宇宙在膨脹 中心在哪裡?

如果宇宙真的在膨脹，就像許多專家所說的那樣；那麼，用外行的話來說，為什麼不可能確定宇宙的中心呢？

最初的回答：如果宇宙真的在膨脹，就像許多專家所說的那樣；那麼，用外行的話來說，為什麼不可能確定宇宙的中心呢？

問：如果宇宙真的在膨脹，就像許多專家所說的那樣；那麼，用外行的話來說，為什麼不可能確定宇宙的中心呢？

答：因為就沒有一個那樣的中心。

可能需要一些文本來解釋其原因，我先對將要出現的大量圖文表示歉意。

這是我們在望遠鏡中看到的：

圖源：quora

豎向「磁力」軸測量的，是遙遠星系中，1A型超新星的表現亮度，比如，這顆超新星看上去有多亮。橫向「紅移」軸測量其光譜中的光向紅移了多少。

那為什麼我們要測量這兩樣呢？

讓我們從亮度開始。 1A型超新星的形成時，白矮星通過吸食鄰近恆星的外層從而「吞噬」整個恆星，因此其質量也大幅增加。當它們達到特定質量時—準確地說是1.4個太陽質量—它們再也無法支撐自己的質量了，它們會因此向內坍塌，進而爆炸。爆炸總是在這樣的質量時發生，因為白矮星進食過多，而使質量逐漸攀升，因此它們總是釋放出完全相同的能量。這意味著它們始終具有完全相同的亮度

但是，就像汽車前燈在遠處顯得較暗，在接近時會更亮，恆星和超新星也在遠處顯得較暗。我們知道距離和亮度之間的關係--這稱為平方反比定律。如果將距離增加一倍，則光的傳播面積將增加四倍，這意味著每平方米的光量是原始光量的四分之一。這也意味著，如果我們知道某個物體的真實亮度，並且可以測量它看起來有多亮，我們就可以測量出距離。這意味著表現亮度就是測量遙遠超新星的一種標尺。圖表中的點越高，超新星的距離就越遠。

紅移軸測量了另一件事：超新星的光向紅移了多少。通常用納斯卡賽車或一級方程式賽車經過路旁某人的鏡頭來解釋：你知道的，那種改變了音高的汽車呼嘯聲。這是因為汽車向你靠近時，聲波被壓縮了；而駛離你的位置時，聲波會擴大。較短的聲波音調較高，較長的聲波音調較低。

光實際上可以做差不多的事情。如果光源向你移動，則波長會被壓縮，光看著會更藍。如果光遠離你，則波長會擴展，意味著光線變紅。它移開的速度越快，光線就會變得越紅。因此，通過測量遙遠超新星的顏色，我們可以測量它在以怎樣的速度離開我們。

這張圖告訴我們的就是：超新星離得越遠，它離開我們的速度就越快。

看了這麼多，如果你還沒有睡著的話，那麼你可能得出結論，如果一切都在遠離我們而去，那意味著這裡就是宇宙的中心！

額……差不多吧。還有另一件事要看看。 想像一下，我們將上面所有有超新星的星系都包括。 我們知道他們所處的方向，也知道距離，因此我們可以繪製他們現在的位置的地圖，向這樣：

圖源：quora

不僅如此，我們還知道它們駛離的速度。 也就是說，我們可以知道，比如說一百萬年前，它們所在的位置。 然後我們就得到一張看起來像這樣的地圖：

圖源：quora

然後將一張圖放在另一張上，如下所示：

圖源：quora

現在，你幾乎可以看到紅移、速度和距離之間的關係了。

「啊哈！ 證實了！ 靠近中間的那個星系一定是宇宙的中心！」

是嗎？ 你可以通過其他方式來覆蓋地圖，例如：

圖源：quora

或者像這樣：

圖源：quora

或者這樣：

圖源：quora

無論你將哪個星係指定為「家」，宇宙看起來都一樣。無論將望遠鏡放在何處，您都將發現距離和速度的關係是完全相同的。

這意味著宇宙沒有真正的中心。宇宙並不是只從某一點開始擴張的。它從各個點進行擴展。

你取消了之前的氣球類比，挺可惜的，因為這就是氣球類比怎麼產生的。有人認為，如果你有一個二維的宇宙圖，就像上面那些圖，然後將其包裹在氣球的表面上，然後對氣球充氣，那你就有了一個很好的宇宙膨脹模型。無論你關注哪個星系，都將看到完全相同的變化。

擴展的氣球表面上沒有中心。它只是擴展。如果真的有中心的話，那就是在表面之外，即在宇宙之外。而我們的大腦通常想像不出啥是「宇宙之外」，所以我們常常在「宇宙在膨脹」這裡就停住了，不往下想了。少點兒頭疼。

聽起來挺迷幻的，但這就是宇宙的表現方式。

如果你想知道科學家是如何得出這個結論的，而且還沒覺得昏昏欲睡的話，那可以看看下面這篇文章：

克裡斯特· 桑德林的回答：科學家如何得出大爆炸理論的？我們從哪裡得到「過去什麼都沒有」的想法的？

作者: quora

FY: 大恐龍龍

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