宇宙膨胀出现错误?科学家认为:银河系可能在一个空洞内?

星空承载梦想 2024-01-21 09:59:42
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人类诞生于200多万年前,在200多万年前,猿类生物生活在地球上,当时地球上还生活着很多其它凶猛的生物,猿类生物为了能够长久的发展下去,于是它们选择了群居生活,群居生活不仅仅能够促进彼此之间相互交流的机会,还能够有效的抵抗外来侵略者,科学家经过研究发现,频繁的交流能够使猿类的大脑变得越来越聪明,由于猿类生物长期在一起交流,所以猿类的大脑变得越来越聪明,最终成功进化为人类,人类从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度非常快,当人类走出地球之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引。人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中除了地球生命之外,是不是还存在外星生命?带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路。

根据科学家的研究得出,我们的宇宙诞生于138亿年前,在138亿年前,有一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过138亿年的时间,宇宙才膨胀成我们现在所看到的样子,宇宙大爆炸理论是目前科学家的主流观点,到现在为止,宇宙大爆炸的时间已经被精确到了138.2亿年,宇宙大爆炸理论并不是科学家凭空猜测出来的,而是有一定的科学依据,其中最直接的理论依据就是哈勃定律,在1915年的时候,爱因斯坦提出了广义相对论,这一理论描述了物体在强引力场的运动方式,同时也描述了宇宙演化的框架,广义相对论预测了宇宙应该是膨胀或收缩的,但当时并没有足够的证据来支持这一预测。

后来到了1922年,俄国天文学家弗里德曼基于爱因斯坦的理论推导出了一组方程,描述了宇宙的演化方式,包括宇宙的膨胀和收缩。弗里德曼的理论是第一个描述宇宙膨胀的模型。在1929年的时候,美国物理学家爱德温.哈勃通过观察到星系的红移现象,提出了哈勃定律,红移顾名思义,光由波组成,波的波长决定了他们的颜色,我们用望远镜观测到的遥远星系的光比很久以前该星系发出的光颜色稍红——波长已经向光谱的红端移动,为什么会出现这种情况呢?通常,这种红移被错误地解释为多普勒效应,即物体的运动会改变它发射的波长。如果它正在远离,那么每个新的波峰都会从离观察者稍远的距离发射,因此每个后续波峰需要更长的时间才能到达,对应于更长的观测波长。

对于声波,这意味着音调较低;对于光,则意味着更红的颜色。在接近光源的情况下,我们观察到更短的波长(更高的音高或“蓝移”)。物体朝向或远离观察者移动得越快,偏移就越大。在1845年,荷兰气象学家巴洛特(Christophorus Buys Ballot)在一次著名的实验中首次证明了声音的多普勒效应。在1912年的时候,科学家维斯托.斯里弗发现大多数星系都显示出较大的红移,这意味它们以每秒百甚至数千公里的速度后退时,才会出现更大范围的红移观测,1929年,美国天文学家哈勃通过观测到的星系的红移现象,提出了哈勃定律,这个定律指出星系的移动速度与它们与地球的距离成正比。这一发现表明宇宙在膨胀,而不是静止不变的。

后来到了1931年的时候,弗里德曼进一步发展了他的理论,提出了三种宇宙演化的可能性:开放宇宙、封闭宇宙和平坦宇宙,每种宇宙的演化方式都是由初始时刻的宇宙密度决定的,这些理论提出了一种理解宇宙演化的框架,成为现代宇宙学的基础,后来到了20世纪后期,随着人类科技的发展,我们能够更加深入的探索宇宙的性质和演化,宇宙微波背景辐射的发现和测量,超新星爆炸的观察等,为我们提供了更多的证据来支持宇宙的膨胀模型,一直以来,科学家都认为,我们的宇宙的确是由大爆炸产生的,但是新的问题又出现了:不同的测量方法得出的宇宙膨胀速率存在明显的差异。这一问题被称为“哈勃张力”,是现代宇宙学中最大的谜团之一。

哈勃常数是理解宇宙演化和最终命运的基本参数之一,也就是宇宙膨胀的速度,科学家把宇宙膨胀的速度称为是哈勃常数,而哈勃张力总结来说就是宇宙膨胀时不寻常的差异,简单解释就是科学家试图通过两种不同的方式来了解宇宙的速度,这些计算是基于宇宙当中最古老的光数据,即宇宙微波背景和一些离我们邻近物体和邻近星系的计算结果,但是从两种不同的计算方式中得到了两个不同空的速度,找到这两种方式的答案都是我们在空间探索领域当中,用于许多事物的最佳的,最准确的方法,但是这两种方式都找不到答案,就被称为是哈勃张力,哈勃张力告诉我们,我们的宇宙并没有想象的这么简单,或者说有很多现象被我们忽略了。

对此,有不少科学家认为,我们的银河系可能在一个巨大的空洞当中,从宇宙大爆炸之后,宇宙中的各种天体和结构开始形成,星系、星系团以及空间都是在宇宙大爆炸之后形成的,宇宙空洞就像是宇宙中的气泡一样,周围是密集的星系团,而内部却相对稀疏,没有太多的星系存在,科学家认为其根本原因是引力的不均匀分布,早在上世纪70年代,科学家就发现,宇宙中的星系并不是均匀分布的,而是形成了一种细长的“蜘蛛网”结构,在这个结构中,星系团像是节点,连接着星系丝,而在星系丝之间,则是这些神秘的空洞,当我们将目光聚集在一个空洞上,我们就能够发现它周围的星系团在引力的作用下不断吸引物质,这种过程,使得空洞内的物质被抽干,流向了周围的星系团,从而形成了空洞。

当我们观察宇宙的大尺度结构时,无法忽视的就是超星系团和空洞,这两者彼此对应,相互依赖,形成了我们今天看到的宇宙网状结构,超星系团是由数百到数千个星系团组成的巨大结构,它们通过强大的引力束缚在一起,形成了一种网状的大尺度结构,在这些超星系团之间,就存在着大量的空洞,目前人类发现的最大的空洞是波江座空洞,波江座空洞的探测大小是标准的空洞大小的1000倍,它的直径达到了10亿光年,位于其中的“CMB冷点”的直径达到了13亿光年,是目前探测发现的已知的最大的空洞。波江座空洞的里面,是真的一个星系都没有,没有其他的天体,甚至也没有宇宙的“常客”暗物质。也正是因为这样,在宇宙的背景辐射中,波江座的温度要比其他区域的温度更低,显示的状态更冷。

波江座的内部没有任何物质,也没有任何能量和生命,以至于让科学家对波江座有了夸张的猜测,波江座空洞不会就是拦截我们生活的这片宇宙的牢笼外墙?随着人类科技的进步,人类在宇宙中发现的空洞数量很多,在1981年的时候,科学家通过宇宙微波背景辐射发现了靴子空洞,靴子空洞也是一个非常大的空间,直径达到了3亿光年,内部据推测大到可以装下几十亿个银河系,这真的是难以想象的程度。靴子空洞距离我们的地球有70亿光年,它的内部也基本是没有物质的“真空”,只有零星的星系的存在。因为靴子空洞真的很大,所以很多天文学家认为它是由几个空洞合并的结果。

除了这些空洞之外,科学家在距离地球7亿光年的地方发现了一个直径3.3亿光年的空洞,这个空洞被称为是牧夫座空洞,牧夫座空洞里面的60个星系之间的距离还都在1000万光年以上,相较之下银河系和邻近的仙女座星系间距离仅220万光年,既然宇宙中存在大量的空洞,那么我们的银河系是不是也处于一个空洞当中,目前科学家将这个空洞称为是本地空洞,本地空洞是宇宙附近最大的结构之一,直径大约是150百万秒差距,这个空洞的密度比宇宙平均密度低百分之20,科学家通过计算机模拟显示,如果考虑到本地空洞的存在,就能够将超新星方法得出的哈勃常数从74公里降到69公里,更接近宇宙微波背景辐射方法的结果,但是到目前为止,科学家并没有找到本地空洞的证据。

不过随着宇宙不断的膨胀,宇宙中最终将会变成一个巨大的空洞,根据科学家的计算我们能够知道,宇宙膨胀的速度已经超过了光速,目前科学家通过星系团退行速度推算出宇宙膨胀速度为70万公里每秒,这个速度相当于光速的2倍, 随着宇宙一直膨胀下去,宇宙中所有的星系和天体之间的距离将会变得越来越远,对此科学家将其称为是大撕裂,根据爱因斯坦的理论我们能够知道,光速是无法超越的,而且光速也是宇宙中飞行最快的速度,由于光速的限制,宇宙中其它天体发出的光线要抵达地球,需要一定的时间,所以我们现在看到的天体和星系,都是他们之前的样子,比如说我们看到1亿光年外的某个天体,其实是它1亿年之前的样子。

在宇宙膨胀的驱动下,那些遥远的星系都将离我们远去,所以只需要观察不同距离的天体相对于我们的远离速度,再将其进行对比,就能够得到不同时间段中宇宙膨胀速度的差异,在1998年的时候,三位来自不同研究团队的科学家给出了相同的结果:宇宙膨胀的速度并不是之前想象的那样越来越慢,而是越来越快,科学家认为,推动宇宙不断膨胀的原因就是暗物质,暗物质是现代天体物理学最大的奥秘之一,它的质量占到了宇宙质量的大部分,我们所能够看到的行星、恒星、彗星、小行星黑洞等等,只占到宇宙总质量的百分之5,而暗物质的质量占到了宇宙总质量的百分之30,暗能量的质量占到了宇宙总质量的百分之65,暗物质是一种非常神秘的物质,它不会和其它任何物质发生化学反应。

所有我们看不见也摸不着它,但是暗物质能够释放出一种非常巨大的能量,这种能量就是暗能量,暗能量不仅仅能够推动宇宙不断的膨胀,还能够控制天体的运行,虽然科学家到现在并没有找到暗物质和暗能量,但是科学家通过计算机模拟,确认了它们的存在,科学家在对宇宙的结构分析时发现,能够被观测到的普通物质并不足以让宇宙的存在维持稳定,来自普通物质的重力不足以形成星系这样复杂的结构,如果只是依靠"普通物质"的重力,那么恒星间的分布会更为松散,它们会四处散布,这将会导致无法形成星系;因此,我们确信一定有某种东西在维持星系的结构。某种东西,它不发射光,也不反射光所以称作“暗”,除了能计算到暗物质的存在以外,我们还能看到它的微小迹象,光线经过高浓度暗物质的地方时会发生扭曲,因此我们确信有某种东西存在,并且会与重力作用。

我们拿银河系来说举例,在银河系的中心区域存在一颗超大质量的黑洞,这个黑洞的引力非常巨大,它能够吸引周围的天体围绕它运动,越是靠近银河系中心的物质,受到的黑洞引力就越大,而产生的离心力就越小,越是远离黑洞中心的物质,受到的黑洞引力就越小,产生的离心力就越大,如果按照这个理论来看的话,那么银河系边缘的物质应该会被离心力甩出去,但事实并非如此,所以科学家猜测,天体之所以能够稳定的运动,和暗能量有很大的关系,这种物质到底是如何形成的?目前科学家给出了几种猜测,一种猜测是暗能量并非某种事物,它只是空间的特性,空白空间并非"虚无",它拥有自己的能量,而且空白空间可以产生更多空间并相当活跃。

因此当宇宙在膨胀时,空白空间使更多空间出现并填补缺口,造成宇宙加速膨胀,这个猜测接近爱因斯坦在1917年对宇宙常数概念的想法:有一种力与重力对抗着。为了寻找暗物质和暗能量,科学家们还专门建立了实验室,这个实验室名叫“锦屏地下实验室”,位于中国四川的锦屏山隧道。它深入地下2400米,是全球最深的地下实验室。这个实验室成立之后,科学家就一直都在寻找暗物质和暗能量,但是这么多年过去了,科学家并没有找到暗物质和暗能量,这说明暗物质和暗能量比我们想象的还要神秘,不少科学家认为,如果宇宙的暗能量一直推动宇宙膨胀下去,那么宇宙中所有的物质都将会被暗能量撕裂,包括行星、行星、原子、微小粒子等等,最终暗能量会战胜宇宙四大基本作用力。

科学家通过计算得出,在大约167亿年之后,宇宙可能会以这样的方式终结,如果那时候地球还存在的话,那么我们就能够亲眼见证宇宙的灭亡,虽然这只是科学家的一种猜测,但也是有一定道理的,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,人类能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度非常快,即便如此,在宇宙中依然存在很多人类无法解释的问题,不过人类并没有放弃对宇宙的探索,现在人类正在积极的发展自己的科技,如果人类能够实现可控核聚变技术,那么人类文明将会提升一个档次,到时候人类离解开宇宙奥秘就更近了一步,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

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星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章