一個理論證明宇宙膨脹,時間回溯,宇宙的起源恐怕都與它有關

2020-12-06 樹上長的宇宙果

從愛因斯坦提出廣義相對論開始,針對他的各種言論就接踵而至。有人一開始認為他是個騙子,還有人認為愛因斯坦的理論只會曇花一現。可事實上我們已經看到愛因斯坦證明了空間和時空是賴於質量和能量的存在。在廣義相對論中,時空的扭曲影響著周圍物體的運動,反過來也是如此,物體的運動方式通過它的質量和能量進一步影響著時間的彎曲,而這樣的彎曲又影響著物體的運動……宇宙的盛大旋律就這樣一直演奏下去。

通過廣義相對論中愛因斯坦對空間、時間和物質的相互演化,他發現了當這一理論用於超越宇宙間獨立系統(如太陽系這種恆星、行星等天體的組合),直接放大到整個宇宙時,會顯現一個驚人的結果:整個宇宙空間必然隨著時間變化。也就是說整個宇宙空間就是在不斷運動中的——它要麼在膨脹,要麼在收縮,總之宇宙空間絕對不會是靜止的。

這個觀點自公布之時,沒有人相信愛因斯坦。確實,當大多數人依靠對時間和空間本性直覺度過將近大半生時,突然出現了愛因斯坦這種超乎前衛的觀點,恐怕確實沒多少人願意聽他解釋,當時反對他的人也大有人在。但他卻固執地深信自己的觀點沒有錯,宇宙就是那個樣子,並且從古至今也不會改變絲毫。

自那時的12年後,天文學家哈勃通過對星系距離之間細緻入微的考量後發現,宇宙確實正在膨脹,所有的星系都在因空間擴張而越來越快地分離彼此。關於這點,更多的科學家在後來對星系距離的更詳細研究表明,宇宙可能藏著一個宇宙學常數,這個常數關乎宇宙膨脹速率,雖然很小,但卻不是零。哈勃和後來的無數觀測者都完全證實了廣義相對論的正確性,愛因斯坦也因為解釋了宇宙膨脹而獲得了偉大的理性勝利。

至於宇宙為什麼在一直膨脹而不是在收縮,這其實很簡單:宇宙在擴張時,星系才會在宇宙的長河裡越流越遠;如果宇宙收縮,所有的星系也會越走越近,收縮的空間將星系壓縮在一起。就像一口壓力鍋,宇宙的溫度也將大大的提升,行星會破損,恆星也撐不了多久,整個宇宙會變成一堆滾燙的等離子體。

如果隨著時間流逝,宇宙一直縮小,地球的旁邊可能就是月亮,銀河系與織女星擁擠在一起——仿佛被宇宙用一隻大手捏成一團。時間繼續流逝,宇宙還會縮得更小,從一顆西瓜大小,到一枚硬幣或一粒沙子大小,最後變成一個點。就像「最初」那樣,所有的物質和能量都擠在一起,沒有人知道它的密度有多大,溫度有多高。

時間的某一時刻,爆炸讓彈片四處飛濺,這只是因為某個點中的萬物擁擠在一起。愛因斯坦的理論至少告訴我們,當時空不在,只會剩下最初的火球,宇宙的起源與演化,恐怕都與它有關。

相關焦點

  • 從宇宙起源到宇宙膨脹,這些科學理論科學嗎?
    一直以來,宇宙本身只是一個點源於一場大爆炸,並且宇宙還在不斷的膨脹,這些理論已經對我們產生根深蒂固的影響,這讓我們都不得不信以為真了。但宇宙的起源和宇宙膨脹只是一個理論,只是根據一些現象進行的推理,這種推理未必就是真理,很多科學家也開始推翻這種理論。
  • 加拿大科學家提出宇宙起源新理論
    加拿大科學家日前提出了有關宇宙起源的新理論,認為我們所認識的三維宇宙可能起源於一顆毀滅後變成四維空間的恆星。當前最流行的「宇宙大爆炸」理論認為,宇宙是由一個緻密熾熱的奇點於137億年前一次大爆炸後膨脹形成的。
  • 宇宙起源的謎團:宇宙大爆炸理論也有誤區,可能和外星人有關
    宇宙起源的謎團:宇宙大爆炸理論也有誤區,可能和外星人有關關於這個宇宙的研究,可以說是從我們人類,在300多萬年前出現起,就已經開始了。為什麼這麼說呢?因為這個地球已經誕生於四十六億年,月亮也幾乎是和地球一同形成的。而太陽的形成時間,比地球還多出三億年。
  • 【E.N.】菌聞宇宙 | 他對宇宙膨脹理論不屑一顧,然而卻成就了「Big Bang」
    別誤會,70年前的今天,也就是1949年3月28日,「Big Bang」這個詞組第一次公開被用來描述宇宙起源。但是大家可能不會想到,當時提出這個詞的人,卻是一位對宇宙膨脹理論不屑一顧的科學家。他就是英國天文學家弗雷德·霍伊爾。關於宇宙大爆炸理論,那可是說來話長了。一直以來,人們都以為宇宙是亙古不變的,連愛因斯坦也曾這麼認為。
  • 量子理論:宇宙誕生於虛無,但該理論為何在宇宙誕生前就已存在?
    當然不是,即便你的帳戶餘額為零,這個帳戶確實存在於一個真實的銀行。同樣道理,霍金所說的虛無和虛無中的量子理論也應該存在於某種形式下。當神學家們談到宇宙起源之前已有的存在,他們想像宇宙曾是虛空,那意味著有某物超越了宇宙,創造了宇宙,將宇宙從虛無發展至有物質,這個超常的實體就是上帝。
  • 霍金這篇讓劍橋官網崩潰的有關「宇宙起源」論文到底講了啥?
    本文將結合《宇宙膨脹的屬性》和《時代簡史》,解讀霍金關於宇宙起源的觀點。宇宙起源的各學說不僅是霍金的論文和引力波,事實上,現今人類對宇宙的了解很多都和「大爆炸宇宙論」(The Big Bang Theory)有關。宇宙源於奇點所發生的大爆炸,這個爆炸過程被稱為宇宙大爆炸,對此進行描述的理論稱為宇宙大爆炸理論。
  • 科普文章:宇宙大爆炸理論的對與錯
    在說說宇宙黑洞學說:現在的人們認為,宇宙竟然是一個大黑洞。雖然這個理論難以想像,但卻是目前最科學最合理的解釋了,因為現有的天文觀測和宇宙理論都在指向一個結論,即宇宙是一個大黑洞。說到宇宙的起源,最早提出宇宙起源問題是在二十世紀,那個時候科學家已經利用大爆炸模型成功地解決了這個問題,科學家普遍解釋為,宇宙最初是一個奇點,這個奇點的溫度和密度都是無限大的。時間的推移,宇宙變得越來越熱,也越來越緊密,當達到一定的程度就會發生大爆炸。
  • 世界是怎麼來的-宇宙大爆炸理論與宇宙起源
    它引發了宇宙大爆炸理論的研究。 為什麼會有「都卜勒效應」呢?都卜勒解釋說聲音實際上是一系列的聲波,它是通過空氣來傳播的。聲波在聲源趨近時被壓縮,音調相應地升高;相反,隨著聲波舒展遠去,音調也隨之降低。都卜勒證實,光波也存在「都卜勒效應」。當光源與觀測者反方向運動,光源的光波發生譜線紅移,波長變長;相反,當光源向著觀測者運動時,譜線就向紫端位移,光波也隨之變短。
  • 世界是怎麼來的--宇宙大爆炸理論與宇宙起源
    它引發了宇宙大爆炸理論的研究。為什麼會有「都卜勒效應」呢?都卜勒解釋說聲音實際上是一系列的聲波,它是通過空氣來傳播的。聲波在聲源趨近時被壓縮,音調相應地升高;相反,隨著聲波舒展遠去,音調也隨之降低。都卜勒證實,光波也存在「都卜勒效應」。
  • 宇宙起源的終極秘密,到底哪種理論更靠譜
    關於宇宙的起源,比較主流的說法是大爆炸理論。 圖片來源於網絡 這一理論認為宇宙是在大概140億年前由一個緻密而熾熱的奇點爆炸而不斷膨脹而成的
  • 無限大的一半還是無限大,如果宇宙是無限的,那宇宙還有起源嗎?
    有一點很肯定,那就是直到目前為止,我們的科學家還不知道宇宙到底是有限的還是無限的,即使現在最精確的天文觀測成果也無法得出結論。那麼,在未來的某一天,人類有可能通過觀測來證明宇宙到底屬於那種情況嗎?答案很不樂觀。這個問題很棘手,但是搞清楚這個問題對人類探究宇宙起源來說卻意義重大。
  • 宇宙暴漲理論,證據儘管很充分了,但無法完全解釋宇宙起源
    最早發現和一般物理學界公認的宇宙起源理論和大爆炸有關,根據這一理論,我們宇宙在138億年前始於一次劇烈的爆炸,而後經過了數十億年宇宙慢慢冷卻下來,星系由於大爆炸,宇宙至今仍然在快速膨脹,我們把這個稱之為大爆炸理論。宇宙的暴漲在宇宙之初的極端環境下引力可以翻轉,這種力不是把物質吸引到一起,而是排斥周圍所有物質,從而產生了巨烈的膨脹。
  • 宇宙的起源,它是從哪裡來的?是怎麼形成的?
    幾個世紀以來,許多科學家認為除了微妙的部分之外,宇宙幾乎沒有變化。宇宙不需要開始或結束。英國天文學家霍伊爾是宇宙穩態理論的奠基人之一。他認為宇宙正在膨脹,物質不斷產生,因此整個宇宙基本上是不穩定的。穩態理論的一個優點是清晰度。他非常積極地預測宇宙應該是什麼樣子。從那時起,科學家們就基於相對論建立了一系列穩態宇宙的數學模型。
  • 宇宙不斷膨脹究竟圖什麼,誰又是它膨脹的動力?
    其一是宇宙的均勻性,也就是不管怎麼看,只要範圍足夠大,宇宙的各個位置看上去並無不同。它是均勻且各向同性的,從不同方向、不同位置觀察到的結果都相同。傳統大爆炸理論從未能真正解釋這一點,只能假設最初就是這樣的。問題是,儘管我們知道只要給出足夠的時間,任何物體的集合都將達到一個均勻的溫度,但早期宇宙的演化是如此之快,根本就沒有足夠的時間來發生這個過程。
  • 宇宙起源究竟是怎樣的?科學家推翻宇宙大爆炸理論,各執己見
    人類從一個特定的類人猿祖先進化而來,那麼類人猿祖先從何而來?同樣,最初的單細胞生命形式經過漫長的歲月演變而成。那承載並孕育著生命的地球從何而來?地殼由宇宙中的氣體和塵埃組成。那宇宙是怎麼形成的呢?那是最根本的問題所在。關於宇宙的起源問題,經過無數次的研究和猜測,科學家們發現了一個最具說服力的理論,即大爆炸理論。
  • 美國學者用普朗克常數揭示宇宙膨脹理論
    忽然憑空出現了宇宙,微小但極度密集充滿能量。然後,在幾分之一秒的時間內,宇宙體積迅速膨脹——從10個數量級立即驟升到25個數量級。這個理論名為膨脹理論,是目前解釋宇宙大爆炸後發生的情形以及宇宙是如何發展到現在的狀況的主導理論。儘管很多科學家相信膨脹的確發生了,但他們仍然不知道它是何時以及如何發生的,或者如何停止的。到目前為止,仍然沒有確鑿性的實驗證據解釋宇宙這種加速的膨脹。
  • 「暴脹理論」有那麼一段時間,宇宙膨脹的速度是比光速要快
    ,如果沿著這個膨脹的過程往回追溯,那麼理論將得出一個和我們的直覺大相逕庭的結論,整個宇宙曾經被包含在一個起點之中,它的質量巨大,體積為0,密度無窮大。從「小小的一個點」膨脹為今天看到的浩瀚宇宙,這個過程叫做「宇宙大爆炸」,這就是目前認為的宇宙起源,很多聽說過宇宙大爆炸的人都把它想像成一場爆炸,並且認為這個和炸彈爆炸的場景應該差不多,像這種想像,在大爆炸之前所有的物質都集中在一個非常小的空間裡,之後所有的物質向外飛躍整個空間,形成今天所看到的宇宙。
  • 只有一個宇宙存在嗎?《無盡的平行宇宙:多世界解釋的起源》序言
    你是否曾經有過這樣的幻想,假如時間可以倒流該多好,假如人生可以重來我一定要做一個更好的自己。實際上並不需要時間倒流,你人生的所有夢想,所有的可能都已經在其他的平行宇宙中實現。如今,微波背景輻射已經證實我們的宇宙開始於大爆炸並處於加速膨脹中。但是,什麼引起了膨脹?什麼力量在不斷抵抗引力使宇宙膨脹的?大爆炸理論認為宇宙是從一個極小的奇點開始的,然後不斷膨脹成現在的樣子。這個機理理論上講是可以重複的,只要滿足一定的條件。一小片宇宙肯可能發生突然膨脹,從而形成一個嬰兒宇宙,這樣就可以不斷的派生出新的宇宙來。
  • 宇宙的起源——大爆炸學說
    雖然希臘哲學家曾經考慮過永恆宇宙的可能性,但是,所有西方主要的宗教一直堅持認為宇宙是上帝在過去某個特定時刻創造的。像歷史學家一樣,宇宙學家意識到開啟未來的鑰匙在於過去。而研究過去就得追溯到宇宙的起源,關於宇宙的起源,歷史上可謂眾說紛紜,而最具權威也被眾多 觀測所證實理論還是大爆炸宇宙學說。宇宙是由一個緻密熾熱的奇點於137億年前一次爆炸後膨脹形成的。
  • 對宇宙起源的探索:大爆炸理論、神造說
    1.1 人都在求問宇宙的起源我們人是一個很奇怪的動物,雖然神奇很小,無論是面對茫茫的大海,還是面對茫茫的穹蒼,或者是面對高山,人都是多麼的渺小。但是人卻擁有神奇的能力神奇的想像力。當孩子幾歲的時候,就會問一大堆的為什麼。孩子急於了解認識這個世界這個宇宙。我們很想知道這個世界的起源是這麼樣的。