如果空间/时间的“结构”在膨胀,是否意味着每件事(每件事)都在变大?

时间:2020-10-05 10:34:03   作者:
时空的“结构”并没有膨胀,一切也绝对没有变大。

这是物理宇宙学中最常见的误解,我在Quora上写过很多次,有时甚至引用许多著名作家的教科书来阐明这一点。

当你观察遥远的星系时,它们之间的距离在增加。也就是说,如果你把一根巨大的卷尺绑在其中的一根上,把它一直拉到另一根,另一个星系就会沿着卷尺飞奔,而你每秒钟就需要越来越多的卷尺。这就是运动的定义:这两个星系正在彼此远离。

在某些情况下,这种运动停止了,因为星系之间的相互引力足以使它们保持在一起。这种受重力约束的系统不再会分崩离析。这也应该告诉你时空在这里没有做任何拉伸;是那些东西,也就是那些星系,在运动。当然,更小的东西(太阳系、恒星、行星),或者小到可以用除重力以外的力量聚集在一起的东西(岩石、房子、人、细菌、原子),也不会变大。

所以误解来自哪里?当你看到两个遥远的星系在飞散,彼此远离时,它们可能在宇宙微波背景下处于静止状态。这就是膨胀的时空的本质:在银河系所在的地方“静止”,与在离这里很远的地方“静止”是不一样的。

我刚才所描述的是正式编码在一个常被用来描述膨胀的宇宙的坐标系统中:在“相互移动的坐标”中,两个星系的位置保持不变,即使它们之间的距离因为时空度规的改变而增加。

但此时我们应该提醒自己,物理并不依赖于坐标的选择。我们没有义务使用comoving坐标。什么是物理应该描述测量的结果。当你测量这两个之间的距离遥远的星系,它增加随着时间的推移,所以他们彼此远离。这里不做任何拉伸时空;是物质在移动。
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