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ntyang1961的個人空間 https://oursogo.com/?1441757 [收藏] [複製] [分享] [RSS]

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宇宙的奧秘

熱度 3已有 1460 次閱讀2011-9-4 16:58

宇宙是由空間時間物質能量,所構成的統一體。是一切空間時間的綜合。一般理解的宇宙指我們所存在的一個時空連續系統,包括其間的所有物質能量和事件。對於這一體系的整體解釋構成了宇宙論。世界上最早把空間和時間統一為宇宙的是中國春秋戰國時代的文子尸子,他們都提出了是空間,是時間,合為宇宙。二十世紀以來,西方根據現代物理學天文學,建立了關於宇宙的現代科學理論,稱為宇宙學

根據相對論信息的傳播速度有限,因此在某些情況下,例如在發生宇宙膨脹的情況下,距離我們非常遙遠的區域中我們將只能收到一小部分區域的信息,其他部分的信息將永遠無法傳播到我們的區域。可以被我們觀測到的時空部分稱為「可觀測宇宙」、「可見宇宙」或「我們的宇宙」。應該強調的是,這是由於時空本身的結構造成的,與我們所用的觀測設備沒有關係。

宇宙大約是由4%的普通物質,23%的暗物質和73%的暗能量構成。

宇宙的形狀

宇宙的形狀是宇宙學中一個未解決的問題。用數學的語言說就是:「哪一個三維形狀才能最好地代表宇宙的空間結構?」

首先,宇宙到底是不是「平坦空間」,即大範圍內遵守歐氏幾何的空間還未清楚。目前,大部分宇宙學家認為已知宇宙除了大質量天體造成的局部時空褶皺,是基本平坦的-就像面是基本平坦但局部有水波一樣。最近威爾金森微波各向異性探測器觀測宇宙微波背景輻射的結果也肯定了這一認識。

其次,尚未清楚宇宙是否是多重連接。根據大爆炸理論,宇宙是沒有空間邊界的,然而其空間大小可能是有限的。我們可以通過二維的概念類推:一個球面沒有邊界,但是它的面積是有限的(4πR2)。它是一個在三維空間有固定曲率的二維表面。數學家黎曼發現了四維空間中一個與此類似的三維球形「表面」,其總體積為有限(2π2R3)但三個方向都朝第四個維度彎曲。他還發現了一個「橢圓空間」和「圓柱形空間」,後者的圓柱形兩頭互相連接但沒有彎曲圓柱本身-這一現象在普通的三維空間是不可想像的。類似的數學例子還有很多。

如果宇宙真是有限但無邊界的話,人沿著宇宙中一條任意方向的「直線」走下去,最終會回到出發點,其路線長度可認為是宇宙的「直徑」(這個直徑是現在人類對宇宙的認識所無法想像的,因為它一定要比我們所見的宇宙部分大得多。)。

哈伯望遠鏡拍攝的高清晰度深場照片,顯示姿態年齡各異的河外星系。照片上最小,顏色最紅的屬於人類看到的最古老的星系,在宇宙年齡約8億年的時候就已經存在。

宇宙有可能具有多重連接的拓撲學結構。如果這些結構足夠小的話,人類,就如同在掛了多面鏡子的房間里,可能在不同方向看到同一天體的多個影像。而實際的天體數量就會比觀測所見少。從這個角度講,星體和星系應該稱作「所觀的影像」才合適。這個可能,至今沒有被徹底否定,但最近的宇宙微波背景輻射研究結果認為是很不可能的。

宇宙的命運

根據天文觀測和宇宙學理論,可以對可觀測宇宙未來的演化作出預言。均勻各向同性的宇宙的膨脹滿足弗里德曼方程

多年來,人們認為,根據這一方程,物質的引力會導致宇宙的膨脹減速。

宇宙的最終命運決定於物質的多少:如果物質密度(1)超過臨界密度,宇宙的膨脹最後會停止,並逆轉為收縮,最終形成與大爆炸相對的一個「大坍縮」(big crunch);如果物質密度(2)等於或(3)低於臨界密度,則宇宙會一直膨脹下去。另外,宇宙的幾何形狀也與密度有關: 如果(1)密度大於臨界密度,宇宙的幾何應該是封閉的;如果(2)密度等於臨界密度,宇宙的幾何是平直的;如果(3)宇宙的密度小於臨界密度,宇宙的幾何是開放的。並且,宇宙的膨脹總是減速的。

然而,根據近年來對超新星宇宙微波背景輻射等天文觀測,雖然物質的密度小於臨界密度,宇宙的幾何卻是平直的,也即宇宙總密度應該等於臨界密度。並且,膨脹正在加速。這些現象說明宇宙中存在著暗能量。不同於普通所說的「物質」,暗能量產生的重力不是引力而是斥力。在存在暗能量的情況下,宇宙的命運取決於暗能量的密度和性質,宇宙的最終命運可能是無限膨脹,漸緩膨脹趨於穩定,或者是與大爆炸相對的一個「大坍縮」,或者也可能膨脹不斷加速,成為「大撕裂」。

目前,由於對暗能量的性質缺乏了解,還難以對宇宙的命運做出肯定的預言。 從物質的無限小理解宇宙.宇宙大爆炸的過程是從無到有的過程.突然爆炸的時間不可以視為無限小.所以宇宙也不存在無限大.無限小或大也是一種人擇理論.宇宙不可能是無限膨脹的.是一種從有到無的過程.具體過程不可知.

 


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發表評論 評論 (2 個評論)

回覆 機動戰士 2011-9-4 21:44
娑婆世間森羅萬象.......但是......我們人類智慧不及古人.....
回覆 孟德爾 2011-9-6 00:29
上次是黑洞這次換宇宙阿^^

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