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宇宙将何去何从?

地心说

一向以来都是古今中外学者们都很喜好研究“宇宙发源和演化”的问题。在古希腊罗马时代,那时逐渐形当作了一个关于宇宙的模子,这就是地心说模子。

这个地心说模子到了托勒密手里逐渐成长和当作熟,并在后来的1000多年里当作为了西方学术圈的本家儿流理论,甚至连教会都认同了这个模子。

日心说

后来,到了文艺回复期间,哥白尼提出了与地心说判然不同的不雅点,这就是日心说。不外,哥白尼的日心说并没有获得普遍的认同。这是因为哥白尼的日心说只是把宇宙的中间从地心说换当作了太阳,除此之外此刻精确性和展望能力上几乎和地心说不同不大。

后来,伽利略经由过程天文千里镜不雅测发现,木星也有本身的卫星,要知道地心说的根本是:宇宙中所有的天体都绕着地球转。是以,伽利略的发现从底子上否认了地心说。

不仅仅是伽利略,第谷还发现了超新星以及搞清晰了彗星形当作道理,这也从底子上都定了地心说的别的一个根底:天界不变论。

无论是伽利略仍是第谷,素质上都只是否认了地心说,可是日心说的精确度依然没有超越地心说。后来,第谷的学生开普勒在第谷留下来的海量数据中,计较出了行星活动的轨迹是椭圆,并提出了闻名的开普勒三大定律。

颠末开普勒的批改,日心说的精准度大幅度地晋升,开普勒三大定律起头逐渐代替地心说在学术圈的本家儿流地位。不外,开普勒还遗留下一个问题没能解决,这个问题就是:行星活动的轨迹为什么是椭圆?

牛顿与万有引力定律

1687年,牛顿颁发了物理学史里程碑式的著作《天然哲学的数学道理》,在这本书中,牛顿提出了他的力学三大定律和万有引力定律。牛顿就是经由过程他的力学系统同一了天界和地球上的物理学纪律,同时也诠释了为什么行星运行的轨迹是椭圆。

自从有了牛顿的理论,宇宙中间论就起头变得没有意义。并且按照牛顿的理论,若是宇宙是物质本家儿导的,那么宇宙就应该在引力的感化下,逐渐标的目的中间接近,最终压缩当作一个“点”,可事实上并没有发生这样的工作,那事实是咋回事呢?

牛顿认为宇宙应该是无限大的,是以,宇宙并没有中间,或者说宇宙处处都是中间。于是,宇宙处处引力都应该是均衡的,也就不会有标的目的中间挨近的趋向。

爱因斯坦和广义相对论

在接下里的两百多年里,那时的学者们遍及认同:宇宙是永恒的。也就是说,宇宙本来是什么样,此刻仍是什么样,从大标准上看,几乎是没有什么太大的转变;同时,宇宙是无限大的,以至于宇宙不会在引力的感化下标的目的中间缩短。固然在这两百年内也有人质疑过这个不雅点,好比:奥伯斯就提出过闻名的奥伯斯佯谬,以此来证实宇宙可能是有限大的。

不外,总体上来说,对那时的学者来说,大师更愿意相信前者。爱因斯坦开初也是持有近似的设法,后来他提出了闻名的广义相对论,广义相对论对引力进行了从头的诠释,爱因斯坦认为引力的素质其实是时空的扭曲。

于是,他也起头建构本身的宇宙不雅。在他的广义相对论理论中,有一个描述宇宙的引力场方程,爱因斯坦获得这个方程时,他就发现:这个方程预示着宇宙在跟着时候的流逝而发生膨胀。这和他一向以来的崇奉是相违反的,于是,他为了抵消这个膨胀效应,就在这个方程中添加了一个宇宙常数。只要这个宇宙常数拔取恰当的值,就可以抵消失落宇宙膨胀的效应。

勒梅特&哈勃

爱因斯坦这也算是独行其是了,于是,就引来了同业们的否决。首先提出否决声音的是勒梅特,他认为宇宙应该是膨胀的,而不是应该是永恒的。

不外,他并不否决爱因斯坦在方程里加宇宙常数,相反他认为宇宙常数应该存在,不外不是用来抵消宇宙膨胀,而是用来描述宇宙膨胀的速度大小,分歧的宇宙常数的取值,就可以让宇宙具有分歧的膨胀速度。

勒梅特只是从理论上提出的否决的定见。而天文学家哈勃则是操纵不雅测手段,他长年在不雅测银河系外的星系,他就发现,大大都银河系外的星系都在发生红移,说白了就是在远离我们。

哈勃的发现,其实只能用宇宙膨胀来诠释。原因也很简单,若是不是宇宙膨胀,那么各个星系应该是有的接近我们,有的在远离我们,而不是几乎都在远离我们。

由此,哈勃还提出了闻名的哈勃定律,来描述星系红移。为了表扬勒梅特和哈勃的进献,现在哈勃定律已经改名为:哈勃-勒梅特定律。

宇宙大爆炸

哈勃的不雅测也在标的目的我们暗示一个事理:若是宇宙是在膨胀的,那么我们沿着时候往回猜测,宇宙就应该是标的目的收受接管缩的,若是追溯到宇宙的起点,那宇宙应该是从一个“点”起头膨胀开来的。当然,物理学家和天文学家不克不及仅仅是靠猜测,他们还插手了很多核物理的理论,从而获得了闻名的宇宙大爆炸模子。

宇宙大爆炸理论告诉我们,宇宙发源于138亿年前的一次大爆炸。在此次大爆炸后,宇宙起头膨胀,温度起头下降,而且逐渐发生了现在宇宙的一切。而宇宙大爆炸还需要两个关头证据,一个是宇宙微波布景辐射,一个是氦元素品貌,这两个证据也在后来陆续被找到,这才使得宇宙大爆炸理论当作为了学术界的本家儿流认同。

未解之谜

若是我们此刻回头来看,就发现勒梅特是十分机智的,他想要用宇宙常数来描述宇宙的膨胀速度。事实上,这也被他言中了。若是宇宙只有引力,而没有斥力,那么宇宙的膨胀速度就不该该是恒定的,而应该在引力感化下逐渐减速。

不外,这一切在上宿世纪的两个天文学发现中被打破。首先是科学家发现,星系中的恒星活动速度都跨越理论值,这申明还有一些我们看不到的物质在供给引力,科学家就把这些物质叫做暗物质。

1998年两个科研小组颁发了一个不雅测陈述,他们不雅测了Ia超新星。他们就发现,宇宙非但没有在减速,相反还在加快。这申明宇宙中还存在着一种我们看不到的物质,在供给和引力截然相反的斥力,驱动着宇宙膨胀。暗物质和暗能量是现在天文学界研究的前沿问题,它们在宇宙中的占比大大跨越了已知物质,达到了95%以上。

也就是说,它们的组成和影响影响了宇宙常数,同时也是影响宇宙将来演化的原因。而现在我们却对他们全无所闻,是以,想要领会宇宙的将来,我们就必需先搞懂暗物质和暗能量。

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