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如果宇宙正在膨胀,它将会变成什么样?

2020/6/30 1:59:37 来源:原创 浏览:

当“膨胀”这一词在文章中出现时,我认为人们对这个词普遍存在误解。从人类目前可以观测到的情况而言,宇宙并没有膨胀成任何东西。那么为了让大家能够更好的理解这一概念,我将宇宙比作一块薄饼面糊。将宇宙空间比作面糊本身,而上面的巧克力碎片则比作各个星系。这些巧克力碎片中的某一小块就是我们的地球。

这块小小的巧克力人类并不清楚整个面糊到底有多大——它所能够确定的就是与它相比较,面糊的空间是巨大的。现在,假设我开始调高锅里面的温度,这块面糊开始膨胀并凝固。这些小碎片开始彼此远离,但是相对于整块面糊而言它们并没有改变其位置。

如果我们在巧克力碎片附近挑选出一个面糊颗粒,我们将发现该碎片和颗粒彼此之间保持相同的距离。因此即便空间在膨胀,但是星系的位置相对而言并未发生改变。从这个角度而言,我们对某些事情的看法将发生改变。如果我们的宇宙像面糊一样膨胀,那么星系之间的距离是否会发生改变?为了回答这一问题,现在让我们将宇宙间存在的各种力施加于这块薄饼上——例如重力,分子间作用力,原子之间的作用力,等等。

然后,让我们拿出两个卷尺。其中一个放在我们后兜中。我们将用另一个测量面糊当中随机两个星系之间的距离。两个卷尺均不受我们施加到煎饼宇宙的力的影响。我们夹住粉色星系的一端,然后走回黄色星系。卷尺显示10亿光年。接着我们开始等待。这个过程中,虽然宇宙在持续膨胀,但卷尺仍然显示的是10亿光年。因此我们得出结论:两个星系之间的距离并未发生改变。

然而,如果我们从后面的口袋里拿出第二把卷尺,将这两把卷尺做及进一步调查,我们发现了一些奇怪的事情:第一把卷尺上的记号与口袋里那把卷尺上的记号相比,后者的距离是前者的两倍。那么到底发生了什么?卷尺的读数是十亿,但现在是十亿的两倍,所以这段距离真的是二十亿吗?如果使用另一种卷尺会发生什么?我们现在对“距离”这个词有两种相互矛盾的解释。

如果卷尺的刻度是正确的,那么这两个星系相距10亿光年,这意味着距离保持不变。另一方面,如果我们用一根卷尺的长度来测量另一根卷尺的长度,那么两个星系之间的距离就是20亿光年,而这个距离发生了变化。不过,两种卷尺结果都同样正确; 因此,在这种情况下,距离的意义就变得毫无意义了。那么,宇宙没有膨胀,而是发生了伸展。那么距离到底是什么?所谓距离就是我们用来判断某一物质占据它所在空间相对大小的测量方式。如果空间延长了,但它们的大小就没有扩大——所以我们对大小的感知也就随之扩大了。因此,当这两个星系之间的空间结构发生了延伸,导致它们之间的卷尺也变长了,因而我们对“距离”的定义也变长了。

由于“大爆炸”的剩余动量以及存在一种称为暗能量的神秘形式的能量,因此宇宙并没有在扩张,而是在自我扩展。那么,宇宙会延伸成什么样呢?这是长久以来都困扰着天文学家们的一个问题。关于这个问题的答案有两个领域的人一直争论不休,领域一:宇宙是有限的;领域二:宇宙是无限的。人们并不清楚这两个领域哪一个是正确的,所以我们对于这个问题的回答也有两个。如果宇宙是有限的,它必然会有界限,这是一个空间结束而“无”开始的地方。我们无法想象这是一个什么样的地方,也没有办法在空间之外的地方去观察整个宇宙。

如果宇宙确实是无限的,它要么环绕自身,要么永无止境地延伸下去。 这两种情况都可以用一个理论上的数字列表来描述,该列表永远存在直到无限,如下所示:1, 2, 3, 4, 5…∞ 。就像以前的银河系一样,我们的数字宇宙现在扩大了两倍。 数字列表现在显示为:2, 4, 6, 8, 10…∞。数字之间的距离的确发生了延伸,但是列表的总数是否发生了延伸? 答案是否定的,无论数字之间的距离如何延伸,列表都是以无穷尽结束的。因此,宇宙的确没有发生扩展,它只是在延伸。那么它最终会延伸成什么样呢?我只能说,它延伸成了它自己。

作者: quora

FY: 黄小羽

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