宇宙膨胀的证据

宇宙诞生的研究

宇宙是如何诞生的？现在的样子又是如何演变而成的呢？在很早以前人类就提出了这些疑问。这个使人类困惑千年而未能破解的重大问题，直至爱因斯坦完成了一般相对论学说之后，才首次提出符合科学逻辑的解答。

一般相对论提出宇宙有可能发生膨胀，后来研究的结果证实 了这一点。科学家们发现远方的银河正在以非常快的速度和我们的银河拉远距离，这说明宇宙正在逐渐地膨胀。

另外，还发现宇宙空间到处充满着杂音电波，这证明宇宙曾经是一个超高温、高密度的大火球。

宇宙到底是什么

宇宙是广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。《淮南子·原道训》写道：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地”，即宇宙是天地万物的总称。

宇宙中的物质分布出现不平衡时，局部物质结构会不断发生膨胀和收缩变化，但宇宙整体结构相对平衡的状态不会改变。仅凭从地球角度观测到的部分，可见星系与地球之间距离的远近变化，不能说明宇宙整体是在膨胀或收缩。就像地球上的海洋受引力作用不断此长彼消的潮汐现象，并不说明海水总量是在增加或减少一样。

大爆炸宇宙论

大爆炸宇宙论被公认为是最标准的宇宙进化理论。根据这个理论推算，宇宙诞生的时间在150亿年之前。宇宙刚刚诞生时它的直径仅有1/10米，但它的温度和密度却高得让人无法想象。由于物质的温度和密度骤然下降，使这个宇宙之卵以爆炸性的速度猛烈膨胀。在“大爆炸”中诞生了各种元素和支配它们运动的力，也因此形成了星球和银河，顷刻间宇宙之卵便演变成了“成年”的宇宙。

大爆炸宇宙论提出，宇宙可能是从既无空间也无时间的“虚无”之中以惊人的速度迅猛膨胀而瞬间诞生的。这种理论还提出，宇宙常常是周而复始地从诞生至消亡，再诞生、再消亡的轮回，我们现在的这个宇宙只是从过去到未来无数个宇宙中的一个而已。但到目前为止，对于宇宙的起源还没有一个统一的理论，这还需要人类进一步的考察和研究。

宇宙也会死亡吗

生老病死是人之常情，但宇宙也会有完结的一天吗？会以怎样的形式完结？会是瞬间爆炸吗？

根据科学家的最新观测结果，宇宙最终不会变成一团燃烧的烈火，而是会逐渐衰变成永恒的、冰冷的黑暗。然而，地球人或许没有必要杞人忧天，因为地球人暂时还不会被宇宙“驱逐出 境”。科学家又指出，没有什么东西是可以永远存在的。宇宙也许不会突然消失，但是，随着时间的推移，它可能会让人觉得越来越不舒服，并且最终变得不再适于生命存在。这种情况将会在什么时候出现呢？又会以怎样的方式出现呢？这的确是一个令人沮丧的问题。但是，对于我们这些生活在地球上的人来说，这些问题却是冷酷的问题。

天文学家的推测

自从20世纪20年代，天文学家哈勃发现宇宙正在膨胀以来，“大爆炸”理论一直没有摆脱被修改的命运。根据“大爆炸”理论，科学家指出，宇宙的最终命运取决于两种相反力量长时间“拔河比赛”的结果：

一种力量是宇宙的膨胀，在过去的100多亿年里，宇宙的扩张一直在使星系之间的距离拉大。

另一种力量则是这些星系和宇宙中所有其他物质之间的万有引力，它会使宇宙扩张的速度逐渐放慢。如果万有引力足以使扩张最终停止，宇宙最终会变成一个大火球。显然，任何一种结局都在预示着生命的消亡。目前，天文学家的观测结果仍然存在着不确定的因素。

科学家指出，这一不确定因素涉及膨胀理论。根据这一理论，宇宙始于一个像气泡一样的虚无空间，在这个空间里最初的膨胀速度要比光速快。在膨胀结束之后，推动宇宙膨胀的力量可能存在于宇宙中，潜伏在虚无空间里，在不断推动宇宙的持续扩张。

为了证实推测，科学家又对遥远的星系中正在爆发的恒星进行了观察。通过观察，他们认为膨胀推动力有可能确实存在。

宇宙如果继续膨胀下去，各星球将耗尽内部核燃料，逐渐变成白矮星、中子星和黑洞。最后黑洞遍布宇宙，它们吞噬包括光线在内的所有物质，整个宇宙变成黑暗世界，最后黑洞也会蒸发，组成物质的基本粒子也会衰变，宇宙又成为一个混沌世界。

宇宙热死假说

1854年，德国科学家亥姆霍兹提出了宇宙热死说他指出，宇宙只能使所有的能量转化为热，并最终处于均匀的状态，进而使宇宙陷入永恒的静止状态，这种假说也称作热死假说或热力学假说。热死假说引起了恐慌，因为那死寂的没有生命的宇宙就等于世界末日的来临，为了消除假说，德国物理学家克劳修斯和奥地利物理学家玻尔兹曼曾为此展开争论，后者认为宇宙并非只向一个方向变化，也会向相反方向转化。

恩格斯也不同意热死假说的观点，他认为这同能量守恒原理相矛盾。由于热死假说同宇宙无限论相矛盾，主张大爆炸学说的宇宙学家则从宇宙膨胀的观点加以解决。美国天文学家哈勃发现宇宙在膨胀着，由于宇宙的热膨胀，粒子是热平衡的，辐射也是热平衡的，但二者之间不是热平衡的，达到热平衡尚需要一定的时间，由于引力作用，所以它们没有足够的时间达到热平衡。

然而，科学家对于宇宙热膨胀提出了疑问，把某些特定物理性质的解释都归结到宇宙初始时的情况是不能令人满意的。人们都希望宇宙不会有热死的那一天，但一直没有找到解决热死假说的办法。

宇宙毁灭的类型

坍缩说。宇宙不断膨胀，直至某一天暗能量不足以继续推动宇宙继续加速膨胀，宇宙膨胀的速度变慢并最终走向停止膨胀，然后在星系间引力吸引之下再逐渐互相吸引，最终所有物质都吸引在一起，又回到原点。

热寂说。宇宙不断膨胀，直至某一天暗能量所推动的宇宙膨胀达到各星系间相对速度，达到光速，各个星球间最终也达到光速，这样所有的光不再到达我们的眼中，我们所看到的星空就消失成完全的黑色，再扩张到最后，所有的原子也互相远离，物质变为均一的基本平均的分散结构。目前，这一学说被认可的可能性小。

时间停止学说。这种学说刚刚兴起，但其理论很有趣。星系间红移是因为时间也在不断减速，所以导致我们观察到红移。因为暗能量没有被证实，这样，宇宙的加速膨胀实际上是时间的减速。有朝一日时间减速停止，或者变得非常慢，宇宙就终结了。

在线小知识

1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是习见于地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空间传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开始就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其他粒子飞奔。