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今天的宇宙,是在膨胀还是在收缩?

2019-09-24来源:家天下



今天的宇宙,是在膨胀还是在收缩?


137亿年间宇宙的时间线图示及其伴随的膨胀。出处:NASA/WMAP科学团队


试着想想,或许宇宙压根儿就没在扩张,只是因为万物都在收缩,这才使宇宙看起来像是在膨胀。和你一样,科学家也在思考这个问题。

你应该听说过宇宙膨胀假说,提出这个假说的人宣称:宇宙始于大爆炸,而且那次爆炸从未结束,甚至还在加速。但是,他们并不能说明是什么力量导致了宇宙膨胀的加速,只会说是神秘的“暗能量”,或者像是魔法这样虚无的东西。如果真是这样,加速度就不该是物理量,而是魔法课堂上的魔药反应。


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如果我告诉你说:相对于上述的扩张论,存在另一种假说,即距离保持不变,而一切都在缩小。那么这样的话,想想结果会怎样?我们的宇宙是否注定要向Microverse(漫威世界中的微型宇宙)演变?这样演变的结果是,一定时间内,银河系将成为猎户座腰带上的坠饰,就好比咖啡杯变得和顶针差不多大那样。那么宇宙到底有没有在缩小?


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要回答上面的问题,有一个重要而关键的假设是,缩小的宇宙和膨胀的宇宙看起来完全一样,这听起来很奇怪,但造成这种状况并不是因为魔法或者魔术。你不必太在意我的话,因为我们有科学证据来打破宇宙收缩论。

让我们从距离开始。如果地球和地球上的一切都变小了,包括人和米尺在内的一切都变小了。那么一米的长度就会比之前短,这就意味着光速会比之前快。可是过去的光速真的会比现在慢吗?恐怕不是的,因为这违背了宇宙收缩理论。但我们如何确认光速没有改变呢?


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首先,你应该见过光谱线,或者至少听说过它们的应用——科学家们用它来测定物质的化学成分。光速的变化会影响到遥远物体的光谱线,有人在观察遥远的气体云后计算出,光速在过去70亿年里变化了不足十亿分之一。

同样的,随着时间的推移,收缩的物体会变得更加密集。这意味着,在过去,万有引力常数应该很小。有人研究过这个问题,但没有发现万有引力有任何变化。


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本图显示了电磁光谱和地球大气对光的吸收,并说明了特定波长光的益处。位于智利的阿尔玛公司拥有现代固态电子设备,能够克服地球大气的局限性进行观测。出处:Wikimedia, T.Reyes


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此外,如果宇宙中的物体在收缩,那么实际上,宇宙正在塌陷。如果星系没有相互远离,它们之间的引力将会使它们向彼此靠拢。即使同时它们自身也在缩小,如果质量不变,那么它们的重力也会同样强大,缩小不能阻止它们的相互吸引。所以,一个由缩小物体组成的宇宙看起来不会是我们现在观测到的这样。

综上,我们可以确定的是,我们和宇宙中其他所有东西都不会缩小。但儿童手工玩具热缩片除外。


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艺术家对宇宙膨胀的解释。出处:NASA,Goddard Space Flight Center

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