地球 宇宙的膨胀,告诉我们外面可能还有空间,那么外面会是什么
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本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。当人类在科技的帮助下,走出地球之后,我们才发现,地球之外的世界是那么的浩瀚精彩。当人类真正见到浩瀚宇宙的时候,对宇宙的探索热情就在不断高涨。人类文明正是依靠着对未知事物的无限好奇,才能够在很短的时间内走进科技时代,并且快速实现飞跃。在人类没有走出地球之前,我们探索研究的是地球上的秘密,对于星空我们只能向望。可是当我们真正走出地球之后,科学家探索的重点目光也放在了浩瀚的宇宙。宇宙有太多的谜团等着我们去破解,而在众多的谜团,探究宇宙的起源是科学家最早进行的,通过大量的宇宙观察研究,科学家提出了宇宙大爆炸理论。
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科学家认为,我们的宇宙起源于138亿年前的一次奇点大爆炸。这个奇点是一个炙热、稠密、充满物质粒子和高能辐射的东西,它的体积无限小,质量却无限大。宇宙大爆炸理论虽然是科学家提出的一个猜想,但是在后来的不断观测研究探索中,科学家发现了越来越多的证据,能够证明大爆炸理论的正确性。现在,宇宙大爆炸理论基本已经得到了科学界的普遍认可,而在大爆炸理论之下,另一个宇宙现象引起了科学家的高度重视,那就是膨胀理论。最初的宇宙是非常非常小的,当大爆炸发生之后,宇宙诞生,并且开始快速的膨胀。宇宙的温度也在宇宙不断膨胀的过程中慢慢冷却下来,之后才有了恒星,行星,星系等各种天体和物质的不断形成。宇宙的膨胀并不难观测,通过天文望远镜,我们很容易就可以观测到宇宙深处星系在不断远离我们,离我们越远的星系,远离我们的速度也越快,于是有了可观测宇宙的设定。
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宇宙的不断膨胀也在告诉我们这样一个道理:那就是宇宙之外可能还有空间,那么宇宙外面会是什么?相信很多朋友都知道,一个气球想要不断膨胀变大,一个重要的前提条件那就是气球的外面要有足够它膨胀的空间。如果将气球固定在一个有限的空间内,那么这个气球就不可能无限膨胀下去,最多只能膨胀到固定空间那么大。而宇宙从诞生到现在已经有138亿年的时间,它的膨胀也在一直进行着。如果宇宙外面没有空间,它如何能够膨胀下去?所以,越来越多的科学家都认为,宇宙外面是有空间的,只不过宇宙外面到底是什么情况,目前我们还不清楚,有科学家猜测,宇宙有可能是多元的。我们的宇宙外面是一个更加浩瀚的母宇宙,其中有数不尽的各种宇宙存在,我们的宇宙只是其中之一。宇宙在快速膨胀,于是有了可观测宇宙范围和不可观测宇宙范围,那么何为可观测宇宙?
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相信不少朋友都知道,人类目前的可观测宇宙范围约为920亿光年,这个范围是如何来的?其实是根据光的速度来界定的,我们都知道,光速是宇宙中最快的速度,只有光子等离子才能够达到,有质量的物体只能无限接近光速,这是相对论告诉我们的答案。宇宙在没有大爆炸之前什么也不存在,没有任何物质,没有任何辐射。直到138亿年前奇点发生了大爆炸,于是产生了真空能量,这些真空能量拉扯着宇宙不断向外膨胀。根据科学家的研究,大爆炸发生的瞬间,宇宙的膨胀速度远远超越了光速,于是在很短的时间内就形成了一个非常大的宇宙空间。宇宙诞生到现在,或者是到未来,都一直在膨胀,从来没有停歇过,并且宇宙的膨胀速度也远远超过了光速。宇宙在经历了再加热阶段以后,大爆炸开始,并经历了一系列的粒子与粒子的高能撞击,也创造出了我们今天所知或未知的所有基本粒子。
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大爆炸的38万年后,随着宇宙的膨胀冷却,中性原子才得以形成。这时候的并没有任何恒星,星系等,这些发光的物质结构是在宇宙诞生后的5000万年到一亿年之间才形成的,所以,当恒星形成光子向我们奔来的时候,宇宙已经膨胀到没有边际了。离我们较近星系的光能够短时间内到达地球,而离我们较远的星系则需要花费更长的时间。可是光速是有限制的,如果宇宙不在膨胀,离我们再遥远的光子也终有一天能够来到地不过。可是宇宙是在不停的扩张,并且由于暗能量的存在,宇宙在诞生后45亿年的时候,开始加速膨胀,这个膨胀速度超越了光速。这就意味着,那些星系的光还没有达到地球的星系,将永远不会达到地球,那些已经达到的,我们将能看见它们,但它们目前最远的已经膨胀到了460亿光年附近,这就是我们的可观测宇宙,那些光一直都没有到达地球的星系就在可观测宇宙之外。
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