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宇宙有盡頭嗎？ 宇宙有盡頭嗎？這個問題一直是科學(xué)界的焦點(diǎn)，也一直困擾著人類。自古各國科學(xué)家就在爭相討論這個問題，在物理學(xué)的研究領(lǐng)域中，這也是最大的一個問題，即宇宙學(xué)。 在伽利略與牛頓之前，傳統(tǒng)的宇宙結(jié)構(gòu)認(rèn)為它是一個有限邊的世界。在哥白尼的太陽中心說中仍保持著有限有邊的結(jié)構(gòu)圖式，而到了牛頓時代，有關(guān)科學(xué)家開始普遍采用無限無邊的觀點(diǎn)，即認(rèn)為宇宙的體積是無限的，也沒有空間邊界。雖然愛因斯坦的廣義相對論提出了宇宙是個有限無邊的體系，而牛頓力學(xué)的無限無邊體系和亞里士多德的有限有邊體系又有力地反駁了這一觀點(diǎn)，目前這些觀點(diǎn)并沒有得到科學(xué)家的一致認(rèn)同，甚至有人認(rèn)為宇宙空間會隨著歲月的變遷而不斷膨脹，因?yàn)榭臻g是無邊無際的，時間是無始無終的。而到底宇宙是否有盡頭，這一直是個難以解釋的謎，所以這有待與我們?nèi)ミM(jìn)一步發(fā)現(xiàn)…… 應(yīng)該問我們生活的宇宙是否有盡頭 N種可能：1、宇宙外是另一個宇宙 推出 我們生活的宇宙有盡頭 2、宇宙外是一個非宇宙 推出 我們生活的宇宙沒有盡頭 3、宇宙外是多個平行宇宙 推出 我們生活的宇宙有盡頭 4、宇宙外是多個平行非宇宙 推出 我們生活的宇宙沒有盡頭 5、宇宙外是多個相交宇宙 推出 我們生活的宇宙有盡頭 6、宇宙外是多個相交非宇宙 推出 我們生活的宇宙沒有盡頭 7、宇宙沒有外部空間 推出 我們生活的宇宙沒有盡頭 。。。。。。 目前科學(xué)家只研究出這么多 多維宇宙假說尚在研究討論中。 宇宙的盡頭在哪里 宇宙是否有盡頭? 宇宙有盡頭么？宇宙以外是什么樣子？？ 有限、無限及宇宙的邊界 1917年，愛因斯坦發(fā)表了著名的“廣義相對論”，為我們研究大尺度、大質(zhì)量的宇宙提供了比牛頓“萬有引力定律”更先進(jìn)的武器。應(yīng)用后，科學(xué)家解決了恒星一生的演化問題。而宇宙是否是靜止的呢?對這一問題，連愛因斯坦也犯了一個大錯誤。他認(rèn)為宇宙是靜止的，然而1929年美國天文學(xué)家哈勃以不可辯駁的實(shí)驗(yàn)，證明了宇宙不是靜止的，而是向外膨脹的。正像我們吹一只大氣球一樣，恒星都在離我們遠(yuǎn)去。離我們越遠(yuǎn)的恒星，遠(yuǎn)離我們的速度也就越快?？梢酝葡耄喝绻嬖谶@樣的恒星，它離我們足夠遠(yuǎn)以至于它離開我們的速度達(dá)到光速的時候，它發(fā)出的光就永遠(yuǎn)也不可能到達(dá)我們的地球了。從這個意義上講，我們可 以認(rèn)為它是不存在的。因此，我們可以認(rèn)為宇宙是有限的。 “宇宙到底是什么樣子?”目前尚無定論。值得一提的是史蒂芬·霍金的觀點(diǎn)比較讓人容易接受：宇宙有限而無界，只不過比地球多了幾維。比如，我們的地球就是有限而無界的。在地球上，無論從南極走到北極，還是從北極走到南極，你始終不可能找到地球的邊界，但你不能由此認(rèn)為地球是無限的。實(shí)際上，我們都知道地球是有限的。地球如此，宇宙亦是如此。 怎么理解宇宙比地球多了幾維呢?舉個例子：一個小球沿地面滾動并掉進(jìn)了一個小洞中，在我們看來，小球是存在的，它還在洞里面，因?yàn)槲覀內(nèi)祟愂恰叭S”的；而對于一個動物來說，它得出的結(jié)論就會是：小球已經(jīng)不存在了!它消失了。為什么會得出這樣的結(jié)論呢?因?yàn)樗钤凇岸S”世界里，對“三維”事件是無法清楚理解的。同樣的道理，我們?nèi)祟惿钤凇叭S”世界里，對于比我們多幾維的宇宙，也是很難理解清楚的。這也正是對于“宇宙是什么樣子”這個問題無法解釋清楚的原因。 1、均勻的宇宙 長期以來，人們相信地球是宇宙的中心。哥白尼把這個觀點(diǎn)顛倒了過來，他認(rèn)為太陽才是宇宙的中心。地球和其他行星都圍繞著太陽轉(zhuǎn)動，恒星則鑲嵌在天球的最外層上。布魯諾進(jìn)一步認(rèn)為，宇宙沒有中心，恒星都是遙遠(yuǎn)的太陽。 無論是托勒密的地心說還是哥白尼的日心說，都認(rèn)為宇宙是有限的。教會支持宇宙有限的論點(diǎn)。但是，布魯諾居然敢說宇宙．是無限的，從而挑起了宇宙究竟有限還是無限的長期論戰(zhàn)。這場論戰(zhàn)并沒有因?yàn)榻虝啦剪斨Z而停止下來。主張宇宙有限的人說：“宇宙怎么可能是無限的呢?”這個問題確實(shí)不容易說清楚。主張宇宙無限的人則反問：“宇宙怎么可能是有限的呢?”這個問題同樣也不好回答。 隨著天文觀測技術(shù)的發(fā)展，人們看到，確實(shí)像布魯諾所說的那樣，恒星是遙遠(yuǎn)的太陽。人們還進(jìn)一步認(rèn)識到，銀河是由無數(shù)個太陽系組成的大星系，我們的太陽系處在銀河系的邊緣，圍繞著銀河系的中心旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速大約每秒250千米，圍繞銀心轉(zhuǎn)一圈約需2.5億年。太陽系的直徑充其量約1光年，而銀河系的直徑則高達(dá)10萬光年。銀河系由1000多億顆恒星組成，太陽系在銀河系中的地位，真像一粒砂子處在北京城中。后來又發(fā)現(xiàn)，我們的銀河系還與其他銀河系組成更大的星系團(tuán)，星系團(tuán)的直徑約為107光年(1000萬光年)。目前，望遠(yuǎn)鏡觀測距離已達(dá)100億光年以上，在所見的范圍內(nèi)，有無數(shù)的星系團(tuán)存在，這些星系團(tuán)不再組成更大的團(tuán)，而是均勻各向同性地分布著。這就是說，在10的7次方光年的尺度以下，物質(zhì)是成團(tuán)分布的。衛(wèi)星繞著行星轉(zhuǎn)動，行星、彗星則繞著恒星轉(zhuǎn)動，形成一個個太陽系。這些太陽系分別由一個、兩個、三個或更多個太陽以及它們的行星組成。有兩個太陽的稱為雙星系，有三個以上太陽的稱為聚星系。成千億個太陽系聚集在一起，形成銀河系，組成銀河系的恒星(太陽系)都圍繞著共同的重心——銀心轉(zhuǎn)動。無數(shù)的銀河系組成星系團(tuán)，團(tuán)中的各銀河系同樣也圍繞它們共同的重心轉(zhuǎn)動。但是，星系團(tuán)之間，不再有成團(tuán)結(jié)構(gòu)。各個星系團(tuán)均勻地分布著，無規(guī)則地運(yùn)動著。從我們地球上往四面八方看，情況都差不多。粗略地說，星系固有點(diǎn)像容器中的氣體分子，均勻分布著，做著無規(guī)則運(yùn)動。這就是說，在10的8次方光年(一億光年)的尺度以上，宇宙中物質(zhì)的分布不再是成團(tuán)的，而是均勻分布的。由于光的傳播需要時間，我們看到的距離我們一億光年的星系，實(shí)際上是那個星系一億年以前的樣子。所以，我們用望遠(yuǎn)鏡看到的，不僅是空間距離遙遠(yuǎn)的星系，而且是它們的過去。從望遠(yuǎn)鏡看來，不管多遠(yuǎn)距離的星系團(tuán)，都均勻各向同性地分布著。 因而我們可以認(rèn)為，宇觀尺度上(10的5次方光年以上)物質(zhì)分布的均勻狀態(tài)，不是現(xiàn)在才有的，而是早已如此。 于是，天體物理學(xué)家提出一條規(guī)律，即所謂宇宙學(xué)原理。這條原理說，在宇觀尺度上，三維空間在任何時刻都是均勻各向同性的?，F(xiàn)在看來，宇宙學(xué)原理是對的。所有的星系都差不多，都有相似的演化歷程。因此我們用望遠(yuǎn)鏡看到的遙遠(yuǎn)星系，既是它們過去的形象，也是我們星系過去的形象。望遠(yuǎn)鏡不僅在看空間，而且在看時間，在看我們的歷史。 2、有限而無邊的宇宙 愛因斯坦發(fā)表廣義相對論后，考慮到萬有引力比電磁力弱得多，不可能在分子、原子、原子核等研究中產(chǎn)生重要的影響，因而他把注意力放在了天體物理上。他認(rèn)為，宇宙才是廣義相對論大有用武之地的領(lǐng)域。 愛因斯坦1915年發(fā)表廣義相對論，1917年就提出一個建立在廣義相對論基礎(chǔ)上的宇宙模型。這是一個人們完全意想不到的模型。在這個模型中，宇宙的三維空間是有限無邊的，而且不隨時間變化。以往人們認(rèn)為，有限就是有邊，無限就是無邊。愛因斯坦把有限和有邊這兩個概念區(qū)分開來。 一個長方形的桌面，有確定的長和寬，也有確定的面積，因而大小是有限的。同時它有明顯的四條邊，因此是有邊的。如果有一個小甲蟲在它上面爬，無論朝哪個方向爬，都會很快到達(dá)桌面的邊緣。所以桌面是有限有邊的二維空間。如果桌面向四面八方無限伸展，成為歐氏幾何中的平面，那么，這個歐氏平面是無限無邊的二維空間。 我們再看一個籃球的表面，如果籃球的半徑為r，那么球面的面積是4πr的2次方，大小是有限的。但是，這個二維球面是無邊的。假如有一個小甲蟲在它上面爬，永遠(yuǎn)也不會走到盡頭。所以，籃球面是一個有限無邊的二維空間。 按照宇宙學(xué)原理，在宇觀尺度上，三維空間是均勻各向同性的。愛因斯坦認(rèn)為，這樣的三維空間必定是常曲率空間，也就是說空間各點(diǎn)的彎曲程度應(yīng)該相同，即應(yīng)該有相同的曲率。由于有物質(zhì)存在，四維時空應(yīng)該是彎曲的。三維空間也應(yīng)是彎的而不應(yīng)是平的。愛因斯坦覺得，這樣的宇宙很可能是三維超球面。三維超球面不是通常的球體，而是二維球面的推廣。通常的球體是有限有邊的，體積是4/3πr的3次方，它的邊就是二維球面。三維超球面是有限無邊的，生活在其中的三維生物(例如我們?nèi)祟惥褪怯虚L、寬、高的三維生物)，無論朝哪個方向前進(jìn)均碰不到邊。假如它一直朝北走，最終會從南邊走回來。 宇宙學(xué)原理還認(rèn)為，三維空間的均勻各向同性是在任何時刻都保持的。愛因斯坦覺得其中最簡單階情況就是靜態(tài)宇宙，也就是說，不隨時間變化的宇宙。這樣的宇宙只要在某一時刻均勻各向同性，就永遠(yuǎn)保持均勻各向同性。 愛因斯坦試圖在三維空間均勻各向同性、且不隨時間變化的假定下，救解廣義相對論的場方程。場方程非常復(fù)雜，而且需要知道初始條件(宇宙最初的情況)和邊界條件(宇宙邊緣處的情況)才能求解。本來，解這樣的方程是十分困難的事情，但是愛因斯坦非常聰明，他設(shè)想宇宙是有限無邊的，沒有邊自然就不需要邊界條件。他又設(shè)想宇宙是靜態(tài)的，現(xiàn)在和過去都一樣，初始條件也就不需要了。再加上對稱性的限制(要求三維空間均勻各向同性)，場方程就變得好解多了。但還是得不出結(jié)果。反復(fù)思考后，愛因斯坦終于明白了求不出解的原因：廣義相對論可以看作萬有引力定律的推廣，只包含“吸引效應(yīng)”不包含“排斥效應(yīng)”。而維持一個不隨時間變化的宇宙，必須有排斥效應(yīng)與吸引效應(yīng)相平衡才行。這就是說，從廣義相對論場方程不可能得出“靜態(tài)”宇宙。要想得出靜態(tài)宇宙，必須修改場方程。于是他在方程中增加了一個“排斥項(xiàng)”，叫做宇宙項(xiàng)。這樣，愛因斯坦終于計算出了一個靜態(tài)的、均勻各向同性的、有限無邊的宇宙模型。一時間大家非常興奮，科學(xué)終于告訴我們，宇宙是不隨時間變化的、是有限無邊的。看來，關(guān)于宇宙有限還是無限的爭論似乎可以畫上一個句號了。 3、膨脹或脈動的宇宙 幾年之后，一個名不見經(jīng)傳的前蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家弗利德曼，應(yīng)用不加宇宙項(xiàng)的場方程，得到一個膨脹的、或脈動的宇宙模型。弗利德曼宇宙在三維空間上也是均勻、各向同性的，但是，它不是靜態(tài)的。這個宇宙模型隨時間變化，分三種情況。第一種情況，三維空間的曲率是負(fù)的；第二種情況，三維空間的曲率為零，也就是說，三維空間是平直的；第三種情況，三維空間的曲率是正的。前兩種情況，宇宙不停地膨脹；第三種情況，宇宙先膨脹，達(dá)到一個極大值后開始收縮，然后再膨脹，再收縮……因此第三種宇宙是脈動的。弗利德曼的宇宙最初發(fā)表在一個不太著名的雜志上。后來，西歐一些數(shù)學(xué)家物理學(xué)家得到類似的宇宙模型。愛因斯坦得知這類膨脹或脈動的宇宙模型后，十分興奮。他認(rèn)為自己的模型不好，應(yīng)該放棄，弗利德曼模型才是正確的宇宙模型。 同時，愛因斯坦宣稱，自己在廣義相對論的場方程上加宇宙項(xiàng)是錯誤的，場方程不應(yīng)該含有宇宙項(xiàng)，而應(yīng)該是原來的老樣子。但是，宇宙項(xiàng)就像“天方夜譚”中從瓶子里放出的魔鬼，再也收不回去了。后人沒有理睬愛因斯坦的意見，繼續(xù)討論宇宙項(xiàng)的意義。今天，廣義相對論的場方程有兩種，一種不含宇宙項(xiàng)，另一種含宇宙項(xiàng)，都在專家們的應(yīng)用和研究中。 早在1910年前后，天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)大多數(shù)星系的光譜有紅移現(xiàn)象，個別星系的光譜還有紫移現(xiàn)象。這些現(xiàn)象可以用多譜勒效應(yīng)來解釋。遠(yuǎn)離我們而去的光源發(fā)出的光，我們收到時會感到其頻率降低，波長變長，并出現(xiàn)光譜線紅移的現(xiàn)象，即光譜線向長波方向移動的現(xiàn)象。反之，向著我們迎面而來的光源，光譜線會向短波方向移動，出現(xiàn)紫移現(xiàn)象。這種現(xiàn)象與聲音的多普勒效應(yīng)相似。許多人都有過這樣的感受：迎面而來的火車其鳴叫聲特別尖銳刺耳，遠(yuǎn)離我們而去的火車其鳴叫聲則明顯遲鈍。這就是聲波的多普勒效應(yīng)，迎面而來的聲源發(fā)出的聲波，我們感到其頻率升高，遠(yuǎn)離我們而去的聲源發(fā)出的聲波，我們則感到其頻率降低。 如果認(rèn)為星系的紅移、紫移是多普勒效應(yīng)，那么大多數(shù)星系都在遠(yuǎn)離我們，只有個別星系向我們靠近。隨之進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，那些個別向我們靠近的紫移星系，都在我們自己的本星系團(tuán)中(我們銀河系所在的星系團(tuán)稱本星系團(tuán))。本星系團(tuán)中的星系，多數(shù)紅移，少數(shù)紫移；而其他星系團(tuán)中的星系就全是紅移了。 1929年，美國天文學(xué)家哈勃總結(jié)了當(dāng)時的一些觀測數(shù)據(jù)，提出一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，河外星系(即我們銀河系之外的其他銀河系)的紅移大小正比于它們離開我們銀河系中心的距離。由于多普勒效應(yīng)的紅移量與光源的速度成正比，所以，上述定律又表述為：河外星系的退行速度與它們離我們的距離成正比： V＝HD 式中V是河外星系的退行速度，D是它們到我們銀河系中心的距離。這個定律稱為哈勃定律，比例常數(shù)H稱為哈勃常數(shù)。按照哈勃定律，所有的河外星系都在遠(yuǎn)離我們，而且，離我們越遠(yuǎn)的河外星系，逃離得越快。 哈勃定律反映的規(guī)律與宇宙膨脹理論正好相符。個別星系的紫移可以這樣解釋，本星系團(tuán)內(nèi)部各星系要圍繞它們的共同重心轉(zhuǎn)動，因此總會有少數(shù)星系在一定時間內(nèi)向我們的銀河系靠近。這種紫移現(xiàn)象與整體的宇宙膨脹無關(guān)。 哈勃定律大大支持了弗利德曼的宇宙模型。不過，如果查看一下當(dāng)年哈勃得出定律時所用的數(shù)據(jù)圖，人們會感到驚訝。在距離與紅移量的關(guān)系圖中，哈勃標(biāo)出的點(diǎn)并不集中在一條直線附近，而是比較分散的。哈勃怎么敢于斷定這些點(diǎn)應(yīng)該描繪成一條直線呢?一個可能的答案是，哈勃抓住了規(guī)律的本質(zhì)，拋開了細(xì)節(jié)。另一個可能是，哈勃已經(jīng)知道當(dāng)時的宇宙膨脹理論，所以大膽認(rèn)為自己的觀測與該理論一致。以后的觀測數(shù)據(jù)越來越精，數(shù)據(jù)圖中的點(diǎn)也越來越集中在直線附近，哈勃定律終于被大量實(shí)驗(yàn)觀測所確認(rèn)。 4、宇宙有限還是無限 現(xiàn)在，我們又回到前面的話題，宇宙到底有限還是無限?有邊還是無邊?對此，我們從廣義相對論、大爆炸宇宙模型和天文觀測的角度來探討這一問題。 滿足宇宙學(xué)原理(三維空間均勻各向同性)的宇宙，肯定是無邊的。但是否有限，卻要分三種情況來討論。 如果三維空間的曲率是正的，那么宇宙將是有限無邊的。不過，它不同于愛因斯坦的有限無邊的靜態(tài)宇宙，這個宇宙是動態(tài)的，將隨時間變化，不斷地脈動，不可能靜止。這個宇宙從空間體積無限小的奇點(diǎn)開始爆炸、膨脹。此奇點(diǎn)的物質(zhì)密度無限大、溫度無限高、空間曲率無限大、四維時空曲率也無限大。在膨脹過程中宇宙的溫度逐漸降低，物質(zhì)密度、空間曲率和時空曲率都逐漸減小。體積膨脹到一個最大值后，將轉(zhuǎn)為收縮。在收縮過程中，溫度重新升高、物質(zhì)密度、空間曲率和時空曲率逐漸增大，最后到達(dá)一個新奇點(diǎn)。許多人認(rèn)為，這個宇宙在到達(dá)新奇點(diǎn)之后將重新開始膨脹。顯然，這個宇宙的體積是有限的，這是一個脈動的、有限無邊的宇宙。 如果三維空間的曲率為零，也就是說，三維空間是平直的(宇宙中有物質(zhì)存在，四維時空是彎曲的)，那么這個宇宙一開始就具有無限大的三維體積，這個初始的無限大三維體積是奇異的(即“無窮大”的奇點(diǎn))。大爆炸就從這個“無窮大”奇點(diǎn)開始，爆炸不是發(fā)生在初始三維空間中的某一點(diǎn)，而是發(fā)生在初始三維空間的每一點(diǎn)。即大爆炸發(fā)生在整個“無窮大”奇點(diǎn)上。這個“無窮大”奇點(diǎn)。溫度無限高、密度無限大、時空曲率也無限大(三維空間曲率為零)。爆炸發(fā)生后，整個“奇點(diǎn)”開始膨脹，成為正常的非奇異時空，溫度、密度和時空曲率都逐漸降低。這個過程將永遠(yuǎn)地進(jìn)行下去。這是一種不大容易理解的圖像：一個無窮大的體積在不斷地膨脹。顯然，這種宇宙是無限的，它是一個無限無邊的宇宙。 三維空間曲率為負(fù)的情況與三維空間曲率為零的情況比較相似。宇宙一開始就有無窮大的三維體積，這個初始體積也是奇異的，即三維“無窮大”奇點(diǎn)。它的溫度、密度無限高，三維、四維曲率都無限大。大爆炸發(fā)生在整個“奇點(diǎn)”上，爆炸后，無限大的三維體積將永遠(yuǎn)膨脹下去，溫度、密度和曲率都將逐漸降下來。這也是一個無限的宇宙，確切地說是無限無邊的宇宙。 那么，我們的宇宙到底屬于上述三種情況的哪一種呢?我們宇宙的空間曲率到底為正，為負(fù)，還是為零呢?這個問題要由觀測來決定。 廣義相對論的研究表明，宇宙中的物質(zhì)存在一個臨界密度ρc，大約是每立方米三個核子(質(zhì)子或中子)。如果我們宇宙中物質(zhì)的密度ρ大于ρc，則三維空間曲率為正，宇宙是有限無邊的；如果ρ小于ρc，則三維空間曲率為負(fù)，宇宙也是無限無邊的。因此，觀測宇宙中物質(zhì)的平均密度，可以判定我們的宇宙究竟屬于哪一種，究競有限還是無限。 此外，還有另一個判據(jù)，那就是減速因子。河外星系的紅移，反映的膨脹是減速膨脹，也就是說，河外星系遠(yuǎn)離我們的速度在不斷減小。從減速的快慢，也可以判定宇宙的類型。如果減速因子q大于1/2，三維空間曲率將是正的，宇宙膨脹到一定程度將收縮；如果q等于1/2，三維空間曲率為零，宇宙將永遠(yuǎn)膨脹下去；如果q小于1/2，三維空間曲率將是負(fù)的，宇宙也將永遠(yuǎn)膨脹下去。 表3列出了有關(guān)的情況： 表3 宇宙中物質(zhì)密度 紅移的減速因子 三維空間曲率 宇宙類型 膨脹特點(diǎn) ρ＞ρc q＞1/2 正 有限無邊 脈動 ρ＝ρc q＝1/2 零 無限無邊 永遠(yuǎn)膨脹 ρ＜ρc q＜1/2 負(fù) 無限無邊 永遠(yuǎn)膨脹 我們有了兩個判據(jù)，可以決定我們的宇宙究竟屬于哪一種了。觀測結(jié)果表明，ρ＜ρc，我們宇宙的空間曲率為負(fù)，是無限無邊的宇宙，將永遠(yuǎn)膨脹下去!不幸的是，減速因子觀測給出了相反的結(jié)果，q＞1/2，這表明我們宇宙的空間曲率為正，宇宙是有限無邊的，脈動的，膨脹到一定程度會收縮回來。哪一種結(jié)論正確呢?有些人傾向于認(rèn)為減速因子的觀測更可靠，推測宇宙中可能有某些暗物質(zhì)被忽略了，如果找到這些暗物質(zhì)，就會發(fā)現(xiàn)ρ實(shí)際上是大于ρc的。另一些人則持相反的看法。還有一些人認(rèn)為，兩種觀測方式雖然結(jié)論相反，但得到的空間曲率都與零相差不大，可能宇宙的空間曲率就是零。然而，要統(tǒng)一大家的認(rèn)識，還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)觀測和理論推敲。今天，我們?nèi)匀豢隙ú涣擞钪婢烤褂邢捱€是無限，只能肯定宇宙無邊，而且現(xiàn)在正在膨脹!此外，還知道膨脹大約開始于100億-200億年以前，這就是說，我們的宇宙大約起源于100億-200億年之前。 5、愛因斯坦宇宙模型 根據(jù)物理理論，在一定的假設(shè)前提下提出的關(guān)于宇宙的設(shè)想與推測，稱為宇宙模型。 著名科學(xué)家愛因斯坦于1915年建立了廣義相對論的物理理論。這一理論認(rèn)為，宇宙中沒有絕對空間和絕對時間，無論是空間和時間都不能與物質(zhì)隔開來，空間和時間均受物質(zhì)影響；引力是空間彎曲的效應(yīng)，而空間彎曲是由物質(zhì)存在決定的。愛因斯坦將他的理論應(yīng)用于宇宙研究，1917年發(fā)表了《根據(jù)廣義相對論的宇宙學(xué)考察》的論文，他將廣義相對論的引力場方程用于整個宇宙，建立起一種宇宙模型。 當(dāng)時科學(xué)家普遍認(rèn)為宇宙是靜止的，不隨時間變化的。雖然在幾年前，美國天文學(xué)家斯里弗已發(fā)現(xiàn)了河外星系的譜線紅移(顯然這是對靜止宇宙的挑戰(zhàn))，但由于當(dāng)時正值第一次世界大戰(zhàn)，這一消息并沒有傳到歐洲。因此，愛因斯坦也和大多數(shù)科學(xué)家一樣，認(rèn)為宇宙是靜態(tài)的。愛因斯坦想從引力場方程著手，得出一個宇宙是靜態(tài)的、均勻的、各向同性的答案。但他得到的解是不穩(wěn)定的，表明全間和距離不是恒定不變的，而是隨時變化的。為了得到一個空間是穩(wěn)定的解，愛因斯坦人為地在引力場方程中引入一個叫做“宇宙常數(shù)”的項(xiàng)，讓它起斥力的作用。愛因斯坦得出一個有限無邊的靜態(tài)宇宙模型，稱為愛因斯坦宇宙模型。為了便于理解，可把它比喻為三維空間中的一個二維球面：球面的面積是有限的、但沿著球面沒有邊界，也無中心，球面保持靜態(tài)狀態(tài)。幾年以后，愛因斯坦得知河外星系退行，宇宙是膨脹的消息后，非常后悔在自己的模型中加了一個宇宙常數(shù)項(xiàng)，稱這是他一生中犯的最大錯誤。 |
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來自： LM0318 > 《21 遼寧(遼)》
