宇宙在不断超光速膨胀,为什么人体没有发生膨胀?

瞻云 2023-03-21 14:37:29
宇宙在膨胀,那人有没有在膨胀呢?

没有。

对于一个70kg的人类来说,当他蹲蜷缩成一团,可以看做半径为0.3m的近似球体。

那么它体表粒子的逃逸速度为:

而人体最远两个粒子因宇宙膨胀,带来的理论膨胀速度为:

4×10^-18m/s。

由于人体表面的逃逸远远大于这个速度。

由此可得:

人体在任何情况下,都不会因为宇宙膨胀发生实质性的膨胀。

维持人体结构的主要作用力,其实并不是引力,而是分子间的作用力。

宇宙膨胀带来的力,连人体的引力都干不过,更不用说分子间作用力了。

我们不放来对比一下。

哪怕真的发生了膨胀,对于1mol物质(按照人体的平均分子量,一摩尔大约20g),因为宇宙膨胀,带来的动能也只有:

1.6×10^-37 J

实际宇宙膨胀不会增加动能,这里引用动能只是方便对比。

即便分子间作用力中,力最小的范德华力,1mol的物质也有几千焦到几十千焦,也即:

10^3 J~10^4 J。

也就是说,膨胀产生的能量与范德华力之间,就差了至少40个数量级。

这个数量级差距,差不多相当于一个人和银河系质量之间的数量级差距。

对于相同的冲程来说,力量和能量成正比。

可以得出,人体分子间的范德华力比宇宙膨胀产生的力(同样也是假设的力),大了40个数量级。

这个膨胀的力,哪怕大30多个数量级,也无法让两个分子脱离范德华力。

所以,膨胀的力,实际发挥不了任何的作用。

以上是从数据结果得到:

膨胀无法真正的发生。

但从纯理论上来说,不会真正发生的原因,主要有三个:

1、宇宙膨胀通常认为和暗能量有关,暗能量不与物质发生反应。从内能的角度来说,不给物质提供额外的能量,它是不会发生膨胀的。

2、即便暗能量导致空间膨胀,化学物质所占的空间大小也是不变的。例如,对于水这种物质来说,只有氢氧原子距离在化学键范围内,才是水分子,如果超出了化学键范围就不再是水分子了。只要它还是水分子,微观距离就一定在化学键范围内。

3、任何宏观物质,都是由不断流动的粒子所决定。尤其是对于人体这样的生物来说,身体上的粒子替换速度很快。一个人在5~7年的时间,所有的原子都会完全替换一变。全部都是新的原子,新的状态,完全谈不上膨胀不膨胀了。

其实,不仅宇宙膨胀对人体这样的小尺度、粒子不断变化的物体,不可能发生。

在足够大的宏观尺度,也可能不会发生膨胀。

例如,对于地球,对于太阳系,对于银河系,甚至对于银河系与仙女座之间,都是引力绝对主导。

其实对于一个稳定的引力系统,天体公转速度和引力严格符合物理定律,也并不会受到宇宙膨胀的影响。

例如,地日公转系统,就没有观察到任何膨胀现象。

从广义相对论的角度,可以对此得到一定的解释(也是对前面第一点的补充):

宇宙膨胀的影响看物质和能量分布够不够均匀(弗里德曼方程,也即FLRW度规下的爱因斯坦场方程),而对于星团以下的天体系统或者物质来说,质、能分布很不均匀,所以宇宙的膨胀并不导致它们膨胀。

而对于超大尺度天体来说,物质稀薄到质、能都足够的均匀,从而受到宇宙膨胀的影响。

我们都说宇宙会不可避免地膨胀,但其实真实的情况是:

在一定范围的大型天体群中,引力发挥主要作用,令其不可避免地收缩。

而且随着收缩得越来越近,速度越来越快,膨胀作用会更加的微弱。

哪怕大到5.2亿光年的拉尼亚凯亚超星系团。

银河系仅仅在拉尼亚凯亚超星系团的一个流苏上

也在引力的掌控下,正在不断的收缩。

拉尼亚凯亚超星系团中,所有的星系都在朝着巨引源移动。

当然,对于这么大结构的天体,宇宙膨胀效应,已经不可能不考虑

也就是说,对于足够大尺度的宇宙结构来说,的确膨胀不可避免。而且随着距离越来越远,会超过光速。

然而对于超星系团范围来说,它却是受到引力的主要影响,依旧可能不断收缩。

而且与宇宙膨胀处于,此消彼长的状态。

那么,在无比遥远的未来,当宇宙膨胀大足够大,足够空旷后。

并不是我们的地球成为孤岛,不是太阳系成为孤岛,也不是星河系成为孤岛……

而是我们所在的超星系团成为孤岛。

随着超星系团内部不断合并,会产生大量的黑洞,世界也迎来了终极末日……

也就是说。

即便我们人类文明,能够活到无比遥远的未来,最终面临的也不是膨胀带来的永寂。

而是超星系团坍缩带来的毁灭。

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评论列表
  • 2023-04-04 07:32

    假设,一切尺度都在膨胀,那么人类能知道自身在膨胀吗?[呲牙笑]问题继续,那么题干中的一切尺度都在膨胀又怎么知道的?[笑着哭]

瞻云

简介:科普作家,生物学、物理学领域创作者