對于天文愛好者來說,關于“宇宙正在超光速膨脹”這樣的說法并陌生。而“宇宙膨脹”這樣的觀點里面也有很多暫時不能理解和解答的問題,比如:是什么力量支撐宇宙的膨脹?“超光速”又是多快?宇宙的物質又在往哪里膨脹呢?
我們常把宇宙形容為“無邊無界”的空間,既然還在膨脹,那么就說明這個空間正在不斷放大中。宇宙外面還有空間嗎?那又是什么?
宇宙膨脹
在1929年的時候,美國的天文學家針對遠方宇宙空間的觀測時發,現所有的星云之間都在相互快速遠離。
因此,科學家做出了一個猜想,倒推出宇宙在最開始之前,應該可以縮小一個奇點的狀態。因為這個奇點內部因為巨大高溫高壓,發生重力坍縮,一直到現在各個物質之間都在快速遠離,并且速度越來越快,達到超光速的水準。
這就是關于宇宙誕生的一種猜測。同時,宇宙大爆炸帶來的能量一直在不斷的使宇宙膨脹,不受其它任何排斥力的作用。
除了天文觀測以外,天文學家為了證明這種運動的真實存在,根據宇宙的紅移現象,也發現了類似于天體之間距離越來越大的物質運動。
但是,這樣的猜想同樣也存在一些質疑,比如宇宙的速度極限是光速,那么它如何實現超光速運動的?同時宇宙膨脹又是在往哪里膨脹?宇宙之外是不是還有其他物質或者空間?
超光速
在物理學上,我們一般認為物質的運動速度極限是光速。而在宇宙中,除了光以外,沒有其他物質可以達到光速。但是在上面我們說到,宇宙中的物質正在以超光速的速度膨脹。這不就和前面的觀點產生相互矛盾了嗎?
“光速”其實是在某一段時間里,科學家對于物質運動極限的一種認知,再因此做出了一些限定假設。在2011年9月,意大利物理學家在事業中發現了一種超光速的中微子,也就是說,超光速運動的物質是可能存在的。如果這個試驗數據真實準確的話,那么愛因斯坦從前所提到的“超光速運動會形成黑洞”的理論,也將會受到挑戰。只是遺憾的是,在第二年,研究人員就宣布了這項實驗的錯誤。
那么是否與這個超光速膨脹,就違背了速度極限的理論說法呢?其實并沒有。
相對于星系的超光速遠離,我們在一定意義上將它理解為物質運動的速度,然而實際上,宇宙的超光速膨脹并不是各個星際之物質之間的運動產生的相互遠離,而是一種空間的自我膨脹引起的物質之間相互遠離的過程。
空間膨脹
我們可以理解為在宇宙誕生之初,一切都是虛無禁止的,沒有“空間”和“時間”這樣的概念。隨著宇宙的爆炸和不斷膨脹,才慢慢出現了這兩個概念。
奇點本身并不包含任何空間結構。奇點爆炸后,宇宙空間不斷膨脹,而充斥在空間當中的星際物質,也跟著空間結構的變化不斷增長和擴張,產生相互拉扯的被迫遠離勢態。
我們可以將宇宙空間的膨脹運動,理解為一個不斷充氣放大的氣球,隨著氣球的不斷長大,氣球上的圖案也會產生放大或者遠離的現象。
因為氣球的膨脹過程并沒有指定某一個固定的方向,而是向所有方向同時進行,因此,在氣球表面的兩個點之間,距離拉扯速度應該是膨脹速度的兩倍。
我們可以這樣理解:那我們和朋友告別時,朋友站在原地不動,而我們自己以每分鐘50米的速度離開時,和朋友之間遠離的速度就是我們的運動速度,也就是50米每分鐘;而當朋友和我們同時以50米每分鐘的速度,向兩個方向同時運動的話,那么朋友和我們之間的遠離速度就是100米每分鐘。當這個速度越來越大的時候,互相遠離的速度也會成倍增長。直到物質的運動速度超過光速的一半,那么總體的膨脹速度就已經達到了超光速。
根據科學家的計算,宇宙目前的年齡大約是138億歲,但是目前人類發現的宇宙的整體空間,已經達到了930億光年。從這個方面來說,宇宙膨脹的速度早就已經遠遠超過了光速的極限。
既然空間還在不斷擴張,那么它又是在往哪里膨脹?宇宙之外又有什么?
宇宙之外
在文章開頭我們提到,宇宙是一個有限無界的空間。
前面的宇宙空間是930億光年的數據,只是在人類目前可觀測的宇宙范圍之內得出來的。在此之外,宇宙空間是否還有更廣闊的存在,或者說宇宙之外是否還有其他類似于宇宙結構的物質,人類目前并不能確定,因為宇宙的空間可能遠比我們所觀測到的大的多。
當然也有很多人猜測,宇宙之外可能也和我們一樣,還有另外的相似空間,就像是另一個平行宇宙一樣。那里的物理定律可能跟現有的宇宙一樣,也可能不一樣。
就像很多電影橋段當中設置的情節那樣,我們每做一個不同的決定,就會產生一個不同的空間分離出去,產生的結果也不盡相同。
然而宇宙之外到底是不是還有其他宇宙,或者到底存在什么,我們目前還不能得到絕對正確的解釋。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.