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人类自认为是地球的掌控者,探索地球,征服地球。而随着科技慢慢发展,人们将探索的步伐迈向了宇宙。人们发现想掌控宇宙,可不是容易的一件事,就目前的科技水平来看,我们对宇宙的认知还只停留在表面。
那么有人会问,难道宇宙就没有掌控者了吗?事实上,现代天文学已经证明宇宙趋向于无限大,而虽然我们不知道宇宙以前有没有掌控者,但宇宙未来的命运也确实是有掌控者的。而且掌控者还不止一个!
其实能掌控宇宙未来的关键角色有两个,一个是引力,另一个是斥力。这两个力是完全相反的力,前者能让物质相互吸引聚合在一起,而后者却能让物质分崩离析!那么这两个力到底在宇宙有着什么样的地位呢?它们又将怎么掌控宇宙呢?
1916年广义相对论发表之后,爱因斯坦从他的引力场方程求解出来的宇宙是不稳定的,为了解释物质密度不为零的静态宇宙,他在引力场方程中加入了一个与度规张量成比项^。这就是爱因斯坦的宇宙常数。
1922年,苏联物理学家费里德曼-勒梅特假设宇宙物质的各向同性,大大简化了广义相对论,得以用简单的方式就能求出宇宙几种可能有的形状!当空间曲率不同时,宇宙将具有不同的形状。当K=1时,宇宙是球状的;当K=-1时,宇宙是双曲空间的;当K=0时,宇宙是平直的;但无论哪个形状,宇宙体积都是无限的。
无论宇宙未来出现多少变化,但都无法逃避的是,大部分条件下,宇宙是趋向膨胀的!根据2013年普朗克卫星观测到的宇宙各向同性(千分之六的精度上),推算出了宇宙的临界密度,根据临界密度与实际密度的比值,宇宙会有三种形状,与上面讲到的弗里德曼度规中推算的宇宙形状是一致的。
天文学家们用宇宙微波背景辐射的基点,测量出了跨越半个可观测宇宙的曲率,发现无限趋于平坦,那么如果宇宙不是平坦的话,就表明宇宙将无限大的!那么宇宙真的会无限扩张吗?
其实未必,2011年诺贝尔物理奖授予了三位天文学家,就是因为他们在1998年有Ia型超新星的红移值发现宇宙正在膨胀的事实!也就是说,早期宇宙的主导者确实是引力,但随着宇宙的膨胀,星系间的距离越来越远,引力就减弱了;而一种导致空间膨胀的暗能量应运而生,逐渐成为了主导者!
从认识宇宙的过程中,我们知道尽管恒星和星系都在引力的掌控下,但现代宇宙更多是在暗能量的掌控中,宇宙未来有没有可能是热燥和大撕裂的激烈场面呢?目前人类的科技水平,还不能知道暗物质和暗能量到底是怎么一回事。但既然我们已经从观测中计算出来这些物质的比列了,那么只要不断探索,未来总会有新发现的!