸望遠鏡的觀測極限了,所以他的統計資料並沒有很多。

使星系紅移統計資料極大豐富的人,是運用更大望遠鏡的愛德溫·哈勃,他使用的望遠鏡的口徑達到100英寸。哈勃指出了星系距離與移動速度的事實關係:星系不僅在表面上看起來在遠離我們,而且距離越遠的星系退行的速度越快。

就這樣,哈勃發現了宇宙膨脹,他的星系的退行速度與距離成正比關係的闡述成為了宇宙學中永恆的經典。

由此看來,膨脹的宇宙意味著所有的一切都在遠離我們,然而,為什麼人類會有自己所在星系是宇宙中心的假象?為什麼距離越遠的星系移動速度越大?

一條正在被加熱膨脹的葡萄乾麵包或許是對宇宙膨脹的一個合理又精準的類比。在烘烤前的生麵糰裡,葡萄乾是隨機分佈的。當生麵糰受熱變大時,它均勻地脹大為原始體積的數倍。

在膨脹期間,葡萄乾隨著麵糰一起運動,葡萄乾之間彼此遠離。在任何一顆葡萄乾看來,其他的葡萄乾都在遠離自己,這就造成一種假象,似乎每一顆葡萄乾都是膨脹的中心。如果麵糰的直徑變為原來的兩倍,那麼原來相距1釐米的兩個葡萄乾之間就變成了2釐米,原來距離2釐米的就變為了4釐米,以此類推。

這樣一來,距離較遠的兩顆葡萄乾在相同時間間隔內,遠離的速度是距離較近的兩顆葡萄乾的兩倍。因此在膨脹過程中,距離兩倍的葡萄乾退行的速度也是兩倍。

在這個比喻中,葡萄乾等於星系,這個類比既解釋了為什麼看起來我們好像是膨脹的中心,也解釋了為什麼退行的速度越快的星系距離越遠。

葡萄乾麵包模型還闡釋了宇宙的另一個特性,那就是葡萄乾是隨著麵糰一起運動而不是在麵糰中自己移動,麵糰代表了真實的宇宙空間。儘管從實際考慮,空間其實應該是真空的,是宇宙的一部分。無論是否有物質存在,宇宙中的任何一點都在空間和時間軸上有具體的對應。

可見光和其他形式的輻射能夠穿透空間,而引力則主導著整個宇宙(目前科學家還沒有徹底弄懂引力的作用機制)。所以需要注意的是,星系並不會自己在宇宙中穿行,它的退行運動只是宇宙空間膨脹所攜帶的副產物而已。

然而,在這場宇宙膨脹的大運動中,星系團仍在「頑強抵抗」。星系團成員彼此的引力作用強大得足以抵擋膨脹造成的分崩離析,使星系中的恆星等成員仍能聚集在一起。超星系團的引力束縛要比其內部的星系團成員更為鬆散,也部分融入了宇宙膨脹中,只不過由於共同的引力拖曳,成員星系團在宇宙中飄蕩的速度要低於整體的膨脹速度。

為了能夠觀測宇宙膨脹效應,科學家需要對十分遙遠的超星系團中的星系進行紅移觀測。通過上文可知,這些極其遙遠的超星系團正在高速退行,離我們越來越遠。

但是,上面所描述的這種宇宙膨脹模型在20世紀20年代遭遇了不小的挑戰,人們認識到即使是星系團這樣的龐然大物所包含的物質仍不夠多,不足以產生能夠抵擋宇宙膨脹維持自身成員聚集的力量。為了抵禦膨脹造成的分崩離析,星系團必須包含更多或者更大的成員星系。而星系團本身顯然是被引力束縛的。

天文學家通過測量星系團不同成員星系的紅移差別,將每個成員星系的運動數值與星系團運動的平均值作比較,這時「缺失質量」(當時對暗物質的稱呼)的祕密徹底顯露了出來。

研究表明,星系團的成員星系並不是彼此遠離的(如果它們隨著宇宙整體作膨脹運動的話,就應該會出現這樣的情形)。事實上,星系的情況卻並非如此,宇宙顯然比人類粗淺觀測到的一隅要複雜許多。

宇宙是怎樣膨脹的?

2樓:易書科技

弗利德曼的三個模型還有一個特點,就是在過去的某個時刻,相鄰兩個星系之間的距離是零。這個時刻被稱為是大**前的那一刻,那時的宇宙密度無窮大,空間-時間曲率也無窮大。那究竟要用哪個模型來描述我們的宇宙呢?

宇宙到底將會停止膨脹還是永遠膨脹呢?

那要先來看看目前宇宙的膨脹速度和平均密度。如果密度小於一個由膨脹率決定的某臨界值,那麼引力就會因為太弱而不能讓膨脹停止;相反,如果密度大於這個臨界值,引力就會在某個時刻讓宇宙的膨脹停止,並讓宇宙坍縮。

如果僅用人類觀察範圍內的物質質量來計算,宇宙物質密度很小,由此可得出宇宙將永遠膨脹下去。但是,宇宙中還有許多人類沒有觀測到的領域和暗物質。只要有暗物質存在,宇宙的物質密度就需重新計算,這直接影響到科學家對宇宙模型的選擇。

現在有證據顯示,宇宙已經膨脹了100億多年,那它還會無限膨脹下去嗎?如果宇宙不是無限膨脹,而是出現坍縮,那要多久才能出現呢?無論怎樣,宇宙膨脹學說為宇宙起源,也為大**學說提供了依據。宇宙

什麼是膨脹的宇宙?

3樓:充瑋茆偉茂

根據多普勒效應,我們所觀察到的河外星系,都在遠離我們而去。所以推斷宇宙是膨脹的

宇宙膨脹過程是怎樣的?

4樓:北京創典文化

宇宙的不平衡現象是由一位德國醫生髮現的。他在夜空觀察星星時發現每個星球間的距離並沒因萬有引力而彼此靠近。那麼,在星球之間必定存在另一種力量抵消了它們之間的萬有引力。

他就把這現象假設為宇宙在不斷地膨脹。

宇宙是如何膨脹的?

5樓:匿名使用者

宇宙,是我們所在的空間,「宇」字的本義就是指「上下四方」。

地球專是我們的家園;

而地球僅是太屬陽系的第三顆行星;

而太陽系又僅僅定居於銀河系巨大旋臂的一側;

而銀河系,在宇宙所有星系中,也許很不起眼……這一切,組成了我們的宇宙:

宇宙,是所有天體共同的家園。

宇宙,又是我們所在的時間,「宙」的本意就是指「古往今來」。

因為,我們的宇宙不是從來就有的,它也有著誕生和成長的過程。現代科學發現,我們的宇宙大概形成於二百億年以前。在一次無比壯觀的大**中,我們的宇宙誕生了!

(這就是著名的「大**」理論。)

宇宙一經形成,就在不停地運動著。科學家發現,宇宙正在膨脹著,星體之間的距離越來越大。

宇宙的明天會怎樣?許多的科學家正為此辛勤工作著。這也許永遠是一個謎,一個令人無限神往的謎。

宇宙是怎樣形成的?會一直膨脹下去嗎?

6樓:專業回答汽車維修類

關於宇宙的形成有很多說法,也可能是上帝創造的,科學家們認為是一種大**後形成的宇宙和萬物,而且宇宙一直在膨脹,這個速度遠遠超過光速,而且宇宙會一直這樣膨脹下去,速度是越來越快。

7樓:古橋寒雪

根據科學家的推測,宇宙是通過**形成的,目前一直在膨脹,膨脹到極限就會開始收縮。

8樓:匿名使用者

關於宇宙的起源,至今還沒有誰能準確地解釋,只能說宇宙起源是一個極其複雜的問題,宇宙是一個物質世界,處於不斷的運動和發展中。不會的

觀察宇宙是如何膨脹的實驗?

9樓:匿名使用者

觀察宇宙膨脹的實驗是紅移。

埃德溫·哈勃發現,觀測到的絕大多數星系的光譜線存在紅移現象.這是由於宇宙空間在膨脹,使天體發出的光波被拉長,譜線因此「變紅」,這稱為宇宙學紅移,並由此得到哈勃定律.20世紀60年代發現了一類具有極高紅移值的天體——類星體,成為近代天文學中非常活躍的研究領域.

紅移也叫多普勒效應,是物體在光譜影象中向波長較長的方向移動的現象就叫紅移.任何存在質量的有溫度物體都會放射出自己的電磁波,電磁波有波長會隨著物體的運動而使測得的電磁波發生變化(具體要看物體的運動方向),簡單的說物體朝你運動你測得的電磁波就會變短(這叫藍移),遠離你運動你測得的波長就會變長(這叫紅移),所以哈勃發現大部分的星體都在紅移說明他們在互相遠離,也就得出宇宙在膨脹的結論.

10樓:諏市疚毀

宇宙膨脹從學說到被證實經歷了近一個世紀,第

一、彭齊亞斯發現了宇宙微波背景輻射證明了宇宙產生於大**,說明宇宙是運動的。第

二、哈勃發現了星系紅移說明遙遠星系都在彼此遠離,並且遠離呈加速狀態。現在要證明的就是使得星系加速遠離的能量是什麼,也就是要尋找到這些暗能量。

宇宙是怎樣形成的,宇宙是怎樣形成的?

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宇宙是怎樣形成的,宇宙是怎麼產生的?宇宙是怎麼形成的?

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宇宙是怎樣演化的,宇宙是如何演變的?

這要從宇宙的起源說起。宇宙起源於宇宙大 138億年前,有一個存在又不存在的點,一個質量無限大 密度無限大 溫度無線高的點,也就是我們熟知的奇點。奇點是無法用現代的物理公式計算的,一切物理定律在奇點都是無效的,而這個神奇的奇點在138億年前發生了 並在極短時間內急速膨脹。有多急速呢?每一億億億分之一秒...