隨著科學探測儀器越來越先進,我們對這個宇宙越來越了解以後,我們發現我們這個宇宙既是我們熟悉的宇宙,又是我們不熟悉的宇宙,既是我們了解的宇宙,又是我們不理解的宇宙。
我們對宇宙的了解,除了從望遠鏡上觀看太空以外,對它的整體認識是通過一個數學模型完成的,這個數學模型就是廣義相對論場方程。
●廣義相對論場方程是一個偏微分方程。
這方程左邊的紅圈項應該是一個常數,這個常數愛因斯坦最開始認為不應該有,因為這樣就破壞了方程對稱性的數學美。
科學家認為,應該加上這個宇宙常數,才能夠說明宇宙中還有另外的未知力量在推動宇宙運動。
宇宙常數放上跟不放上完全不一樣,作為一個常數,如果取某一個值的話,就會改變整個宇宙的平衡。
實際上宇宙是不平衡的,因為它在不停的擴張。
宇宙到底整個是一個什麼形狀?
這無法從望遠鏡上看出來。根據數學模型的計算,宇宙形狀可以有三種選項。
對宇宙的觀測表明,我們這個宇宙是封閉的。
而且它是一個三維的超球體,也就是說我們從宇宙的某一個點只要筆直往前走,總有一天會回到這個起點。
和我們在地球上從某一點往前走,最終仍然會回到起點是一樣的。
但是宇宙是不一樣的,因為在宇宙空間中任意兩點之間的距離是不斷的在變化的。地球表面的距離之所以不變化,是因為地球的直徑固定不動。
那麼我們繞著地球走一圈,這個距離是不變的,但是宇宙不是這樣的,宇宙是在不停的擴張。
宇宙的擴張和我們通常認為的擴張是不一樣的。
這就是困惑科學家們的一點。它隨著距離的增加會不斷的增加。
●艾德溫.鮑威爾.哈勃(Edwin Powell Hubble,1889年11月20日—1953年9月28日)。
美國天文學家哈勃在觀察遙遠星系的時候,發現了這個現象。
在地球上看離我們遙遠的星系,會發現都在以相同的徑向方式遠離地球。也就是說在和地球之間的連線上,在高速後退,而且退行速度隨著距離越遠越快。
這是因為宇宙空間在膨脹,這個膨脹速度是每326萬光年70公裡每秒。
而且這個膨脹的速度用不同的方法測出來的結果是不一樣的,所以這個70公裡每秒也只是一個大約的數字。由於宇宙非常龐大,如果把尺度拉長,這個速度就會不斷的增加。
如果用光速除以70公裡再乘以326萬光年,就會計算出來在距離地球140億光年的地方,這中間的宇宙膨脹的速度就等於光速。
假如說地球以這種方式不停的膨脹,那麼從上海開出去的火車可能永遠也到不了北京。
我們不知道我們這個宇宙到底有多大。
只知道宇宙非常非常大。所以極其遙遠的宇宙,膨脹速度就高的可怕,有可能是光速的上萬倍,甚至上億倍都有可能。
如果我們把時間軸不停的往前回溯,那麼在宇宙膨脹最開始的時候,就會收縮成一個點,這就是宇宙大爆炸的起點。
宇宙大爆炸的計算模型是由前蘇聯著名的數學物理學家弗裡德曼計算出來的,所以在科學上一般把它稱為弗裡德曼模型。
弗裡德曼模型的基礎仍然是廣義相對論,從這個意義上來說,廣義相對論具有的缺陷,弗裡德曼模型也同樣具備,這就是讓科學家們感到困惑的問題。
因為宇宙的膨脹現在看起來應該不是一個常數,而是一個變數。
如果宇宙膨脹是一個變數,那就意味著:廣義相對論場方程實際上是另外一個更龐大方程的特例。
也就是說,宇宙模型還有更大的數學框架。
人類對於宇宙的認識不全,主要是因為宇宙實在是太龐大,而人類實在是太渺小了。
我們沒有辦法站在全局的方位對宇宙進行實驗,只能觀察一個局部來推測全局。甚至按照現有的技術條件,用化學火箭飛離太陽系幾乎是不可能的,因為僅僅太陽系的尺度就高達一光年。
目前走的最遠的飛行器旅行者1號也只飛了211億公裡,只有0.002光年。
即使按照現有可觀測宇宙空間的尺度,用光速飛船在銀河系內旅行都很困難,不用說探測宇宙的全貌了。
真實的整個宇宙,可能比可觀測宇宙還要大上幾乎無窮倍。
人類被光速所限制,被宇宙空間的龐大所限制。不僅僅是我們的肉體,還有我們的思想,都需要被拯救。