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是星系在远离我们,还是空间在膨胀?

感谢小秘书的邀请!这个问题早有定论,当然是空间本身在膨胀。但如果对这个问题进行系统的解释却很不容易,因为这个问题太大了,人类不可能站在宇宙之外,通过观察宇宙整体膨胀从而直接得出结论,只能通过间接证据加以佐证。

第一个问题:什么是空间?

这个问题本身就很就很难理解,一方面感觉触手可及另一面却又很难找出具体、直接、恰当的解释,直观来说它是长、宽、高三个维度所构成的可以填充物质的区域。在一般人的印象中,空间是无限的,因为毕竟每一条直线都可以无限延长,但在天文物理学中却并非如此。天文学家们认为:空间来自于宇宙大爆炸,宇宙之内都是空间,空间没有“外面”;但空间同时又是封闭的,也是有限度的。

在古典科学时代,人们常把空间和“水”和“气”相类比,认为空间也是一种有质的存在,并把这种物质称为“以太”。但现代科学否定了这一点,空间就是空间,它可以填充进任何物质,也可以什么也没有,只是单纯的空间。

第二、人类为什么会认为空间会膨胀?

要解释这个问题首先就要从即“静态宇宙观”说起。在现代科学和大爆炸理论出现之前,无论是科学家还是哲学家,各个民族、文明几乎上都认为我们的宇宙是一个稳定、恒态的宇宙,它没有来源没有结束,也没有大的变化。天上天下,日月星辰都随着宇宙规律稳定的运行。

最先对这个问题提出疑问的开普勒,到了1823年,德国天文学家奥伯斯根据开普勒的一些观点,系统的提出了“奥伯斯佯谬”,他认为如果我们生活在一个恒定、稳态、无限的宇宙,则晚上应该是光亮的。因为宇宙中有无数的恒星,这些恒星持续发光总能照亮宇宙。但在那个时代没有人能够回答。

到了20世纪,随着天文技术的进步,人类发现了越来越多的银河系以外星系。美国天文学家爱德文·哈勃在对它们进行测距的同时,意外发现了这些星系的红移现象,而且距离越远的星系红移的越厉害。因此他断定这些星系在逐渐远离我们,也就是说空间在膨胀。

这里有必要解释一下爱德文·哈勃的推理过程:天文学家观测分析恒星或者星系的光谱,我们可简单的理解为对这些星系进行拍照,然后在可见光的波段对她的光谱进行对比分析。在哈勃出生的年代,人类已经发现了多普勒效应。即当一辆救护车迎面驶来的时候,听到声音比原来高;而车离去的时候声音的音高比原来低。反映在光谱上就是蓝移和红移,即当一个星系离我们越来越近那么它的光谱就存在蓝移现象;反之则是红移。(上图越靠右,红移越大,距离越远,年代越早,星系越小)

哈勃的想法是先假定所有的星系光谱是一致的,但观测的结果却让他大吃一惊,因为绝大部分星系都存在红移现象,而且距离越远的星系红移的就越厉害,这就不得不让哈勃怀疑这些星系都在远离我们。

这里还是要举一个俗到家的例子,其他朋友也举过。如果要解释这一现象,只能想象所有的星系就像一个气球上的点,随着气球不断被吹大,这些星系之间的相对距离也越来越大。如果宇宙空间是这个气球的话,说明它在不断膨胀。哈勃就是因此提出了宇宙空间膨胀理论,并通过反复计算得出了哈勃定律,成为世界天文学史上彪炳史册的重要人物。

第三、关于宇宙空间膨胀的一些过往和误区。

1、并不是所有的星系都在远离我们,哈珀的结论只是建立在大数据统计基础之上,譬如说仙女座星系由于某种特殊的原因就在接近,直至最后相撞。

2、宇宙空间膨胀只适用于星系,而不是恒星。一个星系内的恒星由于引力的关系大致稳定。

3、造成星系光谱上的红移并不只是多普勒效应,还因为空间膨胀本身拉长了光在传播过程中的波长。当然这是建立在宇宙空间膨胀理论成立,通过反推得出的结果。

4、第一个不相信哈勃理论的是爱因斯坦,爱因斯坦曾经亲自到哈勃工作的天文台,亲自验证了哈珀的观测和计算记录。

5、在哈勃宇宙空间膨胀理论提出的2年前,比利时天文学家勒梅特就提出了大爆炸假说,哈勃的理论佐证了勒梅特的理论。

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当然是宇宙在膨胀,宇宙膨胀可以理解为空间膨胀或时空膨胀。

这是科学界的共识。如果不了解这个理论的人,可以学习和了解,多看点信息和资料,多学点知识就知道了。

但什么都不懂就胡乱说一通,随意否定科学界共识理论,与科学界对着干,并以此为荣,就完全是无知又阿Q心态了。

星系远离我们是宇宙现象,如果发现某一个或者某几个星系远离我们,或者某个方向的星系远离我们,当然就不能认定为宇宙膨胀。

但所有远方的星系都在远离我们,而且各向同性,且与距离有线性关系,这样的发现除了宇宙整体膨胀,还能用什么原因解释呢?

何为各向同性?就是任意方向看都是一样的。

何为线性关系?就是距离越远离开得越快,而且各向同距离离开速度是一样的,距离与速度有一个正比例关系。

我过去曾经用插竹竿来形容这种膨胀现象,现在再简单说一下。

就是以自己为圆心,各向插100根竹竿,每根隔一米,无论哪个方向看,最远的那根竹竿都距离自己100米。

现在宇宙在膨胀,这种膨胀是均匀的,就像吹气球,气球表面每个花点之间都在分开。

距离自己最近的那根竹竿离开了我们1米,就距离我们2米了。每根竹竿之间的距离都同时均匀的拉大到2米,那么最远的那根竹竿距离我们就200米了。

而且从每个方向看,最远的那根竹竿都距离我们200米了。

这就可以看出宇宙膨胀就是距离越近的离开得越慢,距离越远的离开得越快。

在距离我们50米距离的那根竹竿,就快了我们50倍速度离开,每根竹竿从过去1米分开为2米,第50根竹竿就从过去距离我们50米到了100米。

而第100根竹竿却从过去100米变成了200米。

现在我们看到的星系离开我们就是这样。而可观测宇宙半径有465亿光年,距离我们最远的那些星系看起来离开我们的速度就非常高了。

宇宙膨胀规律是上世纪20年代美国科学家埃德温·哈勃发现的。

埃德温·哈勃是非常有名的天文学家,他的发现奠定了大爆炸宇宙论的基础。

人们为了纪念它,把一台最著名的太空望远镜以他的名字命名。哈勃太空望远镜发射升空30年了,这台望远镜像埃德温·哈勃一样,为人类天文发现立下了汗马功劳。

哈勃通过研究宇宙星系红移现象,得出了一个定律,人们把它叫做哈勃定律。

其表达式为:Vf = Hc x D

式中,Vf为星系远离速率,单位:km/s;Hc为哈勃常数,单位:km / (s·Mpc);D为相对地球距离,单位:Mpc(百万秒差距,约等于326万光年)。

根据这个定律就能够计算出不同距离星系离开我们的速度。

哈勃常数就是指距离我们百万秒差距,也就是326万光年的地方,星系离开我们的速度。

宇宙膨胀速度整体上叠加超过光速。

这些年科学家们采用天文台观测数值、超新星测算、普朗克卫星测算、引力透镜测算等方法,得出的哈勃常数为67.8km~82.4km/s之间,平均约75km/s。

将数值代入哈勃定律公式,就可得出在465亿光年远的星系,离开我们的速率达到光速的三倍多。

这就是宇宙在高速膨胀,膨胀速度超过光速结论的来源。

但这是整体叠加的速度,如果从近距离小尺度来看,宇宙膨胀的非常缓慢。

根据越远越快,越近越慢的线性关系,哈勃常数测得326万光年的地方膨胀速度为每秒75公里,那么距离我们1光年的地方,膨胀速度就只有2.3cm/s。

这点速度在宇宙空间尺度几乎可以忽略不计。

这也回答了一些人的疑问:既然宇宙在膨胀,为啥太阳没有离我们越来越远呢?

在宇宙小尺度,引力才是天体运动的主要作用力。

这就是一些附近星系天体反而靠拢的原因。

比如银河系和仙女座星系,就正在以每秒约300公里的速度相互靠拢,在未来的30~40亿年,这两个星系将融合在一起。

在我们太阳的周边,有的恒星在离我们远去,也有一些恒星在向我们靠拢。有科学家计算,11800万年后,距离我们最近的将不再是距离4.22光年的比邻星,而是现在距离我们6光年的巴纳德星,届时它距离我们只有3.85光年。

但整体上,宇宙都在膨胀,越远的那根竹竿,离开我们的速度越快。

宇宙的这种现象,只有宇宙膨胀理论才能够解释。

而且从宇宙不断膨胀的现象,可以反推出再过去,宇宙是聚合在一起的,越久远就越紧密。

科学家经过计算,在遥远的138亿年前,宇宙是重合在一起的一个零点,也就是奇点,宇宙就是那个时候由一个奇点诞生。

现在大爆炸宇宙论和宇宙膨胀理论有了越来越多的观测证据支持,如引力波、宇宙微波背景辐射等。

如果要质疑这些理论,就得拿出有力的证据和一套更先进的数理逻辑,否则乱喷除了显示自己的无知,没有任何意义。

就是这样,感谢阅读,欢迎讨论。

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关于宇宙空间膨胀的现象,最早是由于哈勃发现了河外星系的退行这一现象而导致的。在此之前,很多人认为宇宙就是银河系,宇宙的范围也仅仅限于银河系的大小。

但是在20世纪20年代,对仙女座星云的测量发现与我们的距离远远大于银河系本身,而且也不是什么星云,而是与银河系一样的星系。由此,人们的视野变得更广大了,宇宙的范围也一下子扩大了很多。

紧接着,人们不断测量河外星系,最终由哈勃发现了星系谱线红移的现象。他在测量了20多个星系后发现,距离我们越远的星系,其谱线的红移越明显,这说明其退行速度也就越快。在红移值和距离上存在着线性的关系,这一关系就是后来的哈勃定律。

随着人们测量更多的星系,更远的星系,发现无论是哪个方向,所有的星系都在远离我们。而且,随着距离的增加,星系退行的速度就越快。我们研究附近的星系移动速度,一般都在每秒数百千米的样子,最快的也不过1000多千米。但是,那些距离比较远的星系,其退行速度竟然超过了数万千米。

这显然不是星系自身的移动速度,由此,人们发现造成这种现象的不是星系,而是空间本身。是宇宙空间自身在不断的膨胀,于是造成了我们观测到的这种现象。

宇宙空间就像一个不断膨胀中的面包,而星系就是面包中的葡萄干,随着面包的不断变大,葡萄干之间的距离也就变得越来越远。而且,无论从其中的任何一点向周围看去,都会看到周围的葡萄干变得越来越远,并且距离越远的似乎速度也越快。这与我们所观测到的现象完全一致。

因此,我们根据观测到的现象可以推测出空间在不断膨胀,而且我们也测量出了膨胀的系数,也就是哈勃常数。空间的膨胀不是在小范围内可以观测出来的,只有在很大的范围内才较明显。目前我们测量的哈勃常数是67千米/秒/MPc,其含义是距离每增加100万秒差距,也就是326万光年,空间膨胀的速度会增加67千米/秒。

在几千万光年的范围内,空间膨胀的速度基本被星系自行的速度所掩盖,不是很明显。但是如果距离达到十几亿,几十亿光年的范围,空间膨胀造成的星系退行速度就很明显了。

空间膨胀的现象不但造成了星系的退行,还造成了一个可观测宇宙的范围。因为由于空间的膨胀,当我们向任何一个方向观测时,如果距离达到了465亿光年远,那么那个位置的星系退行速度就会达到光速。这样就造成了我们无法观测到比这个距离更远的天体,因为空间膨胀造成的星系退行速度超过了光速,那里的光是达到不了我们这里的,所以不会被我们观测到。

注意,这里的超过光速虽然不是星系的真实速度,但是在空间膨胀作用下,视速度就会超过光速。由于物质和信息传递的速度无法超过光速,所以那里的信息就无法传递到我们这里。

所以,空间的膨胀也制造了一个观测壁垒,一个我们无法超越的壁垒,所以,我们可能永远也发现不了宇宙的真实边界,因为那里是我们永远也发现不了的地方。

过去已回答过类似问题。但由于目前这一问题仍在讨论中,无法确定哪一个是准确答案。

宇宙膨胀的过程中,各星系之间的距离会拉开。

两个推测都不对。

第一,“星系在远离我们”这个推测不对。如果“我们”是指地球,那么已经确定的一个事实就是室女座星系正在不断靠近我们。如果“我们”是指任意一个星系,那就是说,星系之间的距离在扩大。目前支持这个观点的是所谓“红移现象”。不过,光谱红移并未被普遍确认:遥远星系的低频光谱问题,可能是因为距离本身造成的,而非“距离在不断增加”。其次,光谱红移现象的发生,是有条件的,即观察者与被观察者之间的远离速度必须接近光速。也就是说,随着时间的推移,遥远星系不仅发生红移,而且星等会降低。一年不一定,几十年观察下来,必须如此(对旅行者二号而言,虽然它至今还没有跑出太阳系,但太阳的星等已经降了很多级了)。不过,关于遥远星系星等的下降问题,几十年来,并没有被观察所证实。

第二,“空间在膨胀”也是个错误的推断。因为空间本身就无限大,所以不存在膨胀的问题。什么是空间?空间就是“没有”。没有什么?没有边界。就个体而言,物质性的事物是有边界的。比如大小,质量,引力作用范围等等。但空间就是无,其特质就是无大小、质量、边界等等。空间是绝对的存在,没有条件。空间同时也是其它事物赖以存在的条件。

这个现象并不能说明什么问题。其一,根据最新研究,

你不认为是空间膨胀导致星系远离吗?

事实上所以有的星系在大宇宙里面就,像一只小船漂浮在无边无际大海上一样,你在海水里面看到这些小船往一个方向行驶,给人的错觉,像似海水在膨胀一样,其实,有可能是所谓的以太在波动,或者是星系形成爆炸后惯性一直在运动。

不过要说膨胀,也只不过是区域的物质能量在膨胀,宇宙空间是不会变的,只会被物质能量占据而已,就烟雾在一个房里运动一样,硬要说整个宇宙空间在膨胀,这个不好想象,也不好理解。

这是个人观点。

美国科学家哈勃是世界上最早发现星系之间距离越来越大的人,这是他通过观察到其他星系光谱普遍发生红移而得出的客观结论,而根据宇宙膨胀理论,目前宇宙尚处于不断的加速膨胀之中,就如同一个不断被吹大的气球上的画的两个点,它们的距离是越来越大的,两个点是固定不动的,但是由于容纳它们的空间是不断膨胀的,因此它们看上去距离在不断扩大。所以同理,星系之间普遍距离越来越远并不是它们之间的相互运动造成,而是宇宙空间的膨胀造成的。

即不是星系在远离我们,更不是空间在膨胀!

在无边无迹的宇宙空间中,大大小小的星团星系都象地球上的各类动物群体一样,都在自己大致的领地范围内做螺旋式回归或螺旋式展开的游走运动,当然有时也会有冲突有碰撞和融合。

空间永远也不会膨胀;同样,空间永远也不会收缩!空间是什么?空间就是只有体量、只有距离的空旷场地。空间的本质就是一无所有,所以,空间才有完全的包容性和可占用性!当然,在宇宙中没有理论上的绝对空间,但是,不管空间中存在什么样的物质、不管这些物质是膨胀、是收缩、是流动,都影响不到空间的本质,不管宇宙中的物质有多大的能量,它都无法使空间膨胀或者收缩。这就和大海一样,无论海水如何凶涌澎湃,它都无法使盛装海水的海床空间或膨胀增大、或收缩减小,这是两种各不相干的事物!同样的,一个科学家有多大的本事、即便他能把太阳熄灭,他也无法改变他是他父母的儿女的事实,他永远也成不了他父母的父母!宇宙中的绝对真理就是:不管人类科学发展到哪一级,也不允许本末倒置!

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