宇宙结局的秘密藏在哈勃常数中,而我们还无法确定它的具体数值

2019/3/6 22:49:40 来源:科学求知者 浏览:

1915年的时候,爱因斯坦发表了广义相对论。在讨论宇宙的时候,他发现宇宙应该处于膨胀状态。

然而,当时的人们始终完全相信宇宙稳态论,因此,爱因斯坦也觉得是宇宙中未知的神秘法则让自己计算错误,并编造出了“宇宙常数”,用来使自己的方程合理。

1929年,美国天文学家哈勃观测后发现,宇宙中那些遥远的星系,似乎都在远离地球。借此,他提出了宇宙膨胀的理论,彻底击破了宇宙稳态论的说法。

根据哈勃的发现,科学家们后来又推测出了宇宙大爆炸假说,认为宇宙来自于一场大爆炸,从而出生、演化。

那么,接下来的问题就是,宇宙到底以多快的速度膨胀呢?宇宙会一直膨胀下去,还是膨胀到一定程度就不膨胀了呢?

为了描述宇宙的膨胀状态,哈勃和米尔顿·修默生提出了一个新的概念,叫做哈勃常数。当然,哈勃常数和所谓的宇宙常数不同,它是基于长达10年的宇宙观测和理论结合,提出的一个概念。

所谓的哈勃常数,就是用来衡量宇宙膨胀速度的一个物理量,用H来表示。它可以形容宇宙的膨胀速度,同时还可以推测宇宙的未来。

可是,概念的提出,才仅仅是个开始。这个常数的数值到底是多少,还需要科学家们来测定。

然而,这个数值的测定,难度极大。目前来说,我们有两种方法来测定。

第一种,就是根据天体的移动速度来计算。既然宇宙是膨胀的,那些天体远离我们的速度,就代表着宇宙的膨胀速度。在宇宙中,有一种叫做造父变星的天体,它们被称作“宇宙的量天尺”,可以相对很精准地测定天体的距离。用它们的退行速度来推算哈勃常数,是一个不错的选择。

第二种方法,就是利用宇宙微波背景辐射来测定。宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸留下的痕迹,利用它,也可以测定哈勃常数。

尴尬的是,两种方法计算出来的数值,并不一样。

根据第一种方法,科学家计算得出的哈勃常数是每秒每326万光年73公里。也就是说,宇宙中的天体距离我们每超过326万光年,退行速度就要增加73km/s。

而根据第二种方法计算,哈勃常数则是每秒每326万光年67公里。看起来似乎差的不多,但是其中的影响非常巨大。

不过,这和早些年科学家计算的哈勃常数相比,似乎还更接近一点。哈勃本人测定的哈勃常数,甚至达到了每秒每326万光年550公里,几乎是现在测得数据的8倍。当然,毕竟当时的观测技术有限,测不准也是很正常的。

最近,科学家们提出:我们又找到了第三种测定哈勃常数的方法:利用引力波。

引力波,到底是什么呢?

形象地比喻一下,假如我们的宇宙是一片湖水,上面有一只小船。这只小船虽然会有一部分浸在水里,但只要它不移动,水面也不会有什么变化。或者当它缓缓移动的时候,距离很远的我们,也无法看到它们对水面的影响。

而如果再有一只小船,同样缓缓地移动,然后它们撞到了一起。这个时候,水面就会被激起一圈一圈的涟漪。这些涟漪不断地扩散,范围会变得非常大,我们就可以看到了。

引力波,就是宇宙中的涟漪。

所以,根据涟漪的变化,我们就可以推算出这些“小船”的距离。

不过,如果是纸船,就算一百只撞到一起,我们也未必能发现。所以,小船必须足够重,吃水足够深。

在宇宙中,重到能够释放出我们感受得到的引力波的天体,除了黑洞,就是中子星了。

因此,目前科学家们正在努力观测,希望找到更多中子星碰撞、黑洞碰撞的宇宙事件,借机仔细观察引力波。而通过引力波计算出来的哈勃常数,或将更加准确一些。

只有知道了哈勃常数,我们才知道宇宙最终会面对什么样的命运。它到底会永远膨胀下去,还是会收缩回来,全看哈勃常数的数值是多少了。

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