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宇宙既然处于膨胀当中,那么膨胀中心又在哪?

2019-11-24来源:徐州之窗

现代宇宙学有个重要的原理,叫做“宇宙各相同性原理”,该原理的直接推论,就是“在我们三维宇宙中,不存在宇宙中心”;或许宇宙膨胀的中心,在我们三维宇宙之外的维度中。


当初爱因斯坦建立广义相对论时,就发现引力场方程描述的宇宙是不稳定的,后来天文学家哈勃发现了宇宙处于膨胀当中,发展成为宇宙大爆炸理论。

宇宙既然处于膨胀当中,那么膨胀中心又在哪?

宇宙大爆炸理论是当前解释宇宙起源和演化的最佳理论,已被众多天文观测所证实,比如哈勃红移、宇宙微波辐射等等。


宇宙大爆炸理论描述,我们宇宙开始于138亿年前的一次暴涨,宇宙从一个半径无限小的奇点,逐渐膨胀成为如今的宇宙;如果按照人类的常识,既然是膨胀,那么就会有一个膨胀中心。

宇宙既然处于膨胀当中,那么膨胀中心又在哪?

但是宇宙大爆炸理论描述,我们宇宙并没有膨胀中心,或者说无论观察者站在宇宙何处,观察者本身就是宇宙膨胀中心,距离观察者越远的天体,因宇宙膨胀导致的退行速度越快。


现代宇宙学中有一条原理——宇宙各相同性原理,该原理描述宇宙在大尺度上是均匀的,也就是各向同性;虽然这只是科学家基于数学模型理想化出来的原理,但是众多天文观测数据均符合这条原理。

宇宙既然处于膨胀当中,那么膨胀中心又在哪?

比如我们用天文望远镜观察宇宙时,无论朝那个方向看,星系的分布密度在大尺度上都是均匀的,宇宙各方向上的特性没有明显差异。


如果宇宙存在暴涨中心,我们三维宇宙围绕这个中心膨胀,就会出现一种情况:在暴涨中心同等距离的同心球面上,半径越远的,星系之间相互远离的速度越快。

宇宙既然处于膨胀当中,那么膨胀中心又在哪?

这时候无论我们处在宇宙的哪里,当我们观察宇宙时,宇宙都会显现出各向异性:

(1)在宇宙中心方向,星系的分布密度偏高;

(2)在远离宇宙中心的方向,星系的分布密度偏低。

但是这一结论在天文观测上并不成立,其中一个比较合理的解释,就是宇宙不存在膨胀中心;就如一个吹起来的气球,气球表面上不存在膨胀中心一样。

宇宙既然处于膨胀当中,那么膨胀中心又在哪?

有一些比较前沿的理论,暗示着宇宙存在更高的纬度,比如超弦理论就认为我们宇宙有十一个维度;或许我们三维宇宙的膨胀中心,在更高的维度中,就如膨胀气球的中心不在气球的表面,而是在二维表面之外的三维空间中。


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