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如果宇宙中的一切都在以一个不断增长的速度膨胀,难道所有的宇宙物体不都应该远离我们吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-05-14 14:22:46

在最大的范围内,加速获胜。在“小”尺度上(局部超星系团及以下),万有引力早就停止了膨胀,相互引力占据了主导地位。

现在来看更长的版本。

不,受引力束缚的物体不会开始远离彼此。另一种看待它的方法是强调膨胀不是一种力。

它是这样工作的。我们今天看宇宙,看到的是事物在飞散。这些东西也被引力拉在一起。这意味着(我将在下面解释关于加速的警告),在过去,物体一定是飞得更快了。

在这种情况下,唯一存在的力是(有吸引力的)引力,它减慢了膨胀。遥远的星系正在飞离,不是因为有什么东西在推动它们,而是因为它们有来自大爆炸本身的残余动量;唯一作用于它们的力,它们相互的引力,实际上是减慢了它们的飞行速度。

事实上,在宇宙中物质密度高于正常密度的部分(由于初始的小扰动),万有引力足以阻止膨胀;物质在亿年前就坍缩成恒星、星系和星系团。银河系和仙女座星系都是本地超星系团的成员,它们早已停止相互远离,最终可能会合并合并。然而,更远的物体继续远离我们(或我们,远离它们),因为我们的相对速度很高,由于涉及的距离巨大,我们的相互引力可以忽略不计。

现在来看看我在第二段中提到的警告:所有这些对于“正常”物质都是成立的,压强为零或者可以忽略不计。然而,所谓的“暗能量”有负压。对于普通物质(例如,气体的体积),重力通过压缩它来做功,当物质膨胀时释放能量。对于暗能量来说,情况正好相反:引力通过使其膨胀而起作用。换句话说,暗能量的作用就好像引力是排斥的一样。

此外,暗能量有一个特殊的性质,即它的能量密度不会随着宇宙的膨胀而降低。(正如你所预料的,对于普通物质,当体积翻倍时,它的质量/能量密度会减半。)因此,当宇宙膨胀时,非常大的体积最终被暗能量所控制。这些巨大的体积会因引力而互相排斥,导致膨胀速度增加。

然而,在“小”区域(在这里,“小”意味着,比如说,一个星系团),膨胀在很久以前就停止了,这种情况从来没有发生过:暗能量从来没有占据主导地位。银河系和仙女座星系以及它们之间的空间也是如此。所以引力排斥永远不会起作用;这两个星系的运动继续被它们的相互吸引所支配。这是真的,即使我们的局部超星系团,连同它所在的非常大的空间体积(以及这个体积所包含的所有暗能量),可能会被其他遥远的超星系团排斥,因此在最大的尺度上,膨胀会继续加速。

我突然想到,我可以提供一个简单的,希望不会太误导人的图表来说明这一点:

如果宇宙中的一切都在以一个不断增长的速度膨胀,难道所有的宇宙物体不都应该远离我们吗?

关键是在相邻星系之间,没有那么多暗能量。但是在非常大的体积上,暗能量占据主导地位,而且在未来,随着超星系团相互远离,暗能量将会占据更大的主导地位。

暗能量被认为是造成宇宙加速膨胀的原因。但是当宇宙年轻的时候,它是如此的稠密以至于加斯特在暗能量上占了上风。而那些在宇宙膨胀开始前感到被拉向彼此的物体,仍然有机会相互碰撞。

这就像,即使宇宙在膨胀,你也看不到地球和太阳之间的距离在增加。
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