手机锂电池膨胀,宇宙为何在膨胀?背后的原理是什么?


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宇宙在加速坐膨胀运动。这背后必然有一股力量在推着它跑。就如同发动机的动力推着火车头跑。

注意了,宇宙的膨胀,不是说物质的尺寸在膨胀,而是宇宙空间本身在膨胀。传统物理学对空间的一个基本的定义是:“没有物质的态”。新物理学对此有不同的看法。不过,这不是今天要讨论的重点 我们暂且不去管它。我们就知道一个基础的知识就可以,那就是:空间是不能传递或者加载有效的信息的。由于空间不能传递有效的信息,所以它再理论上是允许做无限的膨胀的,而不会发生违背爱因斯坦相对论原理的事情。相对论禁止发生超越光速的物质移动和传递有效信息。

既然宇宙空间是允许被不断加速的膨胀的,那么,必定有一种初始的巨大能量在推动它前进。科学家把这种力量,称之为“暗能量”,是一种与万有引力截然相反做抗衡的力量。这种力量的起源,我们还不完全知道。

水变成冰,是一种相变。水变成冰之后,体积膨胀,这种膨胀之力也是很大的。宇宙从奇点膨胀到现在这样大,也可以理解为一种相变。

空间本身的自我膨胀

我们可以清楚确定的是,宇宙它在不断的膨胀,随着时间的慢慢推移,两个相对静止的物体会因为膨胀而越来越远,尽管是这两个点它本身没有移动。吹一个气球进行实验,在气球随意两处画上点,随着气球里面不断灌入空气逐渐的膨胀,这两个点彼此的距离越来越远,但我们可以看到的是,这两个点没动,没有变化,变化的只是我们吹入的空气越来越多。我们可以在气球上画很多点,想想自己就在其中一个点,就会发现所有点都在渐渐的远离自己。

不论你在哪个点上,都会是这个情况。宇宙的膨胀不是膨胀到空间,而是空间本身在膨胀。

最早发现我们宇宙在膨胀的是美国的科学家,距今大约有二十多年了,而且宇宙的膨胀速度在不断的加快,而不是不变或是减慢的,这个最新的研究在2011年更是直接获得了诺贝尔物理学奖,现在天文学界普遍的人为宇宙中的暗能量的密度可能其实就是一种宇宙常量,不过真空提供了宇宙的一种膨胀的动力。科学家通过研究和推理发现,宇宙的膨胀规律其实就是暗能量吞噬了暗物质所以才导致了宇宙的加速膨胀。也就是使宇宙加速膨胀的幕后黑手就是这种暗能量。

什么叫做暗能量?暗能量是现在宇宙学中的一种人为的猜想,就是一种在空间中的具有负压强的能量,根据爱因斯坦的相对论来说,这种负压强的长距离就像是一种反引力。而现在这种暗能量的猜想是解释宇宙中加速膨胀以及一些宇宙失落 物质等相关问题的最普遍理论。

现在对于暗能量的模型分为了两种一种是宇宙学常数也就是所谓的一种均匀状态的充满整个空间的常能量的密度,还有一种是标量场,这种模型是一个能量密度会随着时空的不断变化的动力学场,就像是我们说的第五元素和模空间。而在宇宙有恒定的影响下的标量场其实是被包含在了宇宙常数中的,宇宙的常数在物理上也就等价于真空能量,在空间变化的标量场是难以从宇宙常数中被直接分离出来的,这是因为这种变化是非常缓慢的。

暗能量的本质就决定了宇宙的命运,如果宇宙的加速膨胀真的是由这种真空能所引起的,那么宇宙或许将永远都会持续这种不断的加速膨胀的形式。宇宙中的物质还有能量也会随着这种膨胀边的越来越稀薄,星系之间的距离就会越来越远,而星系的运行速度也会变得非常快,宇宙中新的结构无法形成。

而要是现在的宇宙膨胀是因为暗能量的动力学造成的,那么宇宙的未来主要还是有暗能量的动力学来决定,或许会有可能这样永远的加速然后一直膨胀下去,也或许会进入一种新的形体,像是减速膨胀状态,亦或是出现了收缩等多种不同的形态。特别要说明一点就是科学家提出的一种精灵暗能量,在这种能量控制之下,或许宇宙会更加有意思,呈现出一种不断重复循环的形式,也就是说,膨胀然后收缩然后再膨胀在收缩,这种无尽循环的形式。