審核:小文
人類自認為是地球的掌控者,探索地球,徵服地球。而隨著科技慢慢發展,人們將探索的步伐邁向了宇宙。人們發現想掌控宇宙,可不是容易的一件事,就目前的科技水平來看,我們對宇宙的認知還只停留在表面。
那麼有人會問,難道宇宙就沒有掌控者了嗎?事實上,現代天文學已經證明宇宙趨向於無限大,而雖然我們不知道宇宙以前有沒有掌控者,但宇宙未來的命運也確實是有掌控者的。而且掌控者還不止一個!
其實能掌控宇宙未來的關鍵角色有兩個,一個是引力,另一個是斥力。這兩個力是完全相反的力,前者能讓物質相互吸引聚合在一起,而後者卻能讓物質分崩離析!那麼這兩個力到底在宇宙有著什麼樣的地位呢?它們又將怎麼掌控宇宙呢?
1916年廣義相對論發表之後,愛因斯坦從他的引力場方程求解出來的宇宙是不穩定的,為了解釋物質密度不為零的靜態宇宙,他在引力場方程中加入了一個與度規張量成比項^。這就是愛因斯坦的宇宙常數。
1922年,蘇聯物理學家費裡德曼-勒梅特假設宇宙物質的各向同性,大大簡化了廣義相對論,得以用簡單的方式就能求出宇宙幾種可能有的形狀!當空間曲率不同時,宇宙將具有不同的形狀。當K=1時,宇宙是球狀的;當K=-1時,宇宙是雙曲空間的;當K=0時,宇宙是平直的;但無論哪個形狀,宇宙體積都是無限的。
無論宇宙未來出現多少變化,但都無法逃避的是,大部分條件下,宇宙是趨向膨脹的!根據2013年普朗克衛星觀測到的宇宙各向同性(千分之六的精度上),推算出了宇宙的臨界密度,根據臨界密度與實際密度的比值,宇宙會有三種形狀,與上面講到的弗裡德曼度規中推算的宇宙形狀是一致的。
天文學家們用宇宙微波背景輻射的基點,測量出了跨越半個可觀測宇宙的曲率,發現無限趨於平坦,那麼如果宇宙不是平坦的話,就表明宇宙將無限大的!那麼宇宙真的會無限擴張嗎?
其實未必,2011年諾貝爾物理獎授予了三位天文學家,就是因為他們在1998年有Ia型超新星的紅移值發現宇宙正在膨脹的事實!也就是說,早期宇宙的主導者確實是引力,但隨著宇宙的膨脹,星系間的距離越來越遠,引力就減弱了;而一種導致空間膨脹的暗能量應運而生,逐漸成為了主導者!
從認識宇宙的過程中,我們知道儘管恆星和星系都在引力的掌控下,但現代宇宙更多是在暗能量的掌控中,宇宙未來有沒有可能是熱燥和大撕裂的激烈場面呢?目前人類的科技水平,還不能知道暗物質和暗能量到底是怎麼一回事。但既然我們已經從觀測中計算出來這些物質的比列了,那麼只要不斷探索,未來總會有新發現的!