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06月
05
2023
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宇宙膨胀到底是什么原理

宇宙是一个宏伟无比的物体,包含着数以亿计的星系和星球。在如此广阔的宇宙中,一个最为重要的问题就是宇宙的起源和演化。以前人们普遍认为宇宙是静态平衡的,但在20世纪初,科学家们发现宇宙在不断地膨胀,这一发现开启了宇宙学的新时代,至今都没有明确的解释。

从最开始的宇宙大爆炸开始,宇宙就开始了膨胀。在过去几十年的研究中,科学家们发现,宇宙的膨胀速度越来越快。那么宇宙膨胀的背后是什么原理?这是一个仍然存在着诸多争议的问题,我们现在让我们一起探讨一下。

宇宙膨胀到底是什么原理

一、爱因斯坦的广义相对论

爱因斯坦在1915年提出了广义相对论,建立了我们现在所称的爱因斯坦场方程。这个方程一开始计算结果表明宇宙是静态平衡的,但后来随着更多的观测数据的不断积累,科学家们发现宇宙并不是一个静态不变的物体,反而是在不断的膨胀之中,于是他们开始推测爱因斯坦原本的假设存在一些问题。

在广义相对论中,质量、能量会弯曲时空,这和牛顿力学存在了明显的区别。我们都知道,在牛顿力学中引力的作用完全是由质量和距离来决定的,但在广义相对论中,时空结构也会影响引力的作用。因此,爱因斯坦的理论认为,宇宙伸缩应该是因为物质和能量的作用,而不是像牛顿力学认为的那样只是引力的作用。

二、引力作用

在广义相对论中,物体如果悬挂在大气中,比如气球或飞行器,它们感受到的重力将会通过时空的弯曲来实现。在宏观物理学中,这个作用被称为牛顿重力定律, 它告诉我们两个物体间作用的引力与它们的质量和作用力之间的距离有关。

在宇宙中,同样的道理也适用。对于星系间的距离而言,引力是天文学家们普遍关注的重要问题。引力的大小随着物体的质量和它们之间的距离逐渐增加而增加。 这就意味着有一个“地球磁场”一样的力场环绕了整个宇宙。

三、暗物质和暗能量

引力的作用也存在很多限制,特别是当我们面对宇宙的大规模且深遂的现列时,暗物质和暗能量就变得更加引人注目了。

暗物质是目前广泛接受的模型,宇宙中的物质只是带有可见光波长的可见物质中很小的一部分。暗物质包括了幽灵粒子或暗中子和暗矢量粒子等。虽然暗物质难以观测,但科学家们利用引力的表现特征来推断其存量。

暗能量则是宇宙加速膨胀的原因。它的物理机理与引力的作用方式类似。暗能量的特点是,在空间中存在一个常数作用力,背后则是一个足以改变宇宙面貌的谜团。

因此,我们可以得出结论,宇宙膨胀的原理是由于物质和4D时间的作用。我们还需要更多的科学家和天文学家的努力来研究这个问题,探索宇宙的奥秘,揭晓宇宙的真相,揭开一个崭新的宇宙时代的序幕。