宇宙中的膨胀,是指整个宇宙的空间不断地扩张着。这个概念最早是由比利时天文学家乔治·勒梅特尔(Georges Lemaître)提出的,他认为宇宙膨胀的原因是宇宙始于一次巨大的爆炸(Big Bang)。而今天,宇宙膨胀的事实已经被科学家们证实,并被普遍接受。
宇宙膨胀的证据
最早证实宇宙膨胀理论的是天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)在1929年的一次观测。他发现,远离地球的星系比靠近地球的星系更加红移,这就说明星系远离地球,而远离地球则意味着宇宙正在膨胀。此后,不断有相似的观测结果出现,证明了宇宙是不断膨胀的。
科学家们发现,宇宙的膨胀是非常缓慢的。在一千万年的时间里,宇宙只扩张了1%。但是随着时间的推移,这个扩张速度慢慢增加了。而现在,它的膨胀速率已经达到了每秒约72千米。这个速度对于人类而言虽然微不足道,但对于宇宙中非常庞大的星系和星云来说,却是相当快的。
宇宙膨胀的原因
现在我们已经知道了宇宙正在不断膨胀,那么这究竟是为什么呢?研究人员们认为,宇宙的膨胀与大爆炸有关。大约138亿年前,整个宇宙都被压缩成了一个非常小、非常热、非常密的点,这个点就被称为“奇点”(singularity)。突然之间,奇点爆炸了,这个爆炸就是我们今天所说的“大爆炸”。
伴随着这次大爆炸,宇宙中的所有物质都被释放出来,向外扩散。这个物质云中的原子密度非常高,所以云越来越薄,直到空气稀薄到只有星系这么大。在这个时候,暗能量开始作用,使它们离得更远。
暗能量是什么?
暗能量被认为是宇宙膨胀的主要驱动力,在一定程度上它是一个未知量子力学。暗物质是一种我们无法直接探测到的物质,因为它与普通物质不同,它既没有电荷也没有轨道,我们目前没有发现任何可以检测暗物质的方法。不过,通过观测红移,我们可以看到一些暗能量周围的影响。
暗能量存在的证据有很多,比如最近宇宙背景辐射的仪器测量结果。这个结果显示,暗能量约占宇宙总能量的70%。暗能量的存在非常巨大,它对宇宙的膨胀产生了重要作用。
宇宙膨胀的影响
宇宙膨胀的影响是多种多样的。其中比较明显的是红移,这是指我们观测到的星系和星云的光线波长比计较,光线被拉长成了红色。这种红移是由于宇宙膨胀的速度导致的,而且这种红移也用来证实宇宙膨胀的。
还有一个影响就是各种星系和星云之间的相对运动。由于宇宙的扩张,星系之间的相对运动看起来非常急速,但实际上却是相对衰减的。而且宇宙膨胀的速度也会影响着星系之间的引力相互作用。当宇宙加速膨胀时,星系之间的引力会变得相对较弱,当然反之亦然。
结语
宇宙膨胀是一个将我们的宇宙带向未知领域的重要概念。它让我们重新审视了宇宙的本质,也启示了我们理解如此宏大和不可思议的宇宙的更深层次性质。但是,它本身并不是一个完美的理论。随着我们对宇宙的探索和发现,我们相信它的理论基础也会进一步完善。
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