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如果空间在膨胀,是产生了更多的空间单位,还是它们变得“更大”了?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-08-12 21:27:46

这取决于你对“空间单位”的定义。

根据目前的观察和我们最好的理论,我们的宇宙是无限的。就像所有“无限”的东西一样,从技术上讲,它不能变得更大。当天文学家说宇宙正在膨胀时,他们的意思非常具体:

如果宇宙中充满了无质量的尘埃粒子,它们之间没有力,空间的膨胀就会把它们分开。

如果空间在膨胀,是产生了更多的空间单位,还是它们变得“更大”了?

一些受欢迎的作家喜欢称之为“反重力”,然而,这是一个相当坏的名字,因为它非常不同于重力。当天文学家谈论空间膨胀时,他们是通过量化相关的现象来做到这一点的:平均而言,在一个体积整体中粒子的数量在下降,而且所有的粒子都在彼此远离(这被称为哈勃定律)。

回到长官的问题上。如果你把“空间单位”定义为某种固定的体积(比如一立方米),那么答案是否定的。根据定义,这个体积是固定的,所以它不会变大。但由于“无穷”的本质,你也不能有更多的(在数学意义上的基数)。目前有无数个单位。从大爆炸之后的那一刻起,宇宙就有了无数个单位,而且在可预见的未来也将如此。唯一改变的是平均“空间单位”内“东西”的数量。

如果“物质”就像我之前描述的无质量的尘埃,那么密度就会平稳下降。然而,宇宙中的许多“物质”是“粘性的”,也就是说它们会被其他“物质”吸引并形成团块。这些团块(如行星、恒星、星云、星系等)会在一起待很长一段时间。然而,由于宇宙的膨胀正在加速,它们将越来越难以保持在一起,最终它们将被撕裂。这有时被称为“大撕裂”。首先,像星云和星系这样松散的团块将会分散,只有过了很久行星和恒星才会开始一个接一个地爆炸。最后,单个原子和原子核会屈服于膨胀,直到只剩下点质量粒子,可能还有黑洞。

最后,你有时会看到“空间单位”的另一种定义:可移动的体积。这是一种更抽象的划分空间的方法,在许多宇宙学模拟中很有用。该理论认为,体积的增长速度与宇宙的增长速度相同。换句话说,使用这个定义,无质量的尘埃颗粒将保持完全静止,而“团块”将变得更小,密度更大。这对于一些计算是有用的,因为粒子的数量和它们的总质量是守恒的,然而其他的东西打破,例如光速随着时间变慢。
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