宇宙加速膨胀是如何被发现的?膨胀的原动力是什么?
了解宇宙大爆炸理论的伙伴们一定知道,我们的宇宙一直在不断膨胀中。或许宇宙大爆炸理论最终被证实是错误的理解,但宇宙膨胀却是现实存在的,科学家们确实发现了宇宙一直在膨胀,而且在一百年前的20世纪20年代就已经发现了。
在上世纪20年代,著名物理学家哈勃通过天文望远镜观察遥远星系运行的时候,偶然发现星系正在快速远离地球,这是宇宙膨胀的一个有力的证据。
那么哈勃是如何确定遥远星系在快速远离地球的呢?根据一个著名的效应:多普勒效应。
先举个简单的例子。很多人都坐过火车,火车快要进站时会鸣笛,在鸣笛时,细心的伙伴们可能就会注意到,火车的鸣笛声会非常尖锐。而当火车驶离站台时,火车的鸣笛声会变得非常低沉。
同样的鸣笛,我们听起来为何有如此大的差异呢?
这是因为火车在驶向我们时,声音频率会变高(波长变短),因此听起来非常尖锐。当火车驶离我们时,声音频率会变低,就会变得比较低沉。
实际上这就是“多普勒效应”的一种体现。同样地,光波也具有这种特性,当光源不断靠近我们,光的波长就会变短(频率变高),发生蓝移。当光源远离我们,光的波长就会变长(频率变低),发生红移。
而哈勃在观察遥远星系时,观测到遥远星系发出的光发生了红移,这表明星系正在远离地球。而且远离的速度越来越快,著名的“哈勃定律”也因此被提出来。
哈勃的发现震惊了物理学界,因为在人们传统观念里,我们的宇宙应该是静态的,但哈勃发现的红移现象彻底打破了人们的传统认知,表明了宇宙一直在膨胀中。
那么既然宇宙在膨胀,为何我们感觉不到宇宙的膨胀呢?这很好理解,举个例子,我们都知道地球是圆的,但为何我们看到的地面是平的呢?
我们生活的空间太狭小了,这也造成了很多认知上的局限性。宇宙的膨胀体现在更大的宏观尺度上,这种尺度比太阳系还要大,通常情况下,是以星系为前提的。
科学家们还预测,随着宇宙膨胀不断加剧,膨胀的尺度也会从星系逐渐缩小,以至于到后来太阳系也会发生明显的膨胀,接下来是行星,我们人体,甚至分子,原子也会发生膨胀,最终被彻底撕裂,那时候就宣告宇宙的死亡。
那么,宇宙为什么会膨胀呢?
科学界的主流认识是,一种叫做“暗能量”的东西主宰着宇宙的膨胀,科学家并不太了解暗能量,否则就不会叫这个名字了。从目前的探索发现来看,暗能量更像是一种不断衍生出来的虚空能量,这种虚空状态让星系远离彼此,加剧了宇宙的膨胀。
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