正在阅读《大爆炸 可怕的太空爆炸》
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当一个人仰望天空,努力探寻地球之外、太阳系之外,甚至我们的银河系之外的太空有多浩瀚,他一定会情不自禁地感到惊奇与敬畏。数百年来,不管大家是用手边的望远镜仔细端详星辰,还是只凭一双肉眼凝望晴朗的夜空,许许多多的人都产生过这样的感觉。很多人会想,宇宙这样奇妙而非凡的事物一定闪着一种神性。正如大家对亚伯拉罕诸教中神祇的惯常认知,人们认为,既然宇宙如此壮丽,那它也应该是恒久不朽、亘古不变的。

在大部分西方文化中,历史上的主流观点皆为如此。所以,爱因斯坦发现,他发表的关于空间与时间的方程式意味着宇宙并非始终如一、静止不变,他非常震惊。根据他的理论预测,宇宙要么是在膨胀,要么是在坍缩,但不可能始终保持一个样子。倍感惶恐的爱因斯坦很快便修改了他的方程式,在其中加了一项,并把这一项称为“宇宙常数”。他这样修改之后,从方程式得出的解便可以推测出宇宙是静止的,所以起初他对此非常满意。

哈勃的发现:宇宙在膨胀!

然而,到了1929年,一位名叫爱德文·哈勃的天文学家发表了他的发现,内容和恒星与星云的发射光谱相关。他的发现十分惊人:他观察外太空不同光源发出的光,发现大部分光都红移了。这说明,在这些光线从其他恒星发出、前往地球的路上,多普勒效应拉长了它们的波长。这还说明,所有这些恒星都在离我们远去!更准确地说,它们离地球越远,远离的速度就越快。对此只有一个解释:整个宇宙一定在膨胀!

等等——你可能会说——为什么这就说明宇宙在膨胀呢?也许实际上只是所有恒星和星系都在飞离我们。这和宇宙膨胀有什么关系?

这么说吧,为什么哈勃的发现并不意味着宇宙是静止的,一切都在飞离我们?这里有两个很好的原因:首先,这么说意味着地球是宇宙的中心,这就使得我们在宇宙中非常特殊。宇宙这么大,到处是恒星和星系,你很难解释清楚为什么一切都在向远离我们的方向移动。

其次,由近及远的天体远离我们的速度是线性增加的。这种线性正比关系如今被称为“哈勃定律”,它意味着遥远的星系后退的速度可能比光速还快很多!如果一个星系大概离我们有4.3吉秒差距[1],即140亿光年,那么它是以光速远离我们的。如果一个星系与我们的距离是前一个例子中的两倍,那它远离我们的速度就是光速的两倍,以此类推。

宇宙膨胀的速度比光还快!

如果只是星系在太空中移动,那前面说的显然不对,没有什么能比光速快。但实际上移动的并非这些星系,而是它们之间的空间在膨胀!以气球的膨胀为例可以很好地让你看到这个过程。此例中气球便是宇宙。假设气球膨胀时,其上有许多小蚂蚁在爬。其中任何一只蚂蚁都会感觉是其他蚂蚁在远离它,它们离开的速度越来越快,所处的位置也越来越远,我们的宇宙情况类似,哪怕蚂蚁用最大速度(在我们的宇宙中,这个最大速度是光速)在气球上爬也是徒劳的,因为太空膨胀的“速度”没有上限!所以,再次强调,星系只是看上去在远离我们,但其实是它们和我们之间的空间在膨胀。而且,膨胀的速度没有上限(这就是像“曲速推进”这类技术可以在理论上实现的原因)。另外,这也是看上去遥远的星系远离我们的速度似乎比光速还快的原因。

顺便告诉大家,膨胀的宇宙突然让爱因斯坦最初的方程式解释得通了,于是他赶紧去掉了之前加进去的宇宙常数,后来还把此事称为“他最大的失误”。现在,我们又在方程式中加入了一个宇宙常数,不过该常数的值和爱因斯坦当时用的不一样。

很久以前:大爆炸的奇点

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